A milk run distribution system design for hybrid usage of drones

Abstract

Lojistik sektörünün dünyadaki önemi ve durdurulamaz gelişimi hızla artmaktadır. Teknolojinin ilerlemesi, yeni araçların, cihazların üretilmesi, yeni fikirlerin ortaya çıkması lojistik sektöründeki faaliyetleri büyük ölçüde etkilemektedir. İnsansız hava aracı (İHA) da bu araçlardan biri ve lojistik sektöründe çığır açan gelişmelerin baş aktörlerinden biri olacak gibi görünüyor. Sürekli sevkiyat, en önemli ve en iyi bilinen lojistik sistemlerden biridir. Literatürde sürekli sevkiyat sisteminde İHA ile teslimat modellerini içeren çalışmalar bulunmaktadır. Bu çalışmanın amacı, önerilen melez sürekli sevkiyat modelinin klasik sürekli sevkiyat modeline karşı fayda analizini ortaya çıkarmaktır. Bu çalışma yapılırken, doğrusal olmayan bir karışık tamsayı matematiksel modeli geliştirilmiş ve doğrusal olmamanın getirdiği zorlukları azaltmak için model, ikinci dereceden bir modele dönüştürülmüştür. Probleme özel parametre değerlerinin bir kısmı Özbilge (2021)'den alınmıştır, ancak bazıları tarafımızdan tanımlanmıştır. Önerilen HMR modeli, iki kamyon işletim ve yakıt maliyeti, iki fırsat maliyeti ve iki İHA işletim ve pil kullanım maliyeti parametresinden ve her biri için 10 müşteri konumundan oluşan sayısal bir ayar üzerinde çalıştırılmıştır. Bu çalıştırmalar yapılırken çalışma kapsamında GAMS optimizasyon programı kullanılmıştır. Bu çalışmadaki ana bulgumuz, melez sürekli sevkiyat dağıtımında kamyonla beraber İHA kullanımının, tüm parametre ayarlarında klasik sürekli sevkiyat (CMR) dağıtımına göre maliyet bakımından ortalama 35.68% daha faydalı olmasıdır.

The importance and unstoppable progress of the logistics industry in the world is increasing rapidly. The advancement of technology, the production of new vehicles, ideas and devices greatly affect the activities in the logistics sector. Drones are one of these vehicles and it seems that they are one of the main actors of the breakthrough developments in the logistics industry. Milk run distribution is one of the most important and well-known logistic systems. There are studies in the literature that include delivery models with drones in the milk run distribution system. The aim of this study is to reveal the benefit analysis of the proposed hybrid milk run model (HMR) against the classical milk run. While doing this study, a nonlinear mixed integer mathematical model was developed and converted to a quadratic model to reduce the difficulties of nonlinearity. Some of the problem-specific parameter values are taken from Özbilge (2021) but some of them are defined by us. The proposed HMR model is run on a numerical setting consisting of two truck operating and fuel costs, two opportunity costs, and two operating and battery usage costs for drone parameters and 10 customer locations for each. While taking these runs, the GAMS optimization program was used within the scope of the study. Our main finding is that delivery using drones with truck in hybrid milk run (HMR) distribution is 35.68% on average more beneficial than classical milk run (CMR) distribution in terms of costs in all problem setting.