Üçlü sorumluluk yaklaşımıyla, alternatif bağlantıları içeren araç rotalama modelleri ve çözüm yöntemleri
Vehicle routing problem with alternative links from the triple bottom line accounting perspective
Yazar: İLKNUR TÜKENMEZ
Danışman: DOÇ. DR. ONUR KAYA
Anadolu Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Endüstri ve Endüstri Mühendisliği = Industrial and Industrial Engineering

Özet:
Doğal kaynakların azalması ve küresel ısınmanın artması çevreye karşı duyarlılığı artırmıştır. Ayrıca birçok firma sosyal olarak da sorumluluk sahibi bir anlayış benimsemiştir. Bu çalışmada, üçlü sorumluluk yaklaşımı olarak adlandırılan, finansal, çevresel ve sosyal sorumluluk bileşenleri doğrultusunda bir araç rotalama problemi (ARP) üzerinde durulmaktadır. ARP konusunda literatürdeki çalışmaların tamamına yakını, iki düğüm arasında sadece bir yol olan ağ tasarımlarını ele almışlardır, fakat gerçekte, iki düğüm arasında alternatif yollar bulunabilmektedir. Bu yollar mesafe ve süre açısından birbirinden farklılık gösterebilir. Bir yolun süresi kısa fakat yüksek karbon salınımlı ve maliyetli, bir diğer yolun süresi fazla fakat karbon salınımı veya maliyeti düşük olabilir. İki düğüm arasında direkt olarak birden fazla yol olması durumunda, modelin amaç fonksiyonu ve kısıtlarına göre bu yollardan en uygun olanının seçilmesi gerekmektedir. Modelin üçlü sorumluluğu birlikte gözettiği düşünüldüğünde, alternatif yolların hangisinin seçileceği de her alternatifin bu amaçlara uygunluğuna göre değişecektir. Bu çalışmada ele alınan modelin amaç fonksiyonları, finansal olarak, yakıt tüketimi maliyetinin, sürücü ücreti ve araç maliyetinin en küçüklenmesi; çevresel olarak, araçlardan çevreye yayılan salınım/CO2 değerlerinin en küçüklenmesi; sosyal olarak da araç sürücülerinin çalışma koşullarının ve çalışma saatlerinin en uygun hale getirilmesi olarak planlanmıştır. Bu amaçlara uygun olarak, araçların hangi rotaları, hangi alternatif yollar üzerinden, hangi hız seviyeleri ile takip etmelerinin en iyi olacağının bulunması amaçlanmıştır. Bu problemin çözümü için karma tam sayılı doğrusal matematiksel model önerilmiştir. Küçük ölçekli problemler için matematiksel model kullanılmış, orta ve büyük boyutlu problemler için tavlama benzetimi algoritması önerilmiştir. Yapılan detaylı sayısal çalışmalar ile farklı durumlarda ortaya çıkan en iyi sonuçlar analiz edilmiştir.
Anahtar Kelimeler: Araç Rotalama, Noktalar Arası Alternatif Bağlantı, Matematiksel Programlama, Tavlama benzetimi.

Abstract:
As a result of diminishing natural sources and increasing global warming, environmental considerations are attracting more attention. In addition, today many firms are adopting a socially responsible management perspective. In this study, we analyze a vehicle routing problem (VRP) from the triple bottom line accounting perspective, considering financial, environmental and social objectives. In the literature, almost all studies about VRP consider only one link between two nodes in the network. However, in real life, more than one way can exist between two nodes, which may be different in length, duration or traffic conditions. One road might be longer but require less time due to traffic or speed limitations and result in less carbon emission or cost. Another road might be shorter but require a longer time, leading to conflicting objectives in terms of financial, environmental and social condierations. In our study, we develop a model to determine which alternative link to use between two nodes, depending on the model objectives and constraints, in addition to the routing decisions between the nodes. In this study, the minimum cost routing is considered as the financial objective, minimizing the CO2 emissions and gas usage are considered as the environmental objectives, and optimizing the driver working conditions/working hours, and minimizing the risks of accidents are considered as the social objectives. With these objective functions, we aim to determine which routes, and which alternative links should be used depending on the road properties, in addition to the speed choices at each link. We develop a mixed integer linear mathematical model for this problem and solve small sized instances using this mathematical model, for middle and large sized instances, we also propose a simulated annealing algorithm. We present the results of our detailed numerical studies and analyze the optimal solutions found under different settings. We extract the managerial implications of our results from the triple bottom line accounting perspective.
Keywords: Vehicle routing, Alternative links between nodes, Mathematical programming, Simulated annealing.