Konya ilindeki katı atık toplama sisteminin benzetilmiş tavlama algoritması ile optimizasyonu
Optimization of solid waste collection system in Konya province with simulated annealing algorithm
Yazar: SEMİH CENGİZ
Danışman: PROF. DR. MUCİZ ÖZCAN
Necmettin Erbakan Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Akıllı kentler = Smart cities ; Araç yönlendirme problemi = Vehicle routing problem ; Atık toplama = Waste collection ; Endüstri 4.0 = Industrial 4.0 ; Nesnelerin interneti = Internet of things ; Tavlama benzetimi = Simulated annealing

Özet:
Dünya nüfusunun hızlı bir şekilde artması ve teknolojinin hızlı gelişimiyle birlikte şehirlerde kullanılan altyapı sistemleri de günden güne farklılaşmaktadır. Üzerinde elektronik sistem olan tüm nesnelerin internete bağlanması fikriyle Endüstri 4.0 kavaramı ve teknolojinin şehir altyapılarını geliştirmede kullanılması fikriyle Akıllı Kentler kavramı ortaya çıkmıştır. 
Şehirlerdeki nüfusun artması ile birlikte toplanması gereken katı atıkların sayısı da artmıştır. Bu sebeple katı atık toplama araçlarının gezmeleri gereken rota, şehirlerin genişlemesiyle birlikte daha karmaşık bir hale gelmiştir. Atık toplama rotasının sürekli tekrar tekrar gezilmesi gerekliliği bu rotalardaki en küçük bir iyileştirmenin bile yakıt tüketimi için büyük bir kazanç sağlayacağı anlamına gelmektedir. Özellikle fosil yakıtların sürekli artan maliyetleri de düşünülecek olursa, rotanın kısaltılması demek tüm belediyelerdeki yakıt maliyetlerinin düşürülmesine büyük bir katkı sağlayacaktır. Ayrıca yakıt tüketiminin azalması Türkiye'nin Paris Anlaşması kapsamındaki ulusal hedefleri doğrultusunda emisyon oranını düşürmek için önemlidir.
Bu çalışmada, karmaşık problemlerde en iyi çözümlere ulaşabilmek için kullanılan sezgisel optimizasyon algoritmalarından birisi olan Benzetilmiş Tavlama (BT)Algoritması kullanılarak katı atık toplama araçlarının rotalama problemi ele alınmıştır. Metallerin tavlanması işleminden esinlenerek ortaya atılan bu algoritma, en iyi çözümü araştırırken bölgesel minimum noktalarından kaçınabilme özelliği ile öne çıkmaktadır. 
Uygulama bölgesi olarak Konya'nın Selçuklu İlçesi'nin Kosova Mahallesi seçilmiştir. Konteynerlerin koordinatları çıkarılarak algoritmanın çalıştırılabilmesi için gerekli konteyner mesafeleri elde edilmiştir. 
Atık toplama araçların kapasitelerinin sınırlı olması sebebiyle Kosova Mahallesi 7 farklı bölgeye ayrılmıştır. Tüm bölgeler ayrı ayrı değerlendirilerek BT yöntemi ile muhtemel en iyi rotalar hesaplanmış ve çıkan sonuçlar Açgözlü Algoritma ile elde edilen sonuçlarla kıyaslanmıştır. BT Algoritmasının parametrelerindeki değişimlerin çözüme etkileri ayrı ayrı incelenmiş ve global en iyi çözüm için en verimli değişkenler tercih edilmiştir.

Abstract:
Rapid growth of the world's population alongside further development of technology has its effect on the infrastructure systems… which are following the demands of the modern age. With the idea of connecting all objects with electronic systems to the internet, the concept of Industry 4.0, and the idea of using technology to develop city infrastructures, the concept of Smart Cities has emerged.
 With the increase in the population in cities, the number of solid wastes that need to be collected has also increased. For this reason, the route that solid waste collection vehicles have to travel has become more complex with the expansion of cities. The necessity of traveling the waste collection route over and over again means that even the smallest improvement in these routes will result in a huge gain in fuel consumption. Especially considering the ever-increasing costs of fossil fuels, shortening the route will make a great contribution to reducing fuel costs in all municipalities. In addition, the reduction in fuel consumption is important to reduce the emission rate in line with Turkey's national targets under the Paris Agreement.
In this study, the routing problem of solid waste collection vehicles was discussed using the Simulated Annealing algorithm, which is one of the heuristic optimization algorithms used to achieve the best solutions to complex problems. Inspired by the annealing process of metals, this algorithm stands out with its ability to avoid local minimum points while searching for the best solution.
Kosova District of Selçuklu District of Konya was chosen as the application area. Kosova District of Selçuklu District of Konya was chosen as the application area. The necessary container distances to run the algorithm were obtained by subtracting the coordinates of the containers.
Due to the limited capacity of waste collection vehicles, the Kosovo Neighborhood is divided into 7 different regions. All regions were evaluated separately and the best possible routes were calculated by the Simulated Annealing method and the results were compared with the results obtained by the Greedy algorithm. The effects of the changes in the parameters of the Simulated Annealing algorithm on the solution were examined separately and the most efficient variables were preferred for the global best solution.