Routing and inventory loading problem for heterogeneous vehicle fleet with compartments

Abstract

This thesis focuses on multi compartment heterogeneous vehicle fleet routing problems for the case of incompatible products dedicated to separately within the compartments. In order to supply the different product demand of the customers, delivery plans are being prepared with minimum logistic costs while incompatible products between compartments. While logistic cost is accepted as total distance in a unit period of time, objective function is formed by combination of problems in both routing and inventory loading. Although Vehicle Routing Problems (VRP) and variants can be seen frequently in the literature, Multiple Compartment Heterogeneous Vehicle Routing Problems are still being under investigation. As the discussed problem in thesis is composed of combination of two different NP-Hard problems, comprehensive mathematic model is proposed. Constructed model ensures minimum routing cost for each vehicle in use and minimum number of deliveries per a unit period. We propose two phase approach which contains clustering methodology, heuristics both routing and inventory loading problem and set partitioning problem all together iteratively. In small scale problem our solution approach obtained optimal solution comparing to mathematical model. For large scale problems, mathematical models cannot give a feasible solution. For this reason, Tabu Search methodology which is used for heterogeneous vehicle routing problem in literature has been applied. The performance of two approaches were compared. Suggested algorithm is producing rapid and qualified results especially for companies which are planning the product delivery such as food, fuel, live animal or chemicals.

Bu tezde çok kompartmanlı heterojen araç filolu dağıtım problemlerinde karışmayan ürünlere odaklanılmıştır. Müşterilerden gelen farklı tipteki ürün taleplerini karşılamak için en az lojistik maliyeti esas alınarak kompartmanlarda karışmayacak bir şekilde dağıtım planı hazırlanmaktadır. Lojistik maliyeti olarak; birim periyottaki katedilen uzaklık miktarlarının toplamı alındığından; amaç fonksiyonu hem rotalama hem de envanter yükleme probleminin birleşimi şeklindedir. Araç Rotalama Problemi (ARP) ve varyantları geniş bir literatüre sahip olduğu halde, Çok Kompartmanlı Heterojen Filo Rotalama Problemi alanı hâla araştırmaya açıktır. Tez kapsamında ele alınan problem iki ayrı NP-Zor problemin birleşimi olduğundan kapsamlı bir matematiksel model önerilmiştir. Oluşturulan model sayesinde her bir araç için en kısa rotalama hesaplanırken aynı zamanda birim periyottaki teslimat sayısını en aza indirgemeye çalışmaktadır. Envanterlerin araçların kompartmanlara atanması ve araçların rotalanması için iki aşamalı bir yaklaşım önermekteyiz. İki aşamalı çözüm yaklaşımımızda kümeleme metotları, rotalama ve yükleme için geliştirilen sezgisel algoritmalar ve küme bölme problemi birlikte kullanılmıştır. Matematiksel modelin performanslarını test etmek için sayısal deney hazırlanmıştır. Küçük ölçekli problem örnekleri için iki aşamalı geliştirilen sezgisel yöntem sayesinde küçük ölçekli problemler için optimal sonuçları matematiksel modelden daha hızlı bir şekilde bulduğu görülmüştür. Büyük ölçekli problem için matematiksel model çözüm verememektedir. Bu yüzden literatürde heterojen filolar için kullanılan Tabu Arama metodolojisi uygulanmış ve iki yaklaşımın performansları test edilmiştir. Gıda, yakıt, canlı hayvan veya kimyasal ürün sevkiyat planlaması yapan şirketler için; önerilen algoritma, hızlı ve kaliteli sonuçlar üretmektedir.