Shipment consolidation and dispatching problem with transshipment terminals

Abstract

Uzak mesafe yük taşımacılığı, rekabetin oldukça fazla ve hizmet sağlayıcıların en iyi hizmeti, en düşük maliyetle vermek durumunda olduğu bir pazardır. Bu bakımdan, hizmet sağlayıcıları, hızlı ve ölçek ekonomisinden faydalanan verimli ve düşük maliyetli yük birleştirme sistemleri geliştirmektedirler. Yük konsolidasyonu ve yükleme planlaması problemi, farklı müşterilere ait, farklı boyut ve miktardaki yüklerin bir araç içerisine yüklenerek, müşterinin talep ettiği zaman aralığı içerisinde dağıtımını sağlamaya yönelik bir problem olup, en temel amacı maliyeti en azlamaktır. Bunun yanı sıra, aracın seyahat süresini kısaltmak amacıyla, ürünlerin son adresine aracın varış ülkesinde bulunan bir aktarma terminali üzerinden teslim edilmesi ise hizmet sağlayıcıları tarafından sıklıkla kullanılan bir yöntemdir. Yukarıdaki varsayımlar doğrultusunda, bu tez ile iki tür Yük Birleştirme ve Yükleme Planlaması problemi tanımlanmıştır. İlk problemde, araç rotaları ve maliyetleri yıllık sözleşmeler doğrultusunda belirlenmekte, ikinci problemde ise araç içerisindeki yüklerin arasında en uzak mesafeye sahip olan yükün teslimat noktası araç rotasını ve maliyetini belirlemektedir. Bunun yanı sıra, denge, oryantasyon, ağırlık dağılımı, yükleme sırası ve istifleme gibi gerçek hayatta var olan yükleme kısıtlarını dikkate alan bir kontrol mekanizması her iki problemin çözüm yöntemine entegre edilmiştir. Yapılan deneyler sonucunda, geliştirilen çözüm yöntemleri kısa sürede yüksek kaliteli çözüm ürettiği görülmüştür. Ayrıca, önerilen çözüm yöntemleri bir örnek üzerinde test edilmiş ve yaklaşık %10 civarında iyileştirmenin mümkün olduğu görülmüştür. Bu anlamda, analitik çözüm yöntemlerinin uzak mesafe yük taşımacılığı hizmeti sağlayıcılarına (i) maliyet, (ii) insan kaynağının etkin kullanımı ve (iii) zaman kullanımı açısından fayda sağlayabileceği öngörülmektedir. Bu tez kapsamında yürütülen çalışmalar Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu tarafından desteklenmiştir (TÜBİTAK, Proje No: 214M195)

Shipment consolidation and dispatching problem is an operational planning problem of long haul freight forwarders in their daily operations planning. Freight forwarders aim at planning the delivery of less-than truckload (LTL) customer orders within specified time-windows by using sub-contracted haulers' vehicles. The orders are delivered either directly or by using a cross-dock. Each transshipment decision implies a cost proportional to the size of the order. The main path of a vehicle is defined regarding the farthest destination in the vehicle and excessive deviations from the main path is not allowed. The cost of a vehicle is defined either by the prices indicated in the annual contracts between freight forwarder and sub-contracted vehicle owner or by the spot market prices. Main objective of the freight forwarder is to minimize the total cost of vehicles, including the cost of rented vehicles and transshipped orders. Respectively, we introduce 2 variants of Shipment Consolidation and Dispatching Problem (SCDP) with aforementioned assumptions. In the first problem, the annual contracts with sub-contracted haulers define the cost of vehicle's route. In the second problem, the cost is defined by the sum of fixed cost identified by the farthest destination in the vehicle and the extra charge of additional stops. For both problems, we propose a feasibility check mechanism for the generated vehicles, which also considers 5 real life assumptions; stability, orientation, weight distribution, loading sequence and stacking constraints. The analytic solution methodologies that we propose throughout the thesis produce good quality solutions in a very short computation time. Additionally, we tested proposed solution methodologies on a real-life instance, and the obtained solutions provide approximately 10\% savings for both algorithms, and are applicable in real life. In this sense, proposed solution methodology may benefit international freight forwarders in three perspectives; (i) cost savings, (ii) efficient use of human resources, and (iii) time utilization. This thesis is supported by the Scientific and Technological Research Council of Turkey (TÜBİTAK, project no: 214M195).