Amfibi harekâtta yükleme bindirmenin optimizasyonu
Loading optimization in amphibious operations
Yazar: İPEK SEYRAN TOPAN
Danışman: PROF. DR. LEVENT KANDİLLER ; YRD. DOÇ. DR. HALUK AYGÜNEŞ
Kara Harp Okulu Komutanlığı / Savunma Bilimleri Enstitüsü / Harekat Araştırması Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2012
Konu: Endüstri ve Endüstri Mühendisliği = Industrial and Industrial Engineering
Dizin: Ambalajlama = Packaging ; Amfibi harekat = Amphibious operation ; Dal sınır algoritması = Branch bound algorithm ; Optimizasyon = Optimization ; Sezgisel yöntemler = Heuristic methods ; Yükleme = Loading ; Yükleme modelleri = Loading models

Özet:
Bu tezde, Amfibi Harekâtta yükleme ve bindirme safhasının optimizasyonu ele alınmıştır. Yükleme ve bindirme safhası kısaca aralarında öndelik ilişkileri bulunan çeşitli büyüklükteki nesnelerin farklı kullanım maliyetlerine ve kapasitelere sahip olan amfibi vasıtalara yüklenmesi ve bindirilmesi problemidir. Problem yerleşecek nesneler ve yüklenecek amfibi vasıtaların kapasiteleri alan boyutu kullanılarak tek boyutlu, alan ve ağırlık boyutu kullanılarak ise iki kapasiteli olarak modellenmiştir. Tek boyutlu problem ?Tek Boyutlu/Heterojen Kutu Kapasiteli/Öndelik Kısıtlı Kutu Paketleme Problemi? ve iki kapasiteli problem ise ?İki Kapasiteli/Heterojen Kutu Kapasiteli/Öndelik Kısıtlı Kutu Paketleme Problemi? şeklinde, ilgili literatürden bildiğimiz kadarıyla özgün olarak modellenmiştir. Modeller kullanılacak vasıtaların toplam maliyetini en aza indirecek, nesneler arasındaki öndelik ilişkilerini ve vasıta kapasitelerini dikkate alacak şekilde nesnelerin vasıtalara en uygun atamasını bulmak amacıyla geliştirilmiştir. Tek boyutlu problemin çözümü için optimal çözüm arayan bir dal-sınır algoritması ve altı farklı sezgisel yöntem kurgulanmıştır. Tek boyutlu problem için kurgulanan çözüm yöntemlerinin tümü iki kapasiteli problemin çözümüne uygun olacak şekilde geliştirilmiştir. Her iki problem kategorisi için de örnek problemler oluşturulmuş ve geliştirilen tüm algoritmaların performansları oluşturulan örnek problemlerin çözümleri bazında incelenmiş ve elde edilen sonuçlar özetlenmiştir. Ayrıca tüm algoritmaların geçerlemesi gizlilik nedeniyle ancak gerçeğe yakın verilerle yapılmıştır. Tezde geliştirilen algoritmaların, gerçek hayat boyutundaki verilere belirlenmiş süre kısıtları altında uygun çözümler verdiği ve amfibi harekâtın yükleme ve bindirme safhası için önerilen bilimsel yöntemlerin kullanılabilirliği kanıtlanmıştır.

Abstract:
In this thesis, the optimization of loading in amphibious operations is considered. The loading phase of the amphibious operations is briefly loading heterogeneous items together with precedence constraints onto heterogeneous amphibian vehicles. The problem is modeled as a one-dimensional loading problem by considering the area requirement of items and the capacity of the amphibian vehicles expressed in terms of area. Furthermore, it is modeled as a two-dimensional loading problem by taking the area and weight as the two independent dimensions. The one dimensional problem is modeled as `one dimensional heterogeneous bin packing problem with precedence constraints? and the two dimensional problem is modeled as `two capacitated heterogeneous bin packing problem with precedence constraints?, which are, to the best of our knowledge, original problems in the related literature. The models are developed to determine the assignment of the items to the amphibian vehicles so that the total usage cost of amphibian vehicles is minimized subject to the precedence constraints of the items and the capacity constraints of the vehicles. To solve the one dimensional problem, we propose a branch and bound algorithm and six different heuristic procedures. All of the algorithms proposed for the one-dimensional problem are extended to a two-dimensional setting. For both problem categories, benchmark problems are generated and the performances of the algorithms are compared with respect to the solutions of the benchmark problems and finally the results are reported. Moreover, the validation of the algorithms are done by using real-like artificial data due to the confidentiality reasons. It is shown that the scientific methods proposed in this thesis yield proper solutions to the real life sized problems within prespecified time limits and they really can be used in the loading phase of the amphibious operations.