Original title:
Komplexní modely svozu odpadů
Translated title:
Complex Waste Collection Models
Authors:
Nevrlý, Vlastimír ; Šenkeřík, Roman (referee) ; Procházka,, Vít (referee) ; Stehlík, Petr (advisor) Document type: Doctoral theses
Year:
2020
Language:
cze Publisher:
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství Abstract:
[cze][eng]
Předmětem dizertační práce je řešení logistických systémů v kontextu odpadového hospodářství. Práce začíná rozsáhlou rešerší v oblasti modelování různých situací z dopravního řetězce odpadu. Jsou zde představeny různé typy praktických úloh z oblasti operačního výzkumu aplikovatelné v odpadovém hospodářství. Jejich možnosti rozšíření a modifikace jsou analyzovány pro využití u investorů, technických služeb či poskytovatelů svozových služeb. Podstatnou částí práce je identifikování klíčových parametrů v oblasti svozu odpadu na úrovni měst a mikroregionů. Na základě požadavků z praxe jsou definovány výzvy vztahující se k vylepšení rozhodovacích a plánovacích systémů. Na základě analýz bylo zjištěno, že dostupné techniky jsou pro praktické problémy nedostatečné. Pro oblast změn a návrhů svozových systémů (návrh a úprava tras, volba vozového parku, plán svozu apod.) chybí postupy, které by zahrnovaly celou škálu provozních podmínek a parametrů. Okrajové podmínky úlohy postihující reálné požadavky jsou značně variabilní. Práce představuje komplexní přístup, který je rozdělen do několika fází. Příprava a analýza vstupních dat se zaměřovala především na tvorbu dopravní infrastruktury, alokaci sběrných nádob a jejich párování na síť, které navíc redukuje velikost úlohy. Dále byl navržen postup pro dodržování pravidel silničního provozu pomocí penalizační funkce a implementován algoritmus pro definování imaginárních hran, které umožní rozlišovat frekvenci svozu na vybraných segmentech sítě. Pro redukci velikosti úlohy byl dále navržen algoritmus shlukování segmentů, který umožní výpočet svozu i pro rozsáhlejší oblasti. Vstupní parametry týkající se času obsluhy a naplněnosti sběrných nádob jsou rozpracovány do většího detailu, jelikož nejvíce ovlivňují výsledky úlohy. Podstatným přínosem je také algoritmus generující inicializační řešení z historických svozů. V rámci související publikační činnosti byla definována environmentální kritéria k vyhodnocení globálních a lokálních dopadů přepravy a zpracování odpadu. Výstupy práce slouží především k analýze svozových systémů, k podpoře rozmísťování sběrných nádob, plánování svozových tras, časových rozvrhů a dimenzování velikosti vozového parku. Navržené algoritmy byly testovány na několika případových studiích, které prokázaly širokou aplikovatelnost komplexního nástroje v oblasti logistiky odpadů. Přestože je práce zaměřena na modelování svozu komunálního odpadu, využitelnost implementovaných postupů je možná i v dalších oblastech odpadového hospodářství či jiných odvětvích.
The subject of this doctoral thesis is the solution of logistics systems in the context of waste management. The work begins with an extensive research in the field of modelling various situations from the waste transportation chain. There are presented multiple types of practical tasks in the area of operation research applicable to waste management. Their possibilities of extension and modification are analysed for use by investors, technical services or waste collection service providers. An essential part of the work is the identification of critical parameters in the waste collection at the level of municipalities and micro-regions. Based on practical requirements, challenges related to the improvement of decision-making and planning systems are defined. The available techniques proved to be insufficient for practical problems. For the area of changes and designs of collection systems (design and modification of routes, choice of the vehicle fleet, collection plan, etc.) there are no procedures that would include a whole range of operating conditions and parameters. The boundary conditions of the task affecting fundamental requirements are highly variable. The thesis presents a comprehensive approach, which is divided into several phases. The preparation and analysis of input data focused mainly on the creation of transport infrastructure, allocation of waste collection containers and their pairing to the network, which also reduces the size of the task. Furthermore, a procedure for compliance with the rules of the road was designed using a penalty function, and an algorithm for defining imaginary edges was implemented, which will allow distinguishing the frequency of collection on selected network segments. To reduce the size of the task, a segment clustering algorithm was also designed, which will enable the calculation of the collection even for larger areas. Input parameters related to operating time and fullness of collection containers are elaborated in greater detail, as they most influence the results of the task. A great benefit is also the algorithm generating the initialization solution from historical routes. As part of the related publishing activities, environmental criteria were defined to evaluate global and local impacts of waste transportation and treatment. The outputs of the thesis are used primarily for the analysis of collection systems, to support the deployment of waste containers, planning collection routes, time schedules and dimensioning the size of the vehicle fleet. The proposed algorithms were tested in several case studies, which proved the broad applicability of a comprehensive tool in the field of waste logistics. Although the thesis is focused on modelling the collection of municipal waste, the usability of the implemented procedures is possible in other areas of waste management or other sectors.
Keywords:
heuristics; mathematical programming; scheduling; waste collection; waste management; heuristiky; matematické programování; odpadové hospodářství; plánování; svoz odpadu
Institution: Brno University of Technology
(web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library. Original record: http://hdl.handle.net/11012/195734
guest ::
