Orman ürünlerinin nakliyatının planlanmasında ağ (Network) modeli yaklaşımı

Transkript

1 1 Orman ürünlernn naklyatının planlanmasında ağ (Network) model yaklaşımı Abdullah E. Akay * ve Orhan Erdaş KSÜ, Orman Fakültes, Orman Mühendslğ Bölümü, 46100, Kahramanmaraş Tel: /453 Faks: , e-mal: akay@ksu.edu.tr Kısa Özet Çok sayıda alternatf güzergahın değerlendrlmesn ve malyet en aza ndren alternatfn belrlenmesn gerektren naklyat problemler oldukça karmaşıktır. Orman ürünlernn naklyatının planlanmasında ve en uygun güzergahın sstematk olarak araştırılmasında blgsayar destekl modeller kullanılablr. Bu çalışmada, orman ürünlernn naklyatının planlamasında yaygın olarak kullanılan ağ model yaklaşımı tanıtılmış ve ağ model tabanlı Network 2001 yazılımının kullanıldığı bast br uygulama le bu modeln çözüm kapastes sunulmuştur. Bu uygulamada, çok sayıda orman ürünü, rampalar ve depolar dkkate alınarak naklyat malyetn en aza ndren güzergah araştırılmıştır. Ayrıca, kamyonla naklyat gderler ve orman ürünlernn tahmn depo satış fyatları dkkate alınarak net karı en yüksek olan güzergah bulunmuştur. Anahtar Kelmeler: Orman ürünler naklyatı, ağ model, Network Grş Orman ürünler üretm şlernn planlanması, orman ürünlernn üretm, bölmeden çıkarma ve naklyat gb ormancılık çalışmalarının kend çlernde ve brbrler arasında etkn ve uyumlu tasarımını ve uygulamasını gerektren oldukça karmaşık br sorundur (Erdaş, 1986). Bu çalışmalar arasında, orman ürünlernn naklyatı toplam üretm malyetnn öneml br kısmını oluşturmaktadır (Acar ve Eroğlu, 2001). Bu nedenle, en uygun (en az * Yayın Komsyonuna sunulduğu tarh:

2 malyet/en yüksek net kar) naklyat planının gelştrlmes ülke ekonoms açısından gderek artan br öneme sahptr. Orman ürünlernn naklyatı tal ve ana naklyat olmak üzere k aşamada yapılmaktadır (Aykut, 1985). Tal naklyat aşamasında orman ürünlernn kesm yerlernden yol kenarlarında düzenlenen geçc stf yerlerne (rampa) taşınırken, ana naklyat aşamasında se rampalarda toplanan ve stflenen ürünler kamyonlarla orman depolarına ulaştırılır. Orman ürünlernn üretm malyetnn yaklaşık %40 ını ana naklyat oluşturmaktadır (Acar, 1998). Ana naklyatın malyetn etkleyen en öneml faktörler; aracın saatlk brm malyet, araç hızı, taşıma kapastes, yolun eğm ve uzunluğu, yol tp ve yolun durumudur. Temelde planlayıcının tecrübelerne dayalı olan geleneksel yöntemler en uygun naklyat planının gelştrlmesnde yetersz kalmaktadır. Bu yüzden, orman ürünlernn naklyatının planlanmasında blgsayar destekl modeller gelştrlerek, zaman ve ekonomk yönden öneml tasarruflar yapılması amaçlanmıştır lern sonlarında, blgsayar teknolojsnde ve modern matematksel algortmalarda meydana gelen gelşmeler, en düşük malyetl mesafenn bulunmasını gerektren naklyat problemlernn çözümünde cazp alternatf metotların gelştrlmesne yardımcı olmuştur (Sessons ve ark., 2001). Ağ modeller olarak blnen bu metotlar en kısa yolun bulunması, en düşük malyetl mesafenn bulunması, en uygun proje planlaması, maksmum değer akışının bulunması ve en uygun görev tahssnn yapılması gb problemlern çözümünde kullanılırlar (Başkent, 2004). Schnelle (1980), Prorate algortması le MINCOST yazılımını gelştrmştr. Bu yazılımın amacı, orman ürünlernn naklyatının planlamasında, grş düğüm noktaları (üretm noktaları) le orman depoları arasındak en düşük malyetl güzergahı belrlemektr. Ancak, bu yazılım çok sayıda düğüm noktaları (nodes) arasındak lnklere (arcs) at yol yapım masraflarının hesaplandığı problemlern çözümünde yetersz kalmaktadır. Yazılımın bu hatasını gdermek ve grş düğüm noktaları le depolar arasında oluşturulablecek alternatf güzergahların sayısını artırmak çn Wentraub ve Dreyfus (1985) en kısa mesafenn bulunması yaklaşımına dayalı NETCOST yazılımını gelştrmştr yılında, Sessons Prorate algortmasına benzer br metot kullanarak NETWORK yazılımını gelştrmştr. Bu yazılımı benzerlernden üstün kılan öneml ntelkler vardır. Yazılımda kullanılan algortma, üretlen orman ürünlernn zaman peryotlarına ve hacmlerne göre sınıflandırıldığı grş düğüm noktaları le başlamakta ve en kısa mesafe problemn değşken (naklyat malyet) malyetler, sabt malyetler (yol yapım malyet) ve akış mktarını (taşınan orman ürününün hacm) dkkate alarak çözmektedr. Amaç 2

