Abstract This paper studies the green vehicle routing problem with simultaneous pickup and delive... more Abstract This paper studies the green vehicle routing problem with simultaneous pickup and delivery (G-VRPSPD). It aims to minimize fuel consumption costs while satisfying customer pickup and delivery demands simultaneously. The fuel consumption is directly proportional to green house gas emissions. We mathematically formulate the problem, and develop a hyper-heuristic (HH-ILS) algorithm based on iterative local search and variable neighborhood descent heuristics to effectively solve the problem. Extensive computational experiments are conducted to analyze the impact of the G-VRPSPD and the HH-ILS. We investigate the effect of green objective function on total fuel consumption cost by comparing the G-VRPSPD with the VRPSPD. We perform comparative analysis to investigate the performance of HH-ILS. We also conduct sensitivity analysis to investigate the performance of neighborhood structures, hyper heuristic and local search. The results show that the green objective function has a significant effect on total fuel consumption cost. The HH-ILS algorithm yields competitive results when compared with the mathematical formulation and the state-of-the-art heuristics in the literature.
Gazi Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi
Bu çalışmada Çoklu Şarj Teknolojisine Dayalı Kısmi Şarj Politikalı Karma Filolu Elektrikli Araç R... more Bu çalışmada Çoklu Şarj Teknolojisine Dayalı Kısmi Şarj Politikalı Karma Filolu Elektrikli Araç Rotalama Problemi (KF-E-ARP) ele alınmıştır. Karma filo, elektrikli araçları (EA) ve konvansiyonel araçları (KA) içermektedir. Konvansiyonel araçların emisyon fonksiyonu ve elektrikli araçların şarj tüketim fonksiyonu içerisinde katedilen mesafe ile birlikte araçta taşınan yük miktarı da dikkate alınmıştır. Ayrıca şarj istasyonunda çoklu şarj konfigürasyonlarından birinin seçilmesi, karma filolu problemlerde ilk defa ele alınmıştır. Problem, müşteri dağıtım taleplerini karşılarken toplam maiyeti enazlayan araç rotalarının elde edilmesi olarak tanımlanabilir. KF-E-ARP için öncelikle karma tamsayılı matematiksel model geliştirilmiştir. Problem NP-zor olduğundan dolayı, orta ve büyük boyutlu problemlere makul sürelerde çözüm elde edebilmek amacıyla ekleme tabanlı bir çözüm kurucu sezgisel algoritma önerilmiştir. Deneysel analizlerde, matematiksel model ile 2 saat içerisinde çözüm bulunamayan...
Journal of The Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, Mar 19, 2023
Küreselleşme ve teknolojik gelişmelerle birlikte 21. Yüzyılın ikinci yarısında toplumların sağlık... more Küreselleşme ve teknolojik gelişmelerle birlikte 21. Yüzyılın ikinci yarısında toplumların sağlık ihtiyaçları değişmiş ve sağlık hizmeti sunumunda değişiklikler yapılması zorunlu hale gelmiştir. Nüfusun seyrek olduğu yerleşim yerlerinde kapsamlı sağlık tesisleri kurmanın ekonomik olarak sürdürülebilir olmaması, devletlerin vatandaşlarının sağlık hizmetlerine eşit erişimini sağlamakla yükümlü olması sağlık hizmeti sunumunda farklı arayışlara neden olmuştur. Türkiye Cumhuriyeti Sağlık Bakanlığı halka eşit şartlarda sağlık hizmeti sunabilmek için 3400 sağlık kuruluşu ve yaklaşık 7500 doktorla kırsal bölgelere gezici sağlık hizmeti (GSH) sunumu uygulamasını başlatmıştır. GSH sunan doktorlar günde 8 saat çalışarak her ay yaklaşık 9 milyon kişiye GSH vermektedir. Türkiye genelinde uygulanan kapsamlı bir hizmet olması nedeniyle hizmet sunumu planlaması için kırsal yerleşim bölgelerine sağlık merkezi ve doktor atama, rotalama, çizelgeleme ihtiyacı doğmuştur. Bu çalışmada, kırsal alanlarda GSH rotalama ve çizelgeleme problemi (GSH-RÇP) ele alınmıştır. GSH-RÇP’de amaç, çalışma saati, rota süresi, ziyaret başına minimum hizmet süresi, köylere her ay aynı doktorların hizmet sunması gibi kısıtlar altında, toplam katedilen mesafeyi enazlayacak şekilde aylık periyotlarda doktorların