Orman yol ağı üzerinde odun hammaddesi taşımasının tavlama benzetimi ile optimizasyonu
The optimization of transportation for wood raw material on forest road network by simulated annealing
Yazar: ERHAN ÇALIŞKAN
Danışman: PROF. DR. H. HULUSİ ACAR
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mühendislik Bilimleri Bölümü / Orman Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2008
Konu: Ormancılık ve Orman Mühendisliği = Forestry and Forest Engineering
Dizin: Odun = Wood ; Optimizasyon = Optimization ; Orman yolları = Forest roads

Özet:
Ormancılıkta odun hammaddesi taşıması bölmeden çıkarma ve ana taşıma operasyonlarından oluşur. Bu operasyonlarda ortalama birim taşıma maliyetleri oldukça yüksektir. Maliyetleri azaltmanın bir çok çözüm yolları olup bunlar arasından optimizasyon, en etkili olanlarındandır.Bu çalışmada, orman yol ağı üzerinde odun hammaddesi taşıma modeli ve çözüm yöntemi geliştirilmiştir. Odun hammaddesi taşımasına yönelik yıllık taşıma modeli, işletme şefliği bazında ve üretimin yoğun olduğu bölmelerde, çeşitli standartlardaki odun hammaddesinin rampalardan ana depolara taşıma maliyetlerinin minimize edilmesini ve taşıma ağlarının tasarımını kapsayacak şekilde oluşturulması amaçlanmıştır. Bu amaç için teknik, topoğrafik, ekonomik kriterlere uygun bir modelleme stratejisi hedeflenmiştir. Optimizasyon çalışmasında, Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS) yardımıyla alana ilişkin konumsal veri tabanı kurulmuştur. Modelin çözümü için meta-sezgisel teknikler arasında yer alan Tavlama Benzetimi (TB) algoritması ve Ağ Analizi kullanılmıştır.Bu amaçla araştırma alanına ait topoğrafya, meşcere, depo satış fiyatları, işgücü, taşıma ve yükleme işleri verileri kullanılmıştır. Bu veriler ışığında oluşturulan modellerle; çeşitli standarttaki odun hammaddesi, rampalar ve depolar dikkate alınarak taşıma maliyetlerini en aza indiren güzergâhın araştırılması ve kamyonla taşıma giderleri ile odun hammaddesinin depo satış fiyatları dikkate alınarak net kârı en yüksek olan güzergâhların seçilebilmesini gerçekleştirecek problemin çözümü optimize edilmiştir.Modeli daha iyi açıklayabilmek için çalışmaya bir deney tasarımı ve analizi uygulanmıştır. Deney tasarımı yapılırken ele alınan faktörlerin, uygulanan faktörlerin, TB algoritmasının performansı üzerinde etkin olup olmadığını belirlemek için çok yönlü varyans analizi kullanılmış ve bu faktörler için dikkate alınan düzeyler arasında anlamlı bir farklılığın olup olmadığı Duncan çoklu aralık testi ile değerlendirilmiştir.Araştırma alanında taşıma modelinin kullanılmasıyla yıllık taşıma maliyetlerinde % 14,45 tasarruf sağlanabileceği sonucuna varılmıştır. Taşımanın planlanması çalışmalarında CBS, Ağ Analizi, TB ve İstatistik yöntemlerin kullanılması ile iş gücü, zaman ve maliyet açısından önemli derecede tasarruflar sağlamıştır.Anahtar Kelimeler: Orman Yolları, Odun Hammaddesi Taşıması, Coğrafi Bilgi Sistemi,Ağ Analizi, Tavlama Benzetimi, Optimizasyon

Abstract:
The transportation of raw wood materials in forestry is carried out in two steps including wood extraction from stump to landings and main transportation from landings to main depots. During these operations average unit cost of transportation can be very high, but there are ways to reduce the cost involved and, of these, the optimization is the most efficient.In this study, a model was developed to provide a solution for the problem of transporting raw wood material on forest roads. This model aimed to minimize the cost of transportation of raw wood materials of various standards from the landings to the main depots in forest sections where production is done on a large scale. The model also aimed to include the designs of transportation networks. For this purpose, a modeling strategy that is compatible with technical, topographic and economic criteria was developed. During the optimization process, a spatial database was established by means of Geographical Information Systems (GIS). Simulated Annealing (SA) Algorithm and Network Analysis, which are among the meta-heuristic techniques and were used for the solution of the model. The database includes topography of the forest section, stand characteristics, sale price at the depot, labor costs, transportation cost and loading costs. By using these data, the models searches for the optimum route that will minimizes the transportation costs by considering the raw wood materials in various standards, number of landings and depots, and then finds the route with the highest net income by considering transportation costs and the sale price of the raw wood material at the depot.To present the capabilities of the model, an experimental design and analysis were made in the study. Multiple variance analysis were used in order to understand whether the factors at work during the experimental design were effective on the SA algorithm performance and Duncan multiple test was used in order to understand whether there is a significant difference among the levels taken of these factors.It was concluded that with the use of transportation model in the research area, 14,45 % of the total transportation cost can be saved. Through the use of GIS, Network Analysis, SA and Statistical methods during the transportation plans, a considerable amount of labor force, time, and cost were saved.Key Words: Forest Roads, Wood Raw Material Transportation, Geographical Information Systems, Network Analysis, Simulated Annealing, Optimization