3 fonksyonunda mnmum malyet veya maksmum net karı hedefleyen NETWORK yazılımı, planlayıcılara nspeten büyük naklyat problemlernn (5000 lnk, 3500 düğüm noktası ve 2000 grş düğüm noktası) çözümünde çok sayıda zaman peryotlarını ve orman ürünlern değerlendrme mkanı sağlamaktadır. Bu yazılımın eğtm ve tcar amaçlı gelştrlen ler versyonu olan NETWORK II (Sessons, 1985), Kuzey Amerka da çeştl ormancılık çalışmalarında, orman endüstrsnde ve blmsel araştırmalarda oldukça yaygın olup ve başarı le kullanılmaktadır. Orman ürünlernn naklyatı problemlerne, doğrusal programlama tabanlı yazılımlarla oldukça başarılı çözümler üretlmştr. Doğrusal programlama, Amerka Brleşk Devletler nde gelştrlen stratejk ormancılık planlamalarında, 1970 lern başından günümüze kadar yaygın olarak kullanılan teknktr. Bu teknğn temel avantajı, problemlere kesn sonuç üretmes ve br amaç fonksyonunun yanında brden çok kısıtlayıcıyı sınayablmesdr (Nelson ve ark., 1991). Johnson ve ark. (1987), doğrusal programlama tabanlı FORPLAN yazılımını gelştrerek fonksyonel planlama le araz kullanım planlamasını br arada gerçekleştrmey amaçlamışlardır. Bu yazılımın algortmasında, orman alanındak tüm araz ve su kaynaklarını temsl eden çok sayıda karar verme değşkenne yer verlmştr. Stratejk planlamalarda kullanılmak üzere, Amerka Brleşk Devletler nn Orman Servs (USDA Forest Servce, 1998) tarafından br dğer doğrusal programlama tabanlı SPECTRUM yazılımı gelştrlmştr. FORPLAN yazılımı ormancılık çalışmalarının planlanmasında ekonomk vermllk üzernde yoğunlaşırken, SPECTRUM yazılımı ekosstem yönetm sorunlarına da temas etmştr. Genş alanları kaplayan ormanların planlanmasında, konumsal kısıtlayıcıların taktksel ve şlevsel anlamda oldukça komplke olablmeler nedenyle problemn çözüm alanı genşlemekte ve mevcut yazılımların sınırlarını aşablmektedr. Bu nedenle, daha az malyette ve çözüm zamanında en uygun çözümü sunablen heurstc (sezgsel) teknkler gelştrlerek, naklyat ve kaynakların yönetm problemlerne uygulanmıştır. Sessons and Sessons (1993), orman ürünlernn zamana bağlı üretmnn düzenlenmesnde ve naklyat planının gelştrlmesnde br ser heurstc kuram sersne bağlı olan SNAP yazılımını gelştrmştr. Bu yazılımda heurstc, çok sayıda ağaç türlern, üretm malyetlern, alternatf orman depolarını, bölmeden çıkarma teknklern, satış fyatlarını ve yaban hayvanları kısıtlayıcılarını dkkate alarak, rastlantısal araştırma ve en kısa mesafe algortması yardımı le taktksel ormancılık planlaması problemlern çözmektedr. DOS şletm sstemne uyumlu gelştrlen NETWORK II yazılımının modern versyonu olan NETWORK 2000 yazılımı, Chung ve Sessons (2000) tarafından Mcrosoft Wndows şletm sstemne uyumlu olarak gelştrlmştr. 3