günlük rotalarını belirlemektir. Problemin çözümü için öncelikle karma tamsayılı matematiksel model geliştirilmiştir. GSH-RÇP, çok depolu zaman kısıtlı periyodik araç rotalama problemine eşdeğer olduğu için NP-zor problemler sınıfında yer almaktadır. Bu nedenle, orta ve büyük boyutlu problemlere makul sürelerde çözüm bulabilmek amacıyla bir karma sezgisel algoritma geliştirilmiştir. Açgözlü çözüm kurucu (Greedy Constructive) sezgiseli ve Kayıttan Kayıta Gezinti (Record to Record Travel) metasezgiseline dayalı olan bu karma sezgisel algoritma “AGS-KKG” olarak adlandırılmıştır. Matematiksel model ve AGS-KKG algoritmasının performansı Ankara iline ait verilere dayalı olarak mevcut planlar ile karşılaştırmalı incelenmiştir. Karşılaştırma sonucunda mevcut planlara göre toplam katedilen mesafede matematiksel model ile %15,6, AGS-KKG ile %22,3 iyileşme sağlanmıştır.
... Fatma Pinar GOKSAL, Fulya ALTIPARMAK Department of Industrial Engineering Gazi University Ank... more ... Fatma Pinar GOKSAL, Fulya ALTIPARMAK Department of Industrial Engineering Gazi University Ankara, Turkey pinargoksal@yahoo.com; fulyaal@gazi.edu.tr ... The objective is to find a set of routes to service all customers while minimizing the total travel distance/time or the ...
ABSTRACT In this paper, we consider a variant of the Location-Routing Problem (LRP), namely the L... more ABSTRACT In this paper, we consider a variant of the Location-Routing Problem (LRP), namely the LRP with simultaneous pickup and delivery (LRPSPD). The LRPSPD seeks to minimize total cost by simultaneously locating the depots and designing the vehicle routes that satisfy pickup and delivery demand of each customer at the same time. We propose two polynomial-size mixed integer linear programming formulations for the problem and a family of valid inequalities to strengthen the formulations. While the first formulation is a node-based formulation, the second one is a flow-based formulation. Furthermore, we propose a two-phase heuristic approach based on simulated annealing, tp_SA, to solve the large-size LRPSPD and two initialization heuristics to generate an initial solution for the tp_SA. We then empirically evaluate the strengths of the proposed formulations with respect to their ability to find optimal solutions or strong lower bounds, and investigate the performance of the proposed heuristic approach. Computational results show that the flow-based formulation performs better than the node-based formulation in terms of the solution quality and the computation time on small-size problems. However, the node-based formulation can yield competitive lower bounds in a reasonable amount of time on medium-size problems. Meantime, the proposed heuristic approach is computationally efficient in finding good quality solutions for the LRPSPD.
Advances in intelligent systems and computing, Jun 6, 2019
The home health care routing and scheduling problem (HHCRSP) is an extension of the vehicle routi... more The home health care routing and scheduling problem (HHCRSP) is an extension of the vehicle routing problem (VRP) that are scheduled and routed to perform a wide range of health care services. Nurses, doctors and/or caregivers provide these services at patients’ home. In this study, a mathematical model for HHCRSP is presented. The model is extended to take into account additional characteristics and/or constraints based on specific services, patient needs. In the home health care (HHC) problems, services that must be performed simultaneously or within a convinced time are undoubtedly very important. Thus, we consider several numbers of services, skill requirements for the care workers and time windows. Generally, the main aim of the HHC problems is minimizing the travelling distance as well as maximizing the patients’ satisfaction. Thus, the model in this study contains both of these objectives taking into account several measurements.
