Filo Rotalama ve Yükleme Modelleri

Filo yönetimi, Lojistik Derneği (LODER) tarafından "faaliyet kapsamı içindeki noktalar arasında malzeme, insan ve/veya hizmetlerin taşınmasında kullanılacak olan taşıma araçlarının bir merkez tarafından seçimi, rotalanması, yüklenmesi ve takibi gibi etkinliklerin tümü" şeklinde tanımlanmaktadır.

Taşıma belgelerinin hazırlanması gibi sefer öncesi faaliyetler, seferlerin planlanması, sefer halindeki araçların küresel konumlandırma sistemleri ile takibi, araç bakım ve onarım faaliyetlerinin planlanması ve yönetimi, şoförlerin çalışma süre ve koşullarının yönetimi gibi süreçler sistematik olarak yürütülmelidir.

Filo büyüklüğü, problemin tipi ve içerdiği belirsizlik seviyesi, araç hareketlerinin yoğunluğu, ekonomiklik ve kullanılan taşıma modları dikkate alındığında farklı modelleme yaklaşımları ve çözüm teknikleri kullanılmaktadır.

Literatürdeki ARP tipleri; kapasiteli, çok depolu, periyodik, bölerek teslimata izin veren/vermeyen, stokastik veriler kullanan, toplama ve dağıtımı birlikte yapan, uydu tesisler kullanan ve zaman pencereli olarak sıralanabilir.

ARP’de amaç, bir veya birkaç merkezden başlayan ve aynı merkezlerde son bulan rotalar oluşturup bu sırada varsa araç kapasitelerine dikkat ederek tüm müşterilerin dağıtım veya toplama taleplerini karşılamaktır.

Araç Rotalama Problemi (ARP) literatürde farklı disiplinlerde kullanılan ve lojistik açıdan bakıldığında "bir dizi müşteri için bir veya birkaç depodan hizmet verecek araç filosunu kullanarak bir dizi rotanın belirlenmesi" şeklinde tanımlanır.

ARP’nin en basit şekli gezgin satıcı problemi olarak tanımlanmaktadır. Bu ARP tipinde bir başlangıç noktasından başlayıp belirli sayıdaki müşteri lokasyonunun bir defa ziyaret edilmesi sonrası aynı noktaya geri dönülmesi sırasında toplam mesafe veya sürenin minimize edilmesi amaçlanmaktadır. Aracın kapasite sınırı bulunmadığından tek bir rota oluşturulacaktır. Ancak gerekli kısıtların eklenmemesi durumunda alt turların oluşma olasılığı bulunmaktadır.

ARP’nin zor bir problem olması, çözüm yöntemi olarak sezgizel yaklaşımlardan faydalanmayı gerektirmektedir. Sezgisel yaklaşımların bir sınıfı olan meta-sezgiseller ARP alanına adapte edilebilir. Ayrıca ARP’ye özel sezgiseller de bulunmaktadır. Bunlardan en bilinen iki tanesi süpürme algoritması ve tasarruf algoritmasıdır.

Süpürme algoritması, tek merkezden (örneğin bir depodan) çıkıp ziyaret edilecek noktalar (müşteriler) arasında dış döngüler oluşturarak aynı merkeze geri dönmeye dayalı bir sezgiseldir. Uygulama adımlarında ilk olarak tüm müşterilerin yerleri bir koordinat sisteminde işaretlenir. Merkezden rastgele bir yöne doğru birçizgi çizilir. Çizgi merkez noktada sabit tutularak saat veya tersi yönüne çevrilir. Çizginin temas ettiği müşteriler rotaya dahil edilir. Ekleme sırasında aracın kapasitesi dolduğunda merkeze geri döndürülür. Sıradaki müşteriye yeni bir araç çıkarılarak aynı işlem tüm müşteriler tamamlanana kadar sürdürülür. Algoritma sonunda her müşteri bir rotaya eklenmiş olacaktır.

