A multi-compartment vehicle routing problem for incompatible products

Abstract

Bu tez dağıtım problemlerinin özel bir kategorisi olan karışamayan ürünlere odaklanmıştır. En az lojistik maliyeti ile farklı tip talepleri karşılamak için, karışamayan ürünler aynı araçta fakat farklı kompartımanlarda taşınmaktadır. Tez kapsamında Çok Kompartımanlı Araç Rotalama Problemi (ÇKARP) ve varyantları için yeni matematiksel modeller önerilmektedir. Birçok varyantı olan Araç Rotalama Problemi (ARP)'nin çok geniş bir literatürü mevcut olduğu halde, ÇKARP alanı hala araştırmaya açıktır. Tez kapsamında ARP literatürü için bir taksonomik çerçeve önerilmiştir. Çalışmamız bir gerçek hayat problemi olan, her çiftliğin tek bir depodan tek tip yem talep ettiği bir canlı hayvan yem dağıtım sisteminden yola çıkarak ortaya çıkmıştır ve ÇKARP'nin varyantları olan çoklu seferleri ve bölünmüş dağıtımları göz önüne almaktadır. Genel bir matematiksel model ve varyantları formüle edilmiştir. Geliştirilen matematiksel modellerin performanslarını test etmek için sayısal bir deney tasarlanmıştır. Büyük boyutlu problemler için sezgisel yöntemler önerilirken, kesin çözüm planları küçük boyutlu problem örnekleri için değerlendirilmiştir. Sonuçlarımız geliştirilen yöntemlerin gıda, yakıt ve diğer kimyasal dağıtım gibi gerçek hayat problemleri için de uygulanabileceğini göstermektedir.

This thesis focuses on a special category of distribution problems for the case of incompatible products. To satisfy different type of demands with minimum logistics costs, incompatible products are carried on the same vehicle but in different compartments. The scope of this study is to explore new mathematical models for the corresponding Multi-Compartment Vehicle Routing Problem (MCVRP) and its variants. While there exists a vast amount of Vehicle Routing Problem (VRP) literature covering several variants, the MCVRP is still open for research. Our study is motivated by a real life instance of a livestock feed distribution system, where each livestock farm demands one type of feed from a single depot. We consider some variants of the MCVRP, as multiple trips of vehicles and the splitting of demand. A taxonomic framework for VRP literature is also suggested. A general mathematical model, and its variants are formulated. A computational experiment is designed for testing the performance of the developed models. Exact solution schemes are evaluated for small sized problem instances, whereas heuristic algorithms are proposed for larger instances. Our results indicate that the proposed methodology is applicable to real life logistics problems such as food, fuel and other chemical distribution.