4 4 Bu yen versyon le yazılımın kullanıcı ara yüzünün kullanılırlığının yleştrlmes ve çözüleblr problem büyüklüğünün artırılması (20000 lnk, düğüm noktası ve 5000 grş düğüm noktası) amaçlanmıştır. NETWORK 2000 yazılımında, heurstc çözüm teknkler kullanılarak çözüm kapastes gelştrlmştr. Ayrıca, yazılım Coğraf Blg Sstem (CBS) formatına uyumlu ağ verlern şleme özellğe sahptr. Bu yazılımın yen versyonu olan NETWORK 2001, Sessons ve ark. (2001) tarafından gelştrlen yen br algortmayı temel alarak Chung ve Sessons (2001) tarafından gelştrlmştr. Bu yazılım, bleşenlernn önem derecelern dkkate alan br amaç fonksyonu kullanarak, malyetn veya kullanıcı tarafından belrleneblen özntelklern en uygun değerlerne ulaştıkları güzergahı tespt etmektedr. Bu çalışmanın ana amacı; orman ürünlernn naklyatının planlamasında kullanılan ağ model yaklaşımının gersndek metodu tanıtmak ve bast br uygulamada ağ model tabanlı gelştrlen Network 2001 yazılımını kullanarak bu modeln çözüm kapastesn araştırmaktır. Uygulamada, Kahramanmaraş Orman Bölge Müdürlüğü, Başkonuş Orman İşletme Şeflğnde yer alan 5 bölmede üretlen 4 değşk orman ürününün, orman çndek 4 rampadan 2 ayrı depoya (Kahramanmaraş ta Tekerek deposu ve Andırın da Kurucaova deposu) taşınmasında en uygun naklyat güzergahı araştırılmıştır. Yürürlüktek yönetmelklere göre, br şletme şeflğnde üretlen orman ürünlernn başka br şletmenn deposuna taşınması, orada stflenmes ve hale edlmes şletmeler arasındak mutabakat çerçevesnde uygulanablmektedr. Üretm yapan şletme, üretm malyetlern depo sahb şletmeye hesabı car yapar ve satışı yapan depo sahb şletme de üretm yapan şletmeye satış sonuçlarını hesabı car yaparak karşılıklı mutabakatı gerçekleştrr. Bu çalışmanın amaçlarından brde böyle br uygulamanın toplam net kara katkısını araştırmak ve şletme şeflernn naklyat uygulamalarında farklı depoları dkkate alableceklern vurgulamaktır. 2. Materyal ve Metod Modeln formülasyonu Modelde alternatf naklyat güzergahlarının belrlenmesnde Sullvan (1974) tarafından gelştrlen transport model le Schnelle (1980) tarafından gelştrlen Prorate algortması brlkte kullanılmıştır. Algortma lk olarak her br başlangıç düğüm noktası le depo satış noktası arasındak güzergahları belrlemektedr. Bu güzergahlarda sadece değşken malyetler dkkate alınacağı gb sabt malyetlerde dahl edleblr. Sabt malyetn dahl edleblmes çn, sabt malyet değer lnk (orman yolu seksyonu) üzernde taşınan orman ürününün hacmne bölünerek eşdeğer değşken malyete dönüştürülür:

5 5 SM EDM DM (1) H EDM : lnk çn eşdeğer değşken malyet (YTL/m 3 ) DM : lnk çn değşken malyet (YTL/m 3 ) SM : lnk çn sabt malyet (YTL) H : lnk üzernde taşınan orman ürününün hacm (m 3 ) Daha sonra, alternatf güzergahlar arasında toplam değşken ve sabt malyetler en aza ndren güzergahın bulunması çn Smulated Annealng (Krkpatrck ve ark., 1983) ve Great Deluge (Dueck, 1993) gb heurstc teknkler kullanılmaktadır. Algortmada kullanılan amaç fonksyonu aşağıdak gbdr: j DC H Mn ( ESM X ) (2) Bu fonksyonda X, değer 0 veya 1 olan kl değşkendr. Eğer lnk kullanılırsa 1, kullanılmazsa 0 değern almaktadır Modeln yapısal özellkler Ağ modelnn etkn br şeklde kullanılablmesnde en öneml faktör, naklyat ağının modelde doğru olarak temsl edlmesdr. Ağ oluşturulduktan sonra, heurstc teknkler kullanılarak naklyat planlaması problem çözüleblr. Modeln kullanıldığı problemlerde alternatf bölmeden çıkarma teknkler ve satış depoları, çok sayıda orman ürünler ve zaman peryotları, alternatf güzergahlar ve yol standartları, en az malyet ve en yüksek net kar gb krterler dkkate alınmaktadır. Bunu gerçekleştrmek çn ağ modelnn aşağıdak yapısal özellklere göre tasarlanması gerekmektedr Yen lnkler Yol ağına eklenecek yen lnkler başlangıç düğüm noktasına, btş düğüm noktalarına, naklyat malyetne ve lnk yapım malyetne göre tanımlanmaktadır. Naklyat malyet kamyonun yüklü gdş ve boş dönüş malyetn fade etmektedr. Buna göre, boş kamyonun takp edeceğ güzergahın yüklü olarak takp ettğ güzergahla aynı olacağı varsayılmaktadır. Yüklü kamyonun lnk üzernde her k yönde hareket etmes durumunda, bu lnkn ağda k ayrı lnk olarak gösterlmes gerekr. Şekl 1 üç rampa ve br satış deposunun yer aldığı örnek br yol ağını göstermektedr. Şeklde yer alan ok şaretler lnk üzernde orman ürünlernn naklyat yönünü göstermektedr. Buna göre, 1 ve 3 numaralı düğüm noktaları arasında k yönlü taşıma yapılmaktadır.

6 6 Rampa Depo 1 Rampa 2 3 Rampa 3 Şekl 1. Rampalar ve satış deposu arasında yer alan alternatf güzergahlar. Fgure 1. Alternatve routes located between landngs and mlls Mevcut lnkler Mevcut lnkler yol ağı üzernde yen lnklerle aynı şeklde yapılandırılmaktadır. Ancak, mevcut lnklerde sabt malyet olarak belrtlen lnk yapım malyet zorunlu br değşken değldr. Lnk yapımı gerekmeyen durumlarda, sabt malyet 0 değern almaktadır. Ağ modelnde yen ve mevcut lnklere at değşken ve sabt malyet değerler Network 2001 yazılında, Lnk Edtor tablosuna şlenmektedr Lnk bakımı Yol güzergahı üzerndek herhang br lnk bakım gerektryorsa, bakım malyet değşken veya sabt malyet olarak belrtleblr. Yol kaplamasında gerçekleştrlecek bakım malyetler genellkle yol üzernde nakledlen orman ürünlernn mktarına bağlı olduğundan değşken malyetler olarak kabul edleblrler. Buna karşılık, hendeklern ve büzlern temzlenmes gb bakım malyetler sabt malyet olarak belrtleblr Bölmeden çıkarma teknkler Bölmeden çıkarma teknklern ağ modelnde temsl eden lnkler, başlangıç düğüm noktası olan üretm alanı le btş düğüm noktası olan rampa arasında yer alan tek yönlü lnklerdr. Ağ modelnn devamında, rampalar br veya daha çok lnk çn başlangıç düğüm noktası olablr (Şekl 2). Lnk üzerndek toplam değşken malyet oluşturan ormancılık çalışmaları; kesme, boylama, tal naklyat ve yükleme gb üretlen orman ürünlernn mktarına bağlı olan çalışmalardır. Sabt malyet se üretm sstemn oluşturan araç ve gereçlern üretm alanına taşınması ve sstemn kurulması gb çalışmalar oluşturmaktadır. Bu yayının uygulama bölümünde, bölmeden çıkarma çalışmaları ve yükleme şlernn malyetler dkkate alınmamıştır.