Filo toplu olarak aynı hizmeti yapan ve bir merkezden yönetilen kara, deniz ve hava taşıtlarına verilen addır.

Araç yükleme problemi, verilen bir yük setinin taşıma kabı içinde kalan boşluğu hacim ve/veya ağırlık cinsinden minimize edecek şekilde yüklenmesi olarak tanımlanmaktadır.

Tasarruf algoritması, tek merkezden çok noktaya dağıtım için kullanılan bir ARP sezgiselidir. Algoritma adımlarına her müşteriye ayrı bir aracın gidip merkeze geri döndüğü bir rota ile başlanır. Sonrasında müşteri ikililerinden uygun olanları aynı rotada birleştirilerek birinci müşterinin depoya dönüşü ve ikinci müşteriye depodan gidiş mesafeleri kısaltılmış olur. Buna karşılık iki müşteri arasındaki mesafe eklenir. Bu işlemin sonucu iki müşterinin birleştirilmesi ile elde edilen tasarruftur. Tasarruflar her bir müşteri ikilisi için hesaplanır. Tasarrufun en büyük olduğu müşterilerden başlanarak birleştirmeler yapılır. Araçta yeterli kapasite olduğu sürece eklemeler devam eder. En sonunda yine tüm müşteriler birer rotaya dahil olacaktır.

Sektörel uygulamalar açısından bakıldığında yük karakteristikleri, yükleme boşaltma yöntemleri, yükleme ve teslimat noktalarındaki fiziki koşullar, aracın konfigürasyonu, kasa tipi, güvenlik şartları yasal düzenlemeler, vb. araç yükleme problemini duruma göre özelleştirmektedir. Araç yüklemede birim yük haline getirme imkanları da dikkate alınmalıdır.

Yüklerin homojen veya heterojen olması, tek bir aracın veya birden fazla aracın yüklenmesi, yükleme sırasında tek veya çok sayıda amacın optimize edilmeye çalışılması problem tiplerini çeşitlendirmektedir.

Araç yükleme problemleri farklı şekillerde sınıflandırılmaktadır. Bir sınıflandırma örneği boyutsallık üzerinedir. Tek boyutlu problemde yüklerin ağırlıkları toplanarak aracın taşıma kapasitesini geçmeyecek şekilde yüklenmesi esastır. İki boyutlu problemde, yüklerin iki boyutu dikkate alınarak araç içerisinde üst üste gelmeyecek şekilde yüklenmeye çalışılır. Üç boyutlu problem, yüklerin yüksekliğini de dikkate alarak yine yüklerin çakışmayacak şekilde araç hacmine yüklenmesini sağlar. Dört boyutlu problemde ise yüklerin sayıları ve tiplerinin zaman içinde değiştiği durum incelenir.

Literatürde bulunan modelleme yaklaşımlarından biri sırt çantası problemidir. Kapasitesi belirli bir çantanın içine değerleri ve ağırlıkları/hacimleri belirli yüklerin çanta kapasitesini aşmadan toplam değeri de maksimize edecek şekilde yüklenmesi olarak tanımlanabilir.

Paketleme modelinde amaç, ağırlıkları/hacimleri belirli yüklerin yine kapasiteleri belli araçlara yüklenmesi sırasında kullanılan araç sayısını minimize etmektir. Diğer bir deyişle doluluk oranları maksimize edilmiş en az sayıda araç belirlenir.

Paketleme probleminin çözümü için kullanılan sezgiseller çevrimiçi ve çevrimdışı olarak ikiye ayrılır.

Çevrimiçi algoritmalar;

• next-fit (sonraki uyan),
• first-fit (ilk uyan),
• best-fit (en iyi uyan)

olmak üzere üçe ayrılır.

Çevrimdışı algoritmalar;

• next-fit decreasing (azalan sonraki uyan),
• firstfit decreasing (azalan ilk uyan),
• best-fit decreasing (azalan en iyi uyan)

olmak üzere üçe ayrılır.