Proje Özeti

     Küresel hava kirliliği ve iklim değişikliği gibi nedenlerden dolayı sürdürülebilirliğin önemi günden güne artmakta ve lojistik faaliyetlerden kaynaklanan sera gazı emisyonlarının azaltılmasına yönelik çalışmalara her zamankinden daha çok ihtiyaç duyulmaktadır. Bu nedenle tesis yer seçimini kararlaştırırken ve dağıtım sistemlerini tasarlarken çevre sorunlarını dikkate almanın önemi de gittikçe artmaktadır. Lojistik faaliyetlerin dünya çapında sera gazı salınımında %5,5 ile %13 arasında pay sahibi olduğu düşünülmektedir (World Economic Forum 2009). Bu salınım lojistik faaliyetlerin içinde yer alan hem tesis dışı dağıtım faaliyetlerinin; hem de tesis içi taşıma ve depolama gibi tesis içi faaliyetlerin enerji harcamalarından kaynaklanmaktadır.

     Yeşil lojistik, bütün lojistik faaliyetlerde çevreye olan zararı göz önüne almayı ve en aza indirmeyi amaçlar. Yeşil lojistik, yeşil taşımacılık (transportation), yeşil depolama (warehousing) ve yeşil tersine lojistik (reverse logistics) altbaşlıklarına ayrılabilir. Bu çalışmada yeşil depolama ve yeşil taşımacılık konularında literatürde daha önce çalışılmamış iki problem ele alınacaktır.

     Bunlardan ilki yeşil depolama ile ilgili olup, bir operatörün kullandığı elektrik ile çalışan sipariş toplayıcı forklift (order picker forklift) tarafından ürünlerin toplanıldığı bir depoda toplama listesindeki toplanılacak ürünlerin harcanan toplam enerjiyi enazlayacak şekilde hangi sıra ile toplanılacağına karar verilmesi problemidir. Literatürde çalışılan benzer problemlerden farkı forklift yatayda ve dikeyde seyahat ederken sürtünme kuvvetlerinin, ivmelenmesinin, ve sipariş toplayıcı forkliftin çatalının yükselip alçalırken üzerinde bulunan ağırlığa bağlı olarak harcadığı enerjinin hesaba katılması olarak sıralanabilir. İlaveten, sipariş toplayıcı forkliftin çatalının yüksekte iken de hareket edebilme özelliği ve dolayısı ile bir ürünü aldıktan sonra yatay eksene göre yakındaki bir ürünü almanın mı yoksa dikey eksene göre yakındaki bir ürünü almanın mı harcanan enerjiyi enazlayacağı ödünleşmesi problemimizde göz önüne alınacaktır. Bu çalışma ile, sipariş toplayıcı forkliftin yatay eksende katettiği toplam mesafe en az olmasa da elde edeceğimiz çözüm ile enerji bakımında göz ardı edilemeyecek tasarruflar elde edilebileceğini göstermeyi amaçlıyoruz. Dolayısı ile depo içi faaliyetlerden kaynaklanan CO₂ emisyonunu azaltarak yeşil depolama pratiklerine bir katkı sunmayı hedefliyoruz. Sipariş toplayıcı forkliftler, ayrı ayrı sipariş toplayıcı ve forklift operatörü gereksinimini ortadan kaldırarak depoda çalışan insan sayısını azaltması ve dar koridorlu yüksek raflı depolarda rahatlıkla kullanılabilmesi gibi faydalarından dolayı gün geçtikçe daha yaygın kullanılmaktadırlar. Çalışmamız, bu tip forkliftler için enerjiyi enazlayan ilk çalışma olacak olup ekonomik ve çevresel katkılarının olması beklenmektedir.

     İkinci çalışacağımız problem ise yeşil taşımacılık ile ilgili olup klasik çok tesisli Weber problemini genelleyen bir problemdir. Bu problemde dağıtım faaliyetlerinden kaynaklı CO₂ salınımını enazlayan belirli sayıda tesisin düzlemde yerleri belirlenecektir. Tesisler ile müşteriler arasındaki etkileşimlere ek olarak tesisler arası etkileşimler (yani tesisler arası taşımacılık) de göz önüne alınacak, fakat rotalama kararları kapsam dışı bırakılacaktır. Bu problemde müşterilerin tek taraflı zaman pencereleri dikkate alınarak dağıtım araçlarının hız limitleri dahilinde hızları da belirlenecektir. Klasik çok tesisli Weber problemi, zaman pencere kısıtları gevşetildiğinde, tesisler arası etkileşim sıfırlandığında ve hız limitleri kaldırıldığında problemimizin bir özel durumu olarak ortaya çıkar. Bu çalışma, tesis yer seçimi kapsamında CO₂ salınımını dikkate alan ender çalışmalardan biri olacaktır. Karbondioksit salınımını göz önüne alan literatürdeki çalışmaların çoğunda dağıtım sistemlerinde tesislerin yerlerinin sabit olduğu varsayılmakta ve daha çok taktiksel ve operasyonel kararlar olan filo seçimi ve rotalama gibi kararlar göz önünde bulundurulmaktadır. Tesislerin yerlerinin sabit olduğu durumlarda dahi bu problemlerin zor olmaları belki de tesis yer seçimi problemi kapsamında karbondioksit salınımının az çalışılma nedenlerinden biri olabilir. Bu bakımdan, bu çalışma çoklu tesis yer seçimi kararlarının yol açtığı çevresel kaygıları dikkate alan ilk çalışmalardan biri olacaktır. Dağıtım ve nakliye faaliyetlerinin dünyadaki karbondioksit (CO₂) salınımındaki payı %23’tür. Bunun %40’ı ise kara yollarına aittir (OECD 2010). Dağıtım sistemlerinin gerçek hayat uygulamaları için önerilen modellerden yararlanarak, CO₂ emisyonunun önemli ölçüde azaltılabileceğine ve sürdürülebilirlik ve yeşil lojistik uygulamalarının geliştirilebileceğine inanıyoruz. Bu çalışmanın, dağıtım sistemlerinde CO₂ emisyonunu enazlamaya çalışan, rotalama kararlarını da içeren daha gerçekçi çok tesisli yer seçimi problemlerinin çalışılması için öncü bir çalışma olması hedeflenmektedir.