7 7 5 Üretm Alanı 1 Rampa Rampa 2 4 Depo Üretm Alanı Rampa 3 Bölmeden Çıkarma Teknğ 1 Bölmeden Çıkarma Teknğ 2 Şekl 2. Orman ürünlernn üretm alanlarını çeren ağ yapısı. Fgure 2. A network structure contanng harvestng unts of forest products Yol standartları Değşk yol standartları arasında en uygun seçm yapablmek çn değşken malyetlerle sabt malyetler arasında br değerlendrme yapılmalıdır. Zra, yol standardını yükseltmek değşken malyetlerden olan naklyat malyetn azaltırken, sabt malyetlerden olan lnk yapım malyetn arttırmaktadır. Her br yol standardı, ağ modelnde ayrı brer lnk olarak dkkate alınmaktadır. Aynı başlangıç ve btş düğüm noktasına sahp olan bu lnklere yapay (dummy) lnkler denr (Şekl 3). Yapay lnklerde kullanılan düğüm noktalarına da yapay düğüm noktaları denmektedr. Rampa 1 2 Yapay Düğüm Noktası 5 1 Rampa 2 3 Rampa 3 4 Depo 6 Yapay Düğüm Noktası Standart 1 Standart 2 Standart 3 Şekl 3. Alternatf yol standartlarının yapay lnk ve düğüm noktaları le temsl. Fgure 3. Representaton of alternatve road standards wth dummy lnks and nodes

8 Satış depoları ve orman ürünler Üretm alanlarından ağ sstemne grş yapan orman ürünler brden fazla satış deposuna yönlendrleblr. Sstemde yer alan satış depoları Son Durak olarak şlev görecek yen br yapay düğüm noktasına tek yönlü yapay lnklerle bağlanırlar (Şekl 4). Bütün ürünler çn en uygun güzergah belrlendkten sonra ürünlern gerçek satış deposu son durak noktasından br öncek düğüm noktasına dönerek belrleneblr. Rampa Depo 1 1 Rampa 2 3 Depo 2 5 Son Durak Şekl 4. İk ayrı satış deposu ve br son durak düğüm noktası çeren ağ model. Fgure 4. A network model wth two separate mlls and a fnal destnaton node. Üretm alanlarında brden fazla orman ürünü üretlmes durumunda, her br ürün çn farklı grş düğüm noktası (GDN) oluşturulur ve lgl rampaya bağlanır (Şekl 5). Ağ, modelnde, üretlen orman ürünü sayısı kadar yapay satış GDN 1 (A Ürünü- Rampa 1) GDN 2 (B Ürünü- Rampa 1) 6 GDN 3 (A Ürünü- Rampa 2) GDN 4 (B Ürünü- Rampa 2) Rampa Rampa 2 Son Nokta (A Ürünü- Rampa 1) Son Nokta (B Ürünü- Rampa 1) 3 Depo 2 Depo 1 4 Şekl 5. Farklı orman ürünler çn grş düğüm noktaları ve satış depoları. Fgure 5. Sales and mlls for varous forest products Son Nokta (A Ürünü- Rampa 2) Son Nokta (B Ürünü- Rampa 2)

