Járatoptimalizálás a kommunális hulladékgyűjtésben

Átírás

1 Járatoptimalizálás a kommunális hulladékgyűjtésben Chrabák Péter Bay Zoltán Alkalmazott Kutatási Közhasznú Nonprofit Kft. XVII. Hulladékhasznosítási Konferencia Szeptember

2 KIK VAGYUNK? Bay Zoltán Alkalmazott Kutatási Közhasznú Nonprofit Kft. Intelligens Rendszerek Divízió Biotechnológiai Divízió Mérnöki Divízió Bay Zoltán (Gyulavári, július 24. Washington, október 4.) magyar fizikus, a Magyar Tudományos Akadémia tagja. Nevéhez fűződik a magyar Holdradarkísérlet (1946.), a fotoelektron-sokszorozó és a fénysebességre alapozott méterdefiníció.

3 KIK VAGYUNK? Bay Zoltán Alkalmazott Kutatási Közhasznú Nonprofit Kft. MÉRNÖKI DIVÍZIÓ, MISKOLC (BAY-ENG) BAY-LOGI Észak-Magyarország vezető alkalmazott kutatásfejlesztéssel foglalkozó kutatóintézete. A Bay-ENG osztályai: Korszerű Anyagok Osztály Szerkezetintegritás és Gyártástechnológia Osztály Anyagvizsgálati Osztály Ipari Lézertechnológiai Osztály Logisztikai Rendszerek Osztály 3519 Miskolc, Iglói u. 2. Az Osztály kompetenciái: Környezeti életciklus elemzés (LCA) Környezeti lábnyom számítások Hulladékgazdálkodási rendszerek fejlesztése (optimalizálás, járattervezés, kapacitáselemzés, hulladékanalízis) Logisztikai szimuláció és optimalizálási feladatok (gyártási és szállítási logisztikai feladatok) Térinformatikai megoldások

4 JÁRATOPTIMALIZÁLÁS RÉGEN ÉS MOST Képek forrása: Wikipedia, Königsbergi hidak problémája: hogyan tudunk végigmenni a Prégel folyót átszelő összes hídon úgy, hogy mindegyiken csak egyszer haladnak át, és egyúttal a kiindulópontba érjenek vissza. Leonhard Euler Svájci matematikus és fizikus - Euler bebizonyította, hogy ez lehetetlen (1736). - Hidak élek, szigetek csomópontok; a csomópontokból és élekből alkotott gráf akkor járható be a fent definiáltak szerint, ha a gráf minden egyes csomópontjához tartozó élek száma (a csomópont fokszáma) páros. - Útvonalbejárási problémák intenzív kutatása: 1960-as évektől; - Megoldások matematikai módszerekkel, algoritmusok segítségével. Az útvonal-optimalizálásnak létezhet egzakt megoldása, csak nehéz megtalálni nem ismert értelmezhető idő alatt elvégezhető algoritmus, a létező megoldások csak jól közelítik az optimumot! - Heurisztikus algoritmusok

5 ÚTVONAL-, JÁRAT-, VAGY RENDSZEROPTIMALIZÁLÁS? Útvonal-optimalizálás: ellenállással (pl. hossz, haladási sebesség) rendelkező szakaszokból felépített hálózati gráfon legalább két (kezdő- és vég-, ill. köztes)pont között definiált, az adott ellenállás (pl. idő, vagy távolság) alapján optimalizált útvonal (célfüggvény: az adott ellenállás minimuma). Jellemzően minimum két pont között a legrövidebb/leggyorsabb útvonal megkeresése. Járat-optimalizálás: ellenállásokkal rendelkező szakaszokból felépített hálózati gráfon, meghatározott kapacitással rendelkező jármű számára, a kezdő- és végpontok között a kapacitásokkal jellemzett felkeresendő köztes pontok/útszakaszok bejárási sorrendjét tartalmazó, idő-, távolság, vagy kapacitás alapján optimalizált útvonalak összessége. Egy, vagy több jármű által, a felkeresési pontok kapacitásait figyelembe vevő rendszerezett útvonalak összessége. Rendszer-optimalizálás: ellenállásokkal rendelkező szakaszokból felépített hálózati gráfon, a különböző kapacitással rendelkező jármű számára, a változó kezdő- és végpontok között a változó kapacitásokkal jellemzett és változó lokalizációjú felkeresendő köztes pontok/útszakaszok bejárási sorrendjét tartalmazó, idő-, távolság, vagy kapacitás alapján optimalizált útvonalak változtatásonként összegzett halmazainak összessége és azok összehasonlító vizsgálata. Több járatoptimalizálás összehasonlítása. eredményeinek elemzése, Képek forrása: és

6 JÁRAT-OPTIMALIZÁLÁS A GYAKORLATBAN Szállítmányozási logisztikai feladatok: Áruszállítás; Szállítási kapacitásmenedzsment; Ügynöki (felkeresési) feladatok; komplex, folyamatosan változó megrendelések valósidejű, összehangolásának (optimalizálásának) igénye. Saját flottamenedzsment és fuvarszervezés: létező célszoftverek és rendszerek (vállalatirányítási rendszerekbe integráltan). Kommunális célú logisztikai feladatok: Újság, csomag és egyéb küldemény kiszállítása Útellenőrzési és -karbantartási feladatok (pl. hóeltakarítás, sószórás) Mérőóra-leolvasások Hulladékgyűjtés Kisebb profittal bíró tevékenységek. Célszoftver kevés van, nem elterjedtek. Általános cél a szállítási feladatok leginkább költséghatékony megvalósítása (legrövidebb út, legrövidebb idő) figyelembe vétele mellett.

