Pamukkale Univ Muh Bilim Derg. Ahead of Print: PAJES-71429 | DOI: 10.5505/pajes.2023.71429

Waste routing optimization with variable network structure with smart waste containers

Hacer Kübra Ýnkaya Zengin¹, Soner Haldenbýlen¹, Olcay Polat^2
1Pamukkale University, Dept. of Civil Engineering
²Pamukkale University, Dept. of Industrial Engineering

As long as humanity exists, it will continue to produce waste. For a livable society, these wastes need to be collected and disposed of at regular intervals. The collection and disposal of these wastes involve many processes and can be quite costly. This study aims to optimize the journey of solid waste from generation to a disposal facility with minimum time and cost, and the solution of the Capacity-constrained Vehicle Routing Problem (CVRP) is used as an optimization technique in this study.A dynamic perspective was added to the capacitated CVRP by incorporating a decision mechanism that determines whether containers should be collected or not based on their predetermined fill levels. The Internet of Things methodology was utilized, and fill sensors were added to the containers. Genetic algorithms, one of the metaheuristic methods, were used in the algorithm's solution, which was implemented through a Python program. After testing the algorithm on a trial network, a specific location was selected. The chosen region is Gerzele Neighborhood in Denizli Province, and the TURKSTAT data pertaining to the neighborhood were used in the calculations. The coordinate data for the neighborhood and the locations of the containers were mapped, and transportation data was generated by integrating them into the Visum program. The collection process was carried out based on the fill levels of the containers using the sensors, and several scenarios were tested. It was determined that cost, distance traveled, and collection times for waste logistics could be reduced by 20-40% based on the obtained results.

Keywords: Vehicle Routing Problem (VRP), Genetic Algorithm (GA), Dynamic Vehicle Routing Problem (DVRP), Solid Waste Optimization, Garbage Collection Problem, Variable Network Structure

---

Akýllý çöp konteynerleri ile deðiþken að yapýsýna sahip çöp rotalama optimizasyonu

Hacer Kübra Ýnkaya Zengin¹, Soner Haldenbýlen¹, Olcay Polat^2
1Pamukkale Üniversitesi, Ýnþaat Mühendisliði Bölümü
²Pamukkale Üniversitesi, Endüstri Mühendisliði Bölümü

Ýnsanlýk var olduðu sürece atýk üretmeye devam edecektir. Yaþanýlabilir bir toplum için bu atýklarýn düzenli aralýklarla toplanmasý ve bertaraf edilmesi gerekmektedir. Bu atýklarýn toplanmasý ve bertaraf edilmesi birçok prosesi kapsamakta ve oldukça maliyetli olabilmektedir. Bu çalýþmada katý atýðýn oluþumundan bertaraf tesisine kadar olan yolculuðunun minimum süre ve maliyetle ile optimize edilmesi amaçlanmýþ ve optimizasyon tekniði olarak kapasite kýsýtlý Araç Rotalama Probleminin (ARP) çözümü modifiye edilerek kullanýlmýþtýr. Kapasite kýsýtlý ARP içerisine dinamik bir bakýþ açýsý eklenerek konteyner doluluklarýnýn belirlenen seviyesine göre toplanmasý ya da toplanmamasý karar mekanizmasýna göre rotalar oluþturulmuþtur. Nesnelerin interneti yönteminden yararlanýlmýþ ve konteynerlere doluluk sensörleri eklenmiþtir. Algoritmanýn çözümünde meta sezgisel yöntemlerden genetik algoritma kullanýlmýþ ve Python programý üzerinden modellenmiþtir. Algoritmanýn sonuçlarý önce deneme aðýnda test edildikten sonra mevcut bir konum seçilmiþtir. Seçilen bölge Denizli ilinde Gerzele Mahallesidir ve hesaplamalarda mahalleye ait TÜÝK verileri kullanýlmýþtýr. Mahalleye ait koordinat verileri ve konteynerlerin konumlarý haritaya iþlenmiþ buradan da Visum programýna eklenerek ulaþým verisi oluþturulmuþtur. Konteynerlerdeki sensörler sayesinde doluluklarýna göre toplama iþlemi yapýlmýþ ve birkaç senaryo ile denemeler yapýlmýþtýr. Atýk lojistiði için maliyet, kat edilen mesafe ve toplama sürelerinde %20-40 oranýnda azalmalarýn elde edilebileceði belirlenmiþtir.

Anahtar Kelimeler: Araç Rotalama Problemi (ARP), Genetik Algoritma (GA), Dinamik Araç Rotalama Problemi (DARP), Katý Atýk Optimizasyonu, Çöp Toplama Problemi, Deðiþken Að Yapýsý

---