     Projede çalışacağımız ilk problem için, öncelikli olarak, forkliftin yatay ve dikey hareketlerinde harcayacağı enerji miktarı forklift üzerindeki ağırlığın bir fonksiyonu olarak hesaplanacaktır. Bu hesaplamalarda forkliftin ivmelenmesi ve sürtünme kuvvetleri de göz önünde bulundurulacaktır. Daha sonra toplama listesinde ağırlıkları ve depodaki yerleri (yükseklikleri dahil) belli olan ürünlerin hangi sıra ile toplanmasının enerji tüketimini enazlayacağı kararının verilebilmesi için matematiksel bir model geliştirilecektir. Bu model bir karışık tamsayılı doğrusal programlama modeli olup CPLEX gibi çözüler yardımıyla eniyi (optimal) sonucu belirli büyüklükteki problemler için elde etmemizi sağlayacaktır (belirli bir zaman çözücüyü çalıştırarak). Alternatif olarak literatürde mesafeyi enazlayacak şekilde sipariş toplama için kullanılan dinamik programlama çözüm yönteminden esinlenerek eniyiyi bulan alternatif bir çözüm yöntemi geliştirilecektir. Bu iki çözüm yönteminin çözemediği büyüklükteki problemler için ise sezgisel yöntemler geliştirilecektir. Bunlar arasında gezgin satıcı problemi için önerilen sezgisellerin problemimiz özelinde adapte edilerek elde edilen sezgisel yöntemler ve eniyi çözümü veren çözüm yöntemlerini altproblem olarak kullanan sezgisel yöntemler (matheuristics) bulunmaktadır. Problemimiz, gezgin satıcı problemine benzemekle beraber, forkliftin ardarda iki ürün toplarken harcayacağı enerjinin ilk ürünü alırken çatal üzerindeki palette daha önceden toplanmış ürünlerin toplam ağırlığına bağlı olmasından dolayı birebir klasik gezgin satıcı problemi olarak modellenememekte olup onun bir versiyonudur.

     Bir dağıtım aracının yakıt tüketiminin, araç ve yolun özellikleri, aracın hızı ve ağırlığı gibi bir dizi faktöre bağlı olduğu literatürde bilinmektedir. Projede çalışacağımız ikinci problemde CO₂ emisyon miktarını (Demir vd., 2011) hesaplamak için kapsamlı kalıcı emisyon modeli (KKEM) (Barth ve diğerleri, 2005) kullanılacaktır. Öncelikle problem için lineer olmayan matematiksel bir formülasyon geliştirilecektir. Bu aşamada karışık tamsayılı ikinci dereceden konik programlama (KTİDKP) tekniklerinden faydalanılması düşünülmektedir. Bu formülasyonun çözemeyeceği büyüklükteki problemler için sezgisel yaklaşımlara başvurulacaktır. İlk sezgisel yaklaşım olarak bir lokal arama algoritması geliştirilecektir. Lokal arama, verilen herhangi p adet tesis için, tesislerin çevresine daireler çizerek dairelerin içinde arama yapacak ve elde olandan daha iyi bir çözüm bulunması halinde yeni çözümden devam edecektir. Lokal arama sezgiselini kullanma amacımız tesislerin yerlerini daireler ile sınırlayarak elimizde olan KTİDKP formülasyonunu daha güçlü hale getirmek ve bazı değişkenleri sabitleyerek formülasyonun boyutunu azaltmaktır. Lokal aramanın yanısıra değişimli yerseçimi-atama sezgiselini (alternate location-allocation heuristic) problemimize uyarlamayı düşünüyoruz. Bunun için müşterilerin tesislere atamaları belli iken tesislerin yerlerini hızlıca belirleyen bir yöntem önermeyi planlıyoruz. Değişimli yerseçimi-atama sezgiseli üzerine literatürde yapılan iyileştirmeleri de problemimiz kapsamında modifiye edip daha iyi çözümlere ulaşmayı hedefliyoruz. Bu kapsamda transfer takibi (transfer follow-up) ve ayrıştırma (decomposition) gibi sezgiselleri problemimiz özelinde uygulamayı planlıyoruz.