Využití GIS pro optimalizaci tras sběru recyklovatelného materiálu

Abstract

Tato diplomová práce je zaměřena na zhodnocení využití geografických informačních systémů (GIS) pro nalezení optimálního trasování svozu recyklovatelného materiálu v městské aglomeraci. Problematika svozu recyklovaného materiálu je součástí reverzní logistiky, která vyžaduje specifický přístup pro nalezení optimálního trasování. Nárůst podílu recyklovaného materiálu na celkové produkci odpadu a vysoké přepravní náklady na svoz jsou hlavní motivací pro hledání nových metod optimalizace tras vozidel. Podstatou softwaru GIS je schopnost propojení datové vrstvy s předdefinovanou mapovou vrstvou, což umožňuje analýzu a návrh tras obslužných vozidel dle různých kritérií. V této diplomové práci je využit software ArcGIS s rozšířením Network Analyst k analýze a optimalizaci svozových tras, které jsou součástí vybrané pracovní směny ve městě El Paso, Texas, USA. V rámci optimalizační úlohy byl vytvořen matematický model pro určení časových nároků na svoz recyklovaného materiálu. Model zohledňuje jak podíl participujících účastníků v konkrétní den svozu, tak i časové ztráty způsobené odbočováním a obraty vozidla do protisměru. Rozšíření Network Analyst nebylo původně vyvinuto pro řešení úloh optimálního trasování s vysokou hustotou sběrných míst, práce proto představuje metodu, která umožňuje toto omezení odstranit, aby bylo možné obdržet přijatelné řešení optimalizační úlohy. Aplikací této metody na vybranou pracovní směnu byly vytvořeny nové sběrné trasy, které byly porovnány s existujícím řešením.

This thesis focuses on evaluation of utilization of Geographic Information Systems (GIS) for solving the residential recyclables collection routing problems. Recyclables collection is considered as a part of reverse logistics to which a specific routing problem is connected. Rise of recycling rate in recent years, and always high transportation costs are the main drivers for looking for the new methods how to optimize routing in residential recyclables collection. Geospatial relation of data by Geographic Information Systems (GIS) software can be used to design and analyze the routing strategy. In this thesis ArcGIS and its Network Analyst extension is used to analyze potential routing improvement in one selected recyclables collection shift in El Paso, Texas. Equation describing the time requirements for the process of recyclables collection with the consideration of effects of set-out rate and turns was established. Despite that the Network Analyst was not designed for solving high density routing tasks of this kind, an approach to obtain acceptable routing solution by this ArcGIS extension was developed. By applying this approach on the selected recyclables collection shift it was found that comparable, routing solution can be obtained. In the end, possible ways how to improve this approach to make the Network Analyst to perform even better in high density routing task is presented together with suggested changes in the investigated collection shift.