This paper addresses the two-echelon location routing problem with simultaneous pickup and delive... more This paper addresses the two-echelon location routing problem with simultaneous pickup and delivery (2E-LRPSPD). The 2E-LRPSPD deals with optimally locating primary and secondary facilities, and integrating goods distribution from depots and collection from customers and secondary depots. To the best of our knowledge there is no previous study on this problem. We propose two mixed integer programming formulations for the 2E-LRPSPD. While the first formulation is a two-index node-based formulation, the second one is a two-index flow-based formulation. Moreover, a family of valid inequalities are adapted from the literature to strengthen the formulations. In order to evaluate the performances of the formulations and valid inequalities, we conduct an experimental study on the instances derived from the literature. The computational results show that the flow-based formulation produces better lower bounds than the node-based formulation on small and medium-size problems.
A change in health policy become essential since healthcare needs of societies have changed over ... more A change in health policy become essential since healthcare needs of societies have changed over the past sixty years. It is not possible to build a hospital wherever people live especially in less populated settlements. However, equal access of people to health services must be ensured by governments. To tackle this issue, Turkey Ministry of Health has enforced to give mobile healthcare services in rural areas by approximately 7.5 thousand doctors located in 3.4 thousand medical centers. These doctors work 8 h/day and give mobile healthcare service to approximately 9 million people each month. This study considers Turkey rural healthcare delivery system as a Multi-depot Time Constrained Periodic Vehicle Routing Problem (md-TCPVRP) and presents a mixed-integer linear programming formulation for the problem. The goal is to derive daily routes of the doctors each month, under some constraints such as maximum workhours, route duration, minimum service time per visit, assigning dedicated doctors to villages while minimizing the total route distance. In order to investigate the performance of the model a computational experiment is carried. The real-life application of Health Directorate of the province and proposed mathematical model results are compared. Computational results show significant improvements in total distances.
ÖZET Gerçek hayatta karşılaşılan sistemler büyük boyutlu ve karmaşık olup birtakım belirsizlikler... more ÖZET Gerçek hayatta karşılaşılan sistemler büyük boyutlu ve karmaşık olup birtakım belirsizlikler içerdiğinde analitik çözümleri mümkün olmamaktadır. Bu tür sistemlerin bu karmaşık ve olasılıklı yapısından dolayı benzetim, mevcut sistemlerin performans ...
Amaç: Bu çalışmanın amacı, son yıllarda Rekabetçi Tesis Yer Seçimi (RTYS) problemlerinin ve probl... more Amaç: Bu çalışmanın amacı, son yıllarda Rekabetçi Tesis Yer Seçimi (RTYS) problemlerinin ve problem bileşenlerinin literatürde ele alınış biçimlerine ilişkin bir bilimsel yayın taraması sunmaktadır. Yöntem: İlk olarak literatürde problemin temel bileşenlerinin ele alınış biçimlerine yer verilmiştir. Daha sonra RTYS problemi için literatürdeki en temel sınıflandırma kriteri olan rekabet tiplerine göre problem türleri incelenmiştir. Son olarak genişletilmiş RTYS problem türlerini ve çok amaçlı RTYS problemlerini ele alan çalışmalara yer verilmiş ve tarama çalışmasının sonuçları sunulmuştur. Bulgular: Tarama çalışması sonucu RTYS alanında gelecek vadeden çalışma konuları; birden fazla firmanın pazar paylarının enbüyüklenmesi amaçlarının çok-amaçlı olarak ele alındığı RTYS problemleri, müşterilerin tesis seçimlerinin çok amaçlı eniyileme kullanılarak yapıldığı RTYS problemleri, ikiden fazla rakip firma içeren RTYS problemleri olarak belirlenmiştir. Özgünlük: RTYS, hem tedarik zinciri iç...
