Simultaneous Operation of Trucks and Unmanned Aerial Vehicles at Package Delivery

Abstract

Gelişen teknolojiler ile beraber insansız hava aracı kullanımı daha da popülerleşmiştir. Önceden sadece askeri amaçlarla kullanılsa da gelişiminin hızlanmasıyla beraber kullanım alanı genişleyerek sağlık, tarım, taşımacılık, haritalama ve iletişim gibi sektörlerde de görünmeye başlanmıştır. Internet üzerinden alışveriş, önceden belirli bir kitleye hitap ederken pandemi ile birlikte e-ticaret kullanıcı sayısı ciddi şekilde artmıştır. Bunun sonucunda kargo kamyonlarının ulaşacağı kişi ve nokta sayısının artmasıyla beraber taşımacılıkta planlama bakımından çeşitli zorluklar ortaya çıkmıştır. Tüm bu zorlukları aşmanın bir yolu da insansız hava aracı kullanımını, bu sektörde uygun planlama ve kontrol ile daha yaygınlaştırarak kamyonların gideceği uzun mesafeyi mümkün olduğunca kısaltmaktır. Bu çalışmada, paket teslimatında kamyon ve insansız hava araçlarının eşzamanlı çalışmasını ele alıyoruz. Geliştirdiğimiz Genel Değişken Komşuluk Arama (General Variable Neighborhood Search) algoritması literatürdeki mevcut çalışmalarla karşılaştırılmıştır. Yapmış olduğumuz deneyler, yaklaşımımızın makul zamanlarda çok iyi çözümler bulabildiğini ve çoğu durumda mevcut yöntemlerden daha iyi performans gösterdiğini gösteriyor.

With the developing technologies, the use of unmanned aerial vehicles has become more popular. Although it was previously used only for military purposes, with the acceleration of its development, its usage area has expanded and it has started to appear in sectors such as health, agriculture, transportation, mapping and communication. While shopping on the Internet previously appealed to a certain audience, the number of e-commerce users has increased significantly with the pandemic. As a result, with the increase in the number of people and points that cargo trucks will reach, various difficulties have emerged in terms of planning in transportation. One way to overcome all these difficulties is to make the use of unmanned aerial vehicles more widespread in this sector with proper planning and control, thus shortening the long distance that trucks will travel as much as possible. In this study, we consider a simultaneous operation of trucks and unmanned aerial vehicles at package delivery. We develop a General Variable Neighborhood Search algorithm and compare the results with the existing studies in the literature. Computational experiments show that our approach can find very good solutions in reasonable times and outperforms the existing methods in most instances.