Helikopter rotalama problemi: bir eş-zamanlı topla-dağıt araç rotalama problemi modeli ve sezgisel bir çözüm yaklaşımı

Abstract

Havacılık, gerek kullanılan araç ve donanım, gerekse kullanım giderleri açısından oldukça maliyetlidir. Bu maliyetlerde, en büyük girdilerden biri de yakıttır ve helikopterler, uçaklara nazaran havada kalabilmek için çok daha fazla güce ve dolayısıyla yakıta ihtiyaç duyarlar. Ülkemizde helikopterlerin çoğu askeri alanda kullanılmaktadır. Askeri alanda helikopterlerin yaygın olarak kullanıldığı alanlardan biri de personel ve malzeme nakli görevleridir. Bu nakil görevlerinde çoğu zaman bir üs bölgesinden, çok sayıda karakolun gezilmesi suretiyle personel ve malzemenin nakli hem gidiş, hem de dönüş istikametinde sağlanmaktadır. Söz konusu görevlerin icrasında ise rotanın tespiti, pilotların görevlerinden biridir. Büyük görevlerde rota tespiti, başlı başına bir problem olabilmektedir ve bilgisayar desteği olmadan elle yapılan rota tespitlerinde, optimal çözümü bulabilmek neredeyse imkânsızdır.Bu çalışmada, gerçek hayatta karşılaşılan, büyük boyutlu personel ve malzeme nakil görevlerinin rota tespiti yapılmıştır. Rota tespit edilirken amaç, uçuş süresini minimize etmek ve böylece maliyetleri düşürmektir. Bu amaçla literatürde bulunan; Eş Zamanlı, Topla-Dağıt Araç Rotalama Probleminde kullanılan matematiksel model incelenerek 13 karakollu problemlere kadar optimal sonuçlar bulunmuştur. Ancak, bu tarz problemler NP-zor sınıfında yer aldığından, problem büyüdükçe makul sürede optimal çözüme ulaşılamamaktadır. Bu noktada ise, optimal sonuca yakın ve çok daha hızlı bir çözüm üretmek amacıyla iki aşamalı (Önce rotala, sonra kümele) sezgisel bir yöntem C++ dilinde kodlanmış ve elde edilen sonuçlar, hem optimal sonuçlarla hem de manuel yapılan hesaplamalarla karşılaştırılmıştır.Sonuçların manuel planlamalardan daha iyi ve optimal sonuçlara oldukça yakın çıkmasından dolayı yazılan algoritma, kullanıcıdan istenen bilgilerin girilmesi durumunda yeni problemlerin de çözülebileceği bir karar destek sistemine dönüştürülmüştür.

Aviation is expensive in terms of both used aircrafts and equipments, and cost of operating. In these costs, fuel is one of the largest input, and helicopters, with much more power than the aircraft to remain airborne, therefore they need fuel. Most of the helicopters used in our country in the military field. One area that military helicopters widely used is personnel andmaterial transport task. This task is often made from a base, to a large number of nodes, via transportation of personnel and material flow is provided both in the direction of rotation. Planning of the routes, is one of the duties of the pilots. In large tasks, planning the route can be in itself a problem, and manuelly planned routes without the support of computers, it is almost impossible to find the optimal route.In this study, large tansport tasks which can be encountered in real life are solved. When determining the route, aim is optimizing the flight time and thus reduce costs. For this purpose in the literature; Vehicle Routing Problem with Simultaneous Pickup and Delivery is examined and optimal results have been found until 13 nodes via the mathematical model. However, these problems are identified as NP-Hard which means, as the problem grows, the optimal solution can not be reached within a reasonable period. At this point, to be able to reach a solution which is close to the optimal one much faster, a two-stage (route-first, cluster-second) heuristic algorithm has been developed and coded in C++ language and the results are compared both with the optimal ones and manually made plannings.Due to reaching results which are better than manual planning results and pretty close to optimal results by written algorithm, it has transformed into a decision supporting system in which the user enters the requested information and the new problem can be solved.