Abstract This paper studies the green vehicle routing problem with simultaneous pickup and delive... more Abstract This paper studies the green vehicle routing problem with simultaneous pickup and delivery (G-VRPSPD). It aims to minimize fuel consumption costs while satisfying customer pickup and delivery demands simultaneously. The fuel consumption is directly proportional to green house gas emissions. We mathematically formulate the problem, and develop a hyper-heuristic (HH-ILS) algorithm based on iterative local search and variable neighborhood descent heuristics to effectively solve the problem. Extensive computational experiments are conducted to analyze the impact of the G-VRPSPD and the HH-ILS. We investigate the effect of green objective function on total fuel consumption cost by comparing the G-VRPSPD with the VRPSPD. We perform comparative analysis to investigate the performance of HH-ILS. We also conduct sensitivity analysis to investigate the performance of neighborhood structures, hyper heuristic and local search. The results show that the green objective function has a significant effect on total fuel consumption cost. The HH-ILS algorithm yields competitive results when compared with the mathematical formulation and the state-of-the-art heuristics in the literature.
Gazi Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi
Bu çalışmada Çoklu Şarj Teknolojisine Dayalı Kısmi Şarj Politikalı Karma Filolu Elektrikli Araç R... more Bu çalışmada Çoklu Şarj Teknolojisine Dayalı Kısmi Şarj Politikalı Karma Filolu Elektrikli Araç Rotalama Problemi (KF-E-ARP) ele alınmıştır. Karma filo, elektrikli araçları (EA) ve konvansiyonel araçları (KA) içermektedir. Konvansiyonel araçların emisyon fonksiyonu ve elektrikli araçların şarj tüketim fonksiyonu içerisinde katedilen mesafe ile birlikte araçta taşınan yük miktarı da dikkate alınmıştır. Ayrıca şarj istasyonunda çoklu şarj konfigürasyonlarından birinin seçilmesi, karma filolu problemlerde ilk defa ele alınmıştır. Problem, müşteri dağıtım taleplerini karşılarken toplam maiyeti enazlayan araç rotalarının elde edilmesi olarak tanımlanabilir. KF-E-ARP için öncelikle karma tamsayılı matematiksel model geliştirilmiştir. Problem NP-zor olduğundan dolayı, orta ve büyük boyutlu problemlere makul sürelerde çözüm elde edebilmek amacıyla ekleme tabanlı bir çözüm kurucu sezgisel algoritma önerilmiştir. Deneysel analizlerde, matematiksel model ile 2 saat içerisinde çözüm bulunamayan...
Journal of The Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, Mar 19, 2023
Küreselleşme ve teknolojik gelişmelerle birlikte 21. Yüzyılın ikinci yarısında toplumların sağlık... more Küreselleşme ve teknolojik gelişmelerle birlikte 21. Yüzyılın ikinci yarısında toplumların sağlık ihtiyaçları değişmiş ve sağlık hizmeti sunumunda değişiklikler yapılması zorunlu hale gelmiştir. Nüfusun seyrek olduğu yerleşim yerlerinde kapsamlı sağlık tesisleri kurmanın ekonomik olarak sürdürülebilir olmaması, devletlerin vatandaşlarının sağlık hizmetlerine eşit erişimini sağlamakla yükümlü olması sağlık hizmeti sunumunda farklı arayışlara neden olmuştur. Türkiye Cumhuriyeti Sağlık Bakanlığı halka eşit şartlarda sağlık hizmeti sunabilmek için 3400 sağlık kuruluşu ve yaklaşık 7500 doktorla kırsal bölgelere gezici sağlık hizmeti (GSH) sunumu uygulamasını başlatmıştır. GSH sunan doktorlar günde 8 saat çalışarak her ay yaklaşık 9 milyon kişiye GSH vermektedir. Türkiye genelinde uygulanan kapsamlı bir hizmet olması nedeniyle hizmet sunumu planlaması için kırsal yerleşim bölgelerine sağlık merkezi ve doktor atama, rotalama, çizelgeleme ihtiyacı doğmuştur. Bu çalışmada, kırsal alanlarda GSH rotalama ve çizelgeleme problemi (GSH-RÇP) ele alınmıştır. GSH-RÇP’de amaç, çalışma saati, rota süresi, ziyaret başına minimum hizmet süresi, köylere her ay aynı doktorların hizmet sunması gibi kısıtlar altında, toplam katedilen mesafeyi enazlayacak şekilde aylık periyotlarda doktorların günlük rotalarını belirlemektir. Problemin çözümü için öncelikle karma tamsayılı matematiksel model geliştirilmiştir. GSH-RÇP, çok depolu zaman kısıtlı periyodik araç rotalama problemine eşdeğer olduğu için NP-zor problemler sınıfında yer almaktadır. Bu nedenle, orta ve büyük boyutlu problemlere makul sürelerde çözüm bulabilmek amacıyla bir karma sezgisel algoritma geliştirilmiştir. Açgözlü çözüm kurucu (Greedy Constructive) sezgiseli ve Kayıttan Kayıta Gezinti (Record to Record Travel) metasezgiseline dayalı olan bu karma sezgisel algoritma “AGS-KKG” olarak adlandırılmıştır. Matematiksel model ve AGS-KKG algoritmasının performansı Ankara iline ait verilere dayalı olarak mevcut planlar ile karşılaştırmalı incelenmiştir. Karşılaştırma sonucunda mevcut planlara göre toplam katedilen mesafede matematiksel model ile %15,6, AGS-KKG ile %22,3 iyileşme sağlanmıştır.