7 JÁRAT-OPTIMALIZÁLÁS IGÉNYE A HULLADÉKGYŰJTÉSBEN A kommunális hulladékbegyűjtés hatékonyságának növelését ösztönző tényezők: Másodnyersanyag árak emelkedése (üveg, műanyag, papír, alumínium) Növekvő logisztikai (szállítási) költségek Kommunális hulladékok begyűjtési hatékonyságának növelését és kezelését célzó EU-s és hazai előírások teljesítése: - 94/62/EK irányelv a csomagolásról és a csomagolási hulladékról /31/EK irányelv a hulladéklerakókról /98/EK irányelv a hulladékról évi CLXXXV. törvény a hulladékról: hulladéklerakási járulék BEGYŰJTÉS KÖLTSÉGEINEK Forrás: KSH,

8 JÁRAT-OPTIMALIZÁLÁS IGÉNYE A HULLADÉKGYŰJTÉSBEN A más ipari/szolgáltatási szegmensben bevált gyűjtési eljárásokhoz képest a hulladékgyűjtés modellezése speciális feladat, mivel azt számos nehezen kiszámítható, ill. tág határok között becsülhető tényező befolyásolja: hulladékképződés üteme, illetve a szolgáltatási pontokon hulladékmennyiség (pl. településszerkezeti, szezonális hatások); fellelhető változó ügyfelek kiszolgálásának megszokott rendszeressége - ugyanazon napokon, időablakban történik, így mindennemű körzet-, vagy terület-átcsoportosítás kihat a többi körzetre és járatra. Az ügyfelek számára indokolatlannak tűnő - a kiszolgálásuk megszokott időrendjét érintő változásokkal szemben kevésbé rugalmasak és nehezen fogadják el azt. Hulladékgyűjtést végző vállalkozás számára kapacitás hiányában jellemzően nincs lehetőség a begyűjtési rendszerükben feltételezett hatékonyságnövelést eredményező változtatások azonosítására, vizsgálatára, sem azok pontos hatásainak felmérésére. A fenti okok miatt, megalapozó vizsgálatok nélkül bárminemű, a begyűjtési rendszert érintő változtatásnak a gyakorlatba történő átültetése kockázatos. Mi nyújthat megoldást?

9 JÁRAT-OPTIMALIZÁLÁSI VIZSGÁLATOK LEHETŐSÉGEI HULLADÉKGYŰJTÉS ESETÉN A hulladékgazdálkodási rendszerelemek földrajzi telepítésének kérdései: Új átrakó/lerakó optimális helyének kijelölése, áthelyezéseik hatásvizsgálata Hulladékudvarok begyűjtési logisztikai szempontból optimális elhelyezése A szolgáltatási terület működési szempontból optimális felosztása A hulladékgazdálkodási rendszerelemek kapacitásának méretezése, optimalizálása: Gyűjtőszigetek térfogata Hulladékudvarok kapacitásának meghatározása Begyűjtő-járművek gyűjtési kapacitásának a vizsgálata, javaslattétel az optimális kapacitású járműparkra Gépjárműparkban bekövetkező változások (új, ill. szolgálatból kieső járművek) hatásának vizsgálatai A hulladékkeletkezés szezonális változásainak befolyása a szükséges kiszolgálási kapacitásra A gyűjtési/szállítási útvonal vizsgálata: A gyűjtési napok optimális sorrendje Megváltozott közlekedési feltételek (pl. tartós útlezárások, új utak) okozta változások vizsgálata

10 JÁRAT-OPTIMALIZÁLÁSI VIZSGÁLATOK LEHETŐSÉGEI HULLADÉKGYŰJTÉS ESETÉN Milyen hulladékgyűjtéssel kapcsolatos konkrét kérdésekre ad választ? a hulladékok mennyiségének változása milyen hatással bír a gyűjtőjárművek által megtett útra, a gyűjtéshez szükséges időre, valamint a gyűjtést végző járművek számára (járatok, fordulók száma)? A gyűjtést végző járművek átlagos sebességének változtatása milyen mértékben befolyásolja a kialakított járatrendek paramétereit (idő, távolság)? több feldolgozóhelyre, vagy depóniába történő beszállítás lehetősége esetén melyiket célszerű választani? Milyen hatása van a szolgáltatási terület bővítése a gyűjtőjárművek járatrendjére? (mely területekre érdemes terjeszkedni, melyekre nem érdemes?) Gyűjtőszigetes, vagy házhoz menő szelektív gyűjtés közül melyik kifizetődőbb az adott szolgáltatási területen? A megválaszolható mi lenne ha? típusú kérdések: új (akár többműszakos) munkarend bevezetése; új gyűjtési körzetek kialakítása vagy a meglévők újrafelosztása (beleértve a gyűjtési napok átszervezését); új, eltérő kapacitású eszközpark bevezetése, vagy a meglévő bővítése.

