Üç boyutlu palet yükleme probleminin karışık tam sayılı programlama (MILP) ve hibrit genetik algoritma ile çözümü

Bu tez çalışmasında, konteyner yükleme problemlerinin (KYP) bir çeşidi olan üç boyutlu palet yükleme problemi (3B-PYP), problemin doğası gereği göz önüne alınması gereken kısıtların yanı sıra, kontrollü döndürme kısıtı, kırılganlık kısıtı, yüke dayanım kısıtı ve bağlantılı nesnelerin bir arada olması kısıtı gibi ek yükleme kısıtları altında ele alınmıştır. Ele alınan 3B-PYP'nin optimum çözümü için bir karışık tam sayılı doğrusal programlama (MILP) modeli geliştirilmiştir. Geliştirilen model, küçük ölçekli 3B-PYP'yi optimize etmek için kullanılabilmekte fakat müşteri sayısı, nesne sayısı ve palet yükleme oranı gibi problem parametrelerindeki artışlara bağlı olarak büyük ölçekli gerçek hayat problemlerinin optimizasyonu için kabul edilebilir bir sürede cevap verememektedir. Bu sebeple büyük ölçekli problemlerin çözümü için biri yığın oluşturma tabanlı, diğeri yatay katman oluşturma tabanlı olmak üzere iki farklı sezgisel yaklaşım ile hibritlenmiş bir hibrit genetik algoritma (HGA) geliştirilmiştir. Önerilen HGA'daki yığın oluşturma tabanlı sezgisel yaklaşım, yüklenecek olan nesnelerden en az iki boyutu birbirine eşit olanları genetik algoritma (GA) arama yapısını kullanarak belirler ve bu nesneleri birbiriyle birleştirerek, iki nesneyi de kapsayan yeni bir nesne olarak tanımlar. Bu şekilde yerleştirilecek nesne sayısının azaltılması sağlanmış olur. Birleştirme işlemleri yapılırken GA'daki kromozom uzunlukları bozulabilir. Bu sebepten dolayı literatürdeki mevcut çaprazlama operatörleri kullanılamamaktadır ve akıllı dinamik çaprazlama operatörü (A-DÇO) adı verilen bir çaprazlama operatörü geliştirilmiştir. Önerilen HGA'daki bir diğer sezgisel algoritma da literatürde var olan en dip alt sol doldurma (DASD) algoritmasıdır. Bu algoritmanın adımları sayesinde tüm nesnelerin paletlere nihai yüklemesi yapılır ve tüm nesnelerin paletler üzerindeki koordinatları belirlenir. Önerilen HGA'nın klasik DASD ile test problemleri üzerinde karşılaştırılması yapılmış ve daha iyi çözümler verdiği istatistiksel olarak gösterilmiştir. Ayrıca önerilen HGA, literatürde var olan bir parçacık sürü eniyileme algoritması (PSO) ve HGA-L adı verilen bir başka HGA ile de test problemleri üzerinde karşılaştırılmıştır. Önerilen HGA'nın bu algoritmalardan da daha iyi sonuçlar verdiği istatistiksel olarak gösterilmiştir. Sonuç olarak, ele alınan 3B-PYP için önerilen HGA, daha iyi sonuçlar vermekte ve özellikle gerçek hayatta robot kolları vasıtası yapılan otomatik paletleme operasyonları için kullanılması önerilmektedir.