... Fatma Pinar GOKSAL, Fulya ALTIPARMAK Department of Industrial Engineering Gazi University Ank... more ... Fatma Pinar GOKSAL, Fulya ALTIPARMAK Department of Industrial Engineering Gazi University Ankara, Turkey pinargoksal@yahoo.com; fulyaal@gazi.edu.tr ... The objective is to find a set of routes to service all customers while minimizing the total travel distance/time or the ...
ABSTRACT In this paper, we consider a variant of the Location-Routing Problem (LRP), namely the L... more ABSTRACT In this paper, we consider a variant of the Location-Routing Problem (LRP), namely the LRP with simultaneous pickup and delivery (LRPSPD). The LRPSPD seeks to minimize total cost by simultaneously locating the depots and designing the vehicle routes that satisfy pickup and delivery demand of each customer at the same time. We propose two polynomial-size mixed integer linear programming formulations for the problem and a family of valid inequalities to strengthen the formulations. While the first formulation is a node-based formulation, the second one is a flow-based formulation. Furthermore, we propose a two-phase heuristic approach based on simulated annealing, tp_SA, to solve the large-size LRPSPD and two initialization heuristics to generate an initial solution for the tp_SA. We then empirically evaluate the strengths of the proposed formulations with respect to their ability to find optimal solutions or strong lower bounds, and investigate the performance of the proposed heuristic approach. Computational results show that the flow-based formulation performs better than the node-based formulation in terms of the solution quality and the computation time on small-size problems. However, the node-based formulation can yield competitive lower bounds in a reasonable amount of time on medium-size problems. Meantime, the proposed heuristic approach is computationally efficient in finding good quality solutions for the LRPSPD.
Advances in intelligent systems and computing, Jun 6, 2019
The home health care routing and scheduling problem (HHCRSP) is an extension of the vehicle routi... more The home health care routing and scheduling problem (HHCRSP) is an extension of the vehicle routing problem (VRP) that are scheduled and routed to perform a wide range of health care services. Nurses, doctors and/or caregivers provide these services at patients’ home. In this study, a mathematical model for HHCRSP is presented. The model is extended to take into account additional characteristics and/or constraints based on specific services, patient needs. In the home health care (HHC) problems, services that must be performed simultaneously or within a convinced time are undoubtedly very important. Thus, we consider several numbers of services, skill requirements for the care workers and time windows. Generally, the main aim of the HHC problems is minimizing the travelling distance as well as maximizing the patients’ satisfaction. Thus, the model in this study contains both of these objectives taking into account several measurements.