9 9 deposu olmalıdır. Network 2001 yazılımında, her br orman ürününün grş düğüm noktası, satış deposu ve nakledlen ürün mktarları Sale Edtor tablosuna şlenr En az malyet/en yüksek net kar Ağ modelnde amaç toplam değşken ve sabt malyet değerler en az olan güzergahı bulmak olacağı gb taşınan ürünlern depo satış fyatlarının blnmes durumunda toplam net karı en yüksek olan güzergahı bulmak da olablr. Kullanılan algortmanın mnmzasyon problemlern çözdüğü düşünülürse, modelde malyetlern poztf değerler depo satış fyatlarının se negatf değerler alması gerekmektedr. Bu durumda, net karın maksmzasyonu toplam malyetn mnmzasyonu le sağlanmış olur. Ağ modelnde, orman ürünlernn depo satış fyatlarını temsl eden yapay düğüm noktaları oluşturulmalıdır Zaman peryotları Ağ modelnn algortmasında kullanılan heurstc teknkler yardımı le çok sayıda zaman peryotları çn en uygun güzergah araştırması yapılablmektedr. Bu gerçekleştrmek çn yen yapay lnkler ekleyerek ağ modelnn yapısında değşklğe gtmeye gerek yoktur. Değşk zaman peryotları çn elde edlen malyet veya net karın güncel değerler tahmn faz oranları kullanılarak hesaplanır. Br üretm alanında değşk zaman peryotlarında üretm gerçekleşyorsa her br üretm yılı ayrı düğüm noktaları le temsl edlr Modeln uygulaması Modeln uygulamasında, Kahramanmaraş Orman Bölge Müdürlüğü, Başkonuş Orman İşletme Şeflğnde yer alan 5 bölmede 2005 yılında üretlen 4 değşk orman ürünlernn (tomruk, sanay odunu, maden dreğ ve kabuksuz kağıtlık), orman çndek 4 rampadan Kahramanmaraş ta yer alan Tekerek deposuna ve/veya Andırın da yer alan Kurucaova deposuna taşınmasında en uygun naklyat güzergahı araştırılmıştır. Üretm alanındak eşt büyüklüktek (15 ha) bölmelern meşcere tpler ve üretlen orman ürünlernn mktarı Tablo 1 de gösterlmştr. 107, 300 ve 513 numaralı bölmelerde üretlen ürünler tal naklyattan sonra sırası le R1, R3 ve R4 numaralı rampalarda stflenmştr. 234 ve 238 numaralı bölmelerde üretlen ürünlern tamamı R2 numaralı rampaya ulaştırılmıştır. Üretlen orman ürünlernn 2005 yılına at satış fyatları Tablo 2 de gösterlmştr. Buna göre, Kahramanmaraş şehr merkezne çok daha yakın olan Tekerek deposundak satış fyatları Kurucaova deposundak fyatlardan daha yüksektr.

