Optimalizace distribuce pohonných hmot

Petra Marková

Master's thesis

Fuel distribution optimization

Abstract:

Tato práce se zabývá problémem stanovení distribuční trasy rozvozu pohonných hmot s cílem optimalizovat distribuční procesy konkrétní společnosti s využitím metod operačního výzkumu. Úkolem je dopravit na čerpací stanice pohonné hmoty tak, aby poptávka nebyla ohrožena, tedy reagovat na aktuální stav pohonných hmot v nádržích čerpacích stanic a doplnit je v případě, že by hrozilo jejich vyčerpání. K tomuto doplňování slouží cisterny, které obsahují určitý počet komor, ve kterých lze přepravovat odděleně různé druhy pohonných hmot. Problém popisovaný a řešený v této práci vznikl u konkrétního provozovatele distribuční sítě na zásobování čerpacích stanic v ČR pohonnými hmotami. Základ úlohy je postaven na principech rozvozního problému patřícího do skupiny kombinatorických problémů se zdánlivě jednoduchou interpretací, ale velmi obtížným řešením. Vzhledem k NP-obtížnosti tohoto problému jsou v práci k jeho řešení navrženy nejen matematické modely optimalizace tvorby tras, ale rovněž heuristická metoda zahrnující specifické podmínky firmy založená na heuristikách používaných pro rozvozní problém. Navržená heuristická metoda je naprogramována pomocí jazyka Visual Basic for Applications v prostředí tabulkového procesoru MS Excel. V závěru práce je analyzován nejlepší nalezený výsledek z hlediska maximální vytíženosti vozidel, který je porovnán se stávající situací ve společnosti. Nalezené řešení jednodenní distribuce paliva pro síť 21 čerpacích stanic OMV je charakterizováno celkovou délkou trasy všech vozidel 2 432,8 km a průměrnou vytížeností vozidel 78,9 %, zatímco v současnosti firma dosahuje vytíženosti 76,7 %. Navíc, vytíženost vozidel v navrženém schématu je mnohem rovnoměrnější a oproti současné praxi vždy přesahuje alespoň hranici 50 %. Tím je prokázáno, že použitá heuristická metoda je efektivní. Další výhodou je její snadné zobecnění i na jiné obdobné úlohy.

Abstract:

This work deals with the problem of determining paths of the fuel distribution. The aim is to optimize the fuel distribution processes based on a case study. The task is to transport the fuel to gas stations without endangering the existing demands, i.e. to respond to the current state of fuel in tanks of gas stations and to refill them before stocks run out. Tank vehicles are used for refilling the tanks in gas stations. The tank vehicles contain a number of compartments, in which different types of fuel can be transported. The case study describes a specific distribution company of fuel in the Czech Republic. This work proposes mathematical models for optimizing routes of tank vehicles as well as a heuristic method for solving this problem involving specific conditions of the company in the case study. The proposed method is coded using the Visual Basic for Applications under the MS Excel environment. We show that the presented heuristic method is effective and with economic benefits. Specifically, we concentrate on optimizing a one-day distribution of fuel by the company for a network of 21 OMV gas stations. The found optimum total length of routes by all vehicles is 2 432,8 km and the mean load factor of the vehicles achieves 78,9 %, compared to 76,7 % of the existing scheme applied currently by the company. In addition, loading of vehicles in the proposed scheme is rather uniform and always exceed a level of 50 %, which was not the case for the current practice. The proposed method can easily be applied also to other similar studies.

Keywords

heuristická metoda, rozvoz pohonných hmot, optimalizace, rozvozní problém

Keywords

vehicle routing problem, heuristic method, optimization, fuel distribution

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 23. 4. 2018

Thesis defence

• Date of defence: 6. 6. 2019
• Supervisor: Jan Pelikán
• Reader: Jan Fábry

Vysoká škola ekonomická v Praze

Master programme / field:
Kvantitativní metody v ekonomice / Ekonometrie a operační výzkum