One-to-One Pickup and Delivery Vehicle Routing Problem and an Application in a Parcel Delivery Company

Abstract

This thesis addresses the One-to-One Pickup-and-Delivery Vehicle Routing Problem (1-1 TDARP), a subtype of the classic Vehicle Routing Problem (VRP). A significant portion of the literature assumes that vehicles depart from a fixed depot and that customer points serve only pickup or only delivery functions. This study, however, examines a more flexible and realistic problem structure where vehicles depart from their current locations without being tied to a fixed depot, and customer points can perform both collection and delivery simultaneously. The main objective of the study is to mathematically model a logistics problem that has a real-world counterpart and to develop effective solution approaches for this problem. In this context, a mathematical model will be created for problem scenarios consisting of 20 vehicles; the results obtained from the model will be compared with solutions based entirely on the decision-maker's experience. The problem is addressed based on data sets created for a logistics company that does not have a physical distribution center and provides services with a total of 20 vehicles. The model and solution algorithms to be developed are expected to increase the company's operational efficiency, reduce costs, improve resource utilization, and contribute to making decision-making processes more autonomous. Additionally, this study aims to present a systematic approach that is applicable and generalizable for logistics companies with similar structures.Bu tez çalışmasında, klasik Araç Rotalama Problemi'nin (ARP) bir alt türü olan Birebir Topla-Dağıt Araç Rotalama Problemi (1-1 TDARP) ele alınmaktadır. Literatürdeki çalışmaların büyük bir kısmı, araçların sabit bir depo noktasından hareket ettiği ve müşteri noktalarının yalnızca toplama ya da yalnızca dağıtım işlevine sahip olduğu varsayımına dayanmaktadır. Bu çalışmada ise, araçların sabit bir depoya bağlı olmaksızın mevcut konumlarından yola çıktığı ve müşteri noktalarının aynı anda hem toplama hem de dağıtım yapabildiği daha esnek ve gerçekçi bir problem yapısı incelenmektedir. Çalışmanın temel amacı, gerçek yaşamda karşılığı bulunan bir lojistik problemin matematiksel olarak modellenmesi ve bu probleme yönelik etkin çözüm yaklaşımlarının geliştirilmesidir. Bu kapsamda, 20 araçtan oluşan problem senaryoları için bir matematiksel model oluşturulacak; elde edilen model sonuçları, tamamen karar vericinin deneyimine dayalı çözümlerle karşılaştırılacaktır. Problem, fiziksel bir dağıtım merkezi bulunmayan ve toplam 20 araç ile hizmet veren bir lojistik firması için oluşturulan veri setleri doğrultusunda ele alınmaktadır. Geliştirilecek model ve çözüm algoritmalarının, firmanın operasyonel verimliliğini artırması; maliyetlerin azaltılması, kaynak kullanımının iyileştirilmesi ve karar verme süreçlerinin daha otonom hale getirilmesine katkı sağlaması beklenmektedir. Ayrıca bu çalışmanın, benzer yapıya sahip lojistik firmaları için uygulanabilir ve genellenebilir bir sistematik sunması hedeflenmektedir.