10 10 Tablo 1. Orman ürünlernn mktarı (m 3 ) ve meşcere tpler. Table 1. The amount (m 3 ) and stand type of the forest products. Bölmeler Meşcere Maden Tomruk Sanay Tp Dreğ Kağıtlık 107 Çzd Çzcd Çzd Çzcd Çzcd Tablo 2. Orman ürünlernn 2005 yılı depo satış fyatları (YTL/ m 3 ). Table 2. Mll sale prces (YTL/ m 3 ) of the forest products for the year of Depolar Tomruk Sanay Maden D. Kağıtlık Tekerek (DT) Kurucaova (DK) Üretlen orman ürünler çn her br rampadan önce grş düğüm noktalarını temsl eden 4 er tane yapay düğüm noktası (T, S, M ve K) belrlenmştr. Her br ürün çn 2 satış deposundan (DT ve DK) sonra ürünlern geldğ rampayı gösteren 4 er tane yapay düğüm noktası belrlenmştr. Bu noktaların her br ürünlern satış depolarını (Son Durak) temsl eden yapay düğüm noktalarına (YT, YS, YM ve YK) bağlanmıştır. Yol ağ sstemnde yer alan lnklern bazı özellkler (uzunluk, yol tp, ortalama eğm, yol durumu, ortalama hız, çalışma zamanı ve brm naklyat malyet) Tablo 3 te gösterlmştr. Ağ sstemnde yer alan R3 ve 3 numaralı düğüm noktalarını bağlayan yen lnk ham yol standardında olup, brm yapım malyet (sabt malyet) 17,000 YTL/km dr. Naklyatta kullanılan kamyonların ortalama yük taşıma kapastes 15 m 3 olarak tahmn edlmştr yılı çn kamyonla naklyatın brm malyet Orman Genel Müdürlüğü, İşletme ve Pazarlama Dare Başkanlığı tarafından YTL/saat olarak tespt edlmştr. Yol uzunlukları bölgenn 1:25,000 ölçekl topografk hartasından yararlanarak hesaplanmıştır. Ortalama yol eğm ve yol kaltesnn durumu se araz ölçümler le tespt edlmştr. Ortalama hız, her br lnk çn tahmn ortalama yüklü kamyon hızı le boş kamyon hızının ortalaması alınarak hesaplanmıştır. İy ve orta kaltedek ham yol, stablze yol ve asfalt yollar çn ortalama hız değerler sırası le 20 ve 25 km/saat, 35 ve 40 km/saat ve 50 ve 60 km/saat dr. Son olarak, kamyon çalışma zamanı aşağıdak gb bulunmuştur: 120U KÇZ (1 KZ ) (3) OH

11 11 Tablo 3. Ağ modelnde yer alan lnklern özellkler. Table 3. The propertes of the lnks located n the network model. Yol Yol Ortalama Yol Çalışma Brm Lnkler Uzunluğu Tp Eğm Durumu Zamanı Malyet (km) (%) (Dakka) (YTL/m 3 ) R Ham Yol 3 orta R Stablze 7 orta R Stablze 5 y R Stablze 5 y R Ham Yol 3 orta R Stablze 5 orta Stablze 7 orta Stablze 7 orta R Stablze 6 orta R4 1.2 Stablze 6 orta Stablze 5 y R Ham Yol 3 y Stablze 5 y Stablze 6 y Asfalt 5 y Stablze 6 y Asfalt 2 orta DK 8.0 Asfalt 2 y DT 24.0 Asfalt 4 y KÇZ : lnk çn toplam kamyon çalışma zamanı (dakka) U : lnknn uzunluğu (km) OH : lnk çn ortalama kamyon hızı (km/saat) KZ : lnk çn tahmn kayıp zaman oranı (%) 120 : Gdş-dönüş zamanının dakkaya çevrlmes çn kullanılır. Ham yol, stablze yol ve asfalt yol çn kayıp zaman oranları sırası le %15, %10 ve %5 olarak alınmıştır. Toplam çalışma zamanı hesaplandıktan sonra brm naklyat malyet aşağıdak gb bulunur: KBM BNM (4) YK 60 KÇZ BNM : lnk çn brm naklyat malyet (YTL/m 3 ) KBM : Kamyonun saatlk brm malyet (YTL/saat)

12 12 YK : Kamyonun yük kapastes (m 3 ) 60 : Saatlk brm malyetn dakkaya çevrlmes çn kullanılır. 3. Bulgular Örnek problemn çözümü çn Network 2001 yazılımında, lnk blgler Lnk Edtor tablosuna (Şekl 6) ve satış depolarına ulaşan orman ürünü blgler Sale Edtor tablosuna (Şekl 7) grlerek Şekl 8 de gösterlen yol ağ sstem gelştrlmştr. Orman ürünlernn satış fyatları k orman deposunda farklılık gösterdğnden, malyet en az olan güzergah her zaman net karın en yüksek olduğu güzergah olmayablr. Bu nedenle, çözüm sürecnde k senaryo takp edlmştr. Brnc senaryoda malyet en aza ndren naklyat güzergahı araştırılırken, knc senaryoda toplam net karı en yüksek olan güzergah araştırılmıştır. Senaryoların kend çnde, k ayrı alternatf orman deposu konfgürasyonu test edlmştr. Brnc alternatfte orman ürünlernn her k orman deposuna da ulaştırılmasına zn verlrken, knc alternatfte orman ürünler sadece üretm yapılan şletme şeflğne at olan Tekerek orman deposuna ulaştırılmaktandır. Böylece, orman şletmesnn farklı orman depolarını kullanmasına zn verlmes durumunda, orman ürünlernn Şekl 6. Örnek problem çn gelştrlen ağ modelne at lnk verler. Fgure 6. The lnk data of the network model generated for the sample problem.

13 13 Şekl 7. Ağ modelnde satış depolarına ulaşan orman ürünü verler. Fgure 7. The data of forest products reachng the mlls n the network model. Şekl 8. Örnek problem çn gelştrlen naklyat güzergahları. Fgure 8. Transport routes generated for the sample problem.

14 14 naklyatında yapılablecek tasarruf hesaplanmıştır. Boşaltma ve stfleme gb çalışmaların brm malyetlernn her k orman deposunda da aynı olduğu kabul edldğnden, hesaplamalarda bu malyetler hmal edlmştr Senaryo I Brnc alternatf çn orman ürünlernn toplam naklyat malyetn en aza ndren güzergahlar Tablo 4 de gösterlmştr. R1 numaralı rampada stflenen bütün orman ürünler Tekerek deposuna ulaştırılırken, R2, R3 ve R4 numaralı rampalarda stflenen bütün orman ürünler Kurucaova deposuna ulaştırılmıştır. Buna göre, toplam naklyat malyet 13, YTL olarak hesaplanmıştır. Network 2001 yazılımında her br ürünün naklyat güzergahını gösteren grafk özellk vardır. Tablo 4. Senaryo I de brnc alternatfte, her br orman ürünü çn naklyat malyetn en aza ndren güzergahlar. Table 4. The routes mnmzng the transportaton cost for each forest product n the frst alternatve n Scenaro I. Grş Düğüm Noktaları En uygun Güzergahlar T1 T1-R DT-DT1-YT1 T2 T2-R R4-5-7-DK-DK2-YT2 T3 T3-R R4-5-7-DK-DK3-YT3 T4 T4-R4-5-7-DK-DK4-YT4 S1 S1-R DT-DT1-YS1 S2 S2-R R4-5-7-DK-DK2-YS2 S3 S3-R R4-5-7-DK-DK3-YS3 S4 S4-R4-5-7-DK-DK4-YS4 M1 M1-R DT-DT1-YM1 M2 M2-R R4-5-7-DK-DK2-YM2 M3 M3-R R4-5-7-DK-DK3-YM3 M4 M4-R4-5-7-DK-DK4-YM4 K1 K1-R DT-DT1-YK1 K2 K2-R R4-5-7-DK-DK2-YK2 K3 K3-R R4-5-7-DK-DK3-YK3 K4 K4-R4-5-7-DK-DK4-YK4 İknc alternatf çn orman ürünlernn naklyat malyetn en aza ndren güzergahlar Tablo 5 de gösterlmştr. Bu alternatfte Kurucaova deposuna naklyata zn verlmedğnden, stflenen bütün ürünler Tekerek deposuna ulaştırılmıştır. Toplam naklyat malyet 14, YTL olarak bulunmuştur.

15 15 Tablo 5. Senaryo I de knc alternatfte, her br orman ürünü çn naklyat malyetn en aza ndren güzergahlar. Table 5. The routes mnmzng the transportaton cost for each forest product n the second alternatve n Scenaro I. Grş Düğüm Noktaları En uygun Güzergahlar T1 T1-R DT-DT1-YT1 T2 T2-R DT-DT2-YT2 T3 T3-R DT-DT3-YT3 T4 T4-R DT-DT4-YT4 S1 S1-R DT-DT1-YS1 S2 S2-R DT-DT2-YS2 S3 S3-R DT-DT3-YS3 S4 S4-R DT-DT4-YS4 M1 