This paper addresses the two-echelon location routing problem with simultaneous pickup and delive... more This paper addresses the two-echelon location routing problem with simultaneous pickup and delivery (2E-LRPSPD). The 2E-LRPSPD deals with optimally locating primary and secondary facilities, and integrating goods distribution from depots and collection from customers and secondary depots. To the best of our knowledge there is no previous study on this problem. We propose two mixed integer programming formulations for the 2E-LRPSPD. While the first formulation is a two-index node-based formulation, the second one is a two-index flow-based formulation. Moreover, a family of valid inequalities are adapted from the literature to strengthen the formulations. In order to evaluate the performances of the formulations and valid inequalities, we conduct an experimental study on the instances derived from the literature. The computational results show that the flow-based formulation produces better lower bounds than the node-based formulation on small and medium-size problems.
A change in health policy become essential since healthcare needs of societies have changed over ... more A change in health policy become essential since healthcare needs of societies have changed over the past sixty years. It is not possible to build a hospital wherever people live especially in less populated settlements. However, equal access of people to health services must be ensured by governments. To tackle this issue, Turkey Ministry of Health has enforced to give mobile healthcare services in rural areas by approximately 7.5 thousand doctors located in 3.4 thousand medical centers. These doctors work 8 h/day and give mobile healthcare service to approximately 9 million people each month. This study considers Turkey rural healthcare delivery system as a Multi-depot Time Constrained Periodic Vehicle Routing Problem (md-TCPVRP) and presents a mixed-integer linear programming formulation for the problem. The goal is to derive daily routes of the doctors each month, under some constraints such as maximum workhours, route duration, minimum service time per visit, assigning dedicated doctors to villages while minimizing the total route distance. In order to investigate the performance of the model a computational experiment is carried. The real-life application of Health Directorate of the province and proposed mathematical model results are compared. Computational results show significant improvements in total distances.
ÖZET Gerçek hayatta karşılaşılan sistemler büyük boyutlu ve karmaşık olup birtakım belirsizlikler... more ÖZET Gerçek hayatta karşılaşılan sistemler büyük boyutlu ve karmaşık olup birtakım belirsizlikler içerdiğinde analitik çözümleri mümkün olmamaktadır. Bu tür sistemlerin bu karmaşık ve olasılıklı yapısından dolayı benzetim, mevcut sistemlerin performans ...
Amaç: Bu çalışmanın amacı, son yıllarda Rekabetçi Tesis Yer Seçimi (RTYS) problemlerinin ve probl... more Amaç: Bu çalışmanın amacı, son yıllarda Rekabetçi Tesis Yer Seçimi (RTYS) problemlerinin ve problem bileşenlerinin literatürde ele alınış biçimlerine ilişkin bir bilimsel yayın taraması sunmaktadır. Yöntem: İlk olarak literatürde problemin temel bileşenlerinin ele alınış biçimlerine yer verilmiştir. Daha sonra RTYS problemi için literatürdeki en temel sınıflandırma kriteri olan rekabet tiplerine göre problem türleri incelenmiştir. Son olarak genişletilmiş RTYS problem türlerini ve çok amaçlı RTYS problemlerini ele alan çalışmalara yer verilmiş ve tarama çalışmasının sonuçları sunulmuştur. Bulgular: Tarama çalışması sonucu RTYS alanında gelecek vadeden çalışma konuları; birden fazla firmanın pazar paylarının enbüyüklenmesi amaçlarının çok-amaçlı olarak ele alındığı RTYS problemleri, müşterilerin tesis seçimlerinin çok amaçlı eniyileme kullanılarak yapıldığı RTYS problemleri, ikiden fazla rakip firma içeren RTYS problemleri olarak belirlenmiştir. Özgünlük: RTYS, hem tedarik zinciri iç...
This paper presents a new solution approach, which is a hybridization of ant colony optimization ... more This paper presents a new solution approach, which is a hybridization of ant colony optimization (ACO) and simulated annealing (SA), called (h_ACO) to design of communication networks. The design problem is to find the optimal network topology where total cost is minimum and all-terminal reliability is not less-than a given level of reliability. The effectiveness of the h_ACO is investigated comparing its results with those obtained by SA and ACO, which are basic forms of the h_ACO, and also GAs given in the literature for the design problem. Computational results show that the h_ACO is an effective heuristic approach to design of reliable networks.
Uploads