11 JÁRAT-OPTIMALIZÁLÁSI VIZSGÁLATOK LEHETŐSÉGEI HULLADÉKGYŰJTÉS ESETÉN Térinformatikai modellépítés lépései: 1. Adatgyűjtés - A megbízó által megadott adatok - Saját mérések 2. Adatfeldolgozás Adattisztítás Címpontok térképi megjelenítése (geokódolás) Mérések kiértékelése input adatok számítása 3. Modellek felépítése 1. Meglévő gyakorlati ürítési rend megtartásával 2. Az alternatív működtetésre vonatkozó javaslat modellje, az ürítési rend (napok) átrendezésével Szoftver: RouteSmart Professional (ESRI ARCMap alapokon) A térinformatika alkalmazása által nyújtott előnyök: útvonal-optimalizálás a szolgáltatási terület tényleges infrastruktúrájának figyelembevételével (úthálózat, sebességek, korlátozások) időszakos útlezárások, forgalmi rend változások hatásának kiértékelése Speciális logisztikai vizsgálatok: Szolgáltatási terület súlypontjának kijelölése Hulladéklerakó/-átrakó optimális helyének kijelölése, vizsgálata 4. Futtatás eredményeinek összesítése, kiértékelés 1 Lépések időigénye 2 3 4

12 JÁRAT-OPTIMALIZÁLÁS A HULLADÉKGYŰJTÉS HATÉKONYSÁGÁNAK NÖVELÉSE ÉRDEKÉBEN PÉLDA

13 JÁRAT-OPTIMALIZÁLÁS A HULLADÉKGYŰJTÉS HATÉKONYSÁGÁNAK NÖVELÉSE ÉRDEKÉBEN PÉLDA, ÁTRAKÓÁLLOMÁS ÁTHELYEZÉS - Megtett táv: 3100 km Műszakidő: 482 óra Járatok száma: 60 db Fordulók száma: 143 db Begyűjtött hulladék: 1200 tonna

14 JÁRAT-OPTIMALIZÁLÁS A HULLADÉKGYŰJTÉS HATÉKONYSÁGÁNAK NÖVELÉSE ÉRDEKÉBEN - PÉLDA KÉRDÉS Meglévő, elkülönített (szelektív) kommunális hulladékgyűjtési rendszerben melyik változtatás lesz nagyobb hatással a működésre: A. Az átlagos gyűjtési sebesség 10%-kal történő megemelése, vagy B. gyűjtőszigetek átlagos telítettségének 10%-kal történő megemelése.

15 JÁRAT-OPTIMALIZÁLÁS A HULLADÉKGYŰJTÉS HATÉKONYSÁGÁNAK NÖVELÉSE ÉRDEKÉBEN - PÉLDA 0,7%-os változás

16 JÁRAT-OPTIMALIZÁLÁS A HULLADÉKGYŰJTÉS HATÉKONYSÁGÁNAK NÖVELÉSE ÉRDEKÉBEN - PÉLDA 20,3%-os változás

17 KOMMUNÁLIS HULLADÉKGYŰJTÉS JÁRAT-OPTIMALIZÁLÁSA KÖVETKEZTETÉSEK Megtakarításokat eredményező működtetési alternatívák jó eséllyel tárhatóak fel a járattervezés révén a jelenlegi gyakorlathoz képest. A megtakarítások a gyűjtéshez szükséges idő-, illetve a gyűjtés során megtett út csökkenése révén A megtakarítások mértéke a vizsgált település szerkezetétől, a képződött hulladékmennyiségétől egyaránt függ. Minél kiterjedtebb egy település, és minél bonyolultabb az utcahálózata, arányaiban annál nagyobb megtakarítás várható a vizsgálatoktól. Hulladékmennyiségekre vonatkozóan érzékenységvizsgálat végzése indokolt. A kiszolgálási napok egyenletes elosztásával nagyobb megtakarítások valószínűsíthetőek, mint az ürítési napokat meghagyó járatrend alapján történő járatrend átszervezés révén. Az eredmények gazdasági analízise A modelltípusok révén kialakított járatrendek gyakorlati alkalmazása előtt meg kell vizsgálni, hogy a vázolt megtakarítások eredményeznek e olyan mértékű költségcsökkenést, amely fedezi az átálláshoz kapcsolódó költségeket is. -

18 Köszönöm a figyelmet! CHRABÁK Péter tudományos munkatárs tel.: / peter.chrabak@bayzoltan.hu