A location-routing problem for waste oil collection

Abstract

Bu tez bitkisel atık yağlardan biyodizel üreten bir firmanın operasyonlarına odaklanmaktadır. Bu firma bitkisel atık yağları kendi üretim sistemlerinde ham madde olarak kullanmaktadır. Bitkisel atık yağlar firmanın maliyetlerinin büyük bir bölümünü oluşturmaktadır. Firma kafe, restoran, otel gibi farklı noktalardan düzenli olarak atık yağ toplamaktadır. Firma bu düzenli müşterilerinin yanı sıra müşteri ağına evde bitkisel yağ tüketen bireysel müşterilerini de ekleyerek, toplanan atık yağ miktarını artırmak istemektedir. Firma bireysel müşterilerinin evlerini ziyaret etmek yerine cami, okul ve belediye binası gibi toplama noktaları belirlemek ve bireysel müşterilerin bu noktalara atık yağlarını getirmesini hedeflemektedir. Bu bağlamda firmanın toplama noktalarının seçimi, seçilen toplama noktalarına kaç tane yağ bidonu konulacağı ve toplama noktalarından bidonların her hafta hangi rotalar ile toplanacağı kararlarını vermesi gerekmektedir. Bu problemi çözmek icin bir karışık tam sayılı doğrusal programlama modeli geliştirilmiştir. Geliştirilen model, firma tarafından verilen gerçek veriler üzerinde uygulanmıştır. Gerçek hayat problem örnekleri, boyutları büyük olduğu için optimizasyon yazılımları kullanarak çözmek zordur. Bu yuzden ele alınan problemi çözmek icin etkili bir Tavlama Benzetimi algoritması geliştirilmiştir. Geliştirilen sezgisel yöntemin performansı bilgisayısal analizler yapılarak degerlendirilmiştir.

This thesis is motivated by a real-world waste cooking oil collection system. Specifically, we focus on a biodiesel production company, which regularly collects waste cooking oil from dierent sources such as fast food restaurants, luxury restaurants, and cafes via a number of vehicles. The collected waste cooking oil is the main raw material in the company's production system. In addition to the current regular customers, the company wants to collect waste oil from the households. The company is interested in designing a collection system, in which people will bring their waste cooking oil to a set of community centers (such as schools, mosques, etc.). The company wants to determine the locations of these community centers so that people can access them easily. We dene a location routing problem, which determines the locations of the community centers, the number of oil bins to place at each community center, and the vehicle routes to collect bins from the community centers every week. We present a mixed integer programming model for this location-routing problem, which minimizes operational and logistical costs. Since the size of the real-world problem instance does not allow us to obtain good solutions by using commercial optimization software, we focus on developing an ecient Simulated Annealing heuristic to solve the problem. We perform numerical analysis to evaluate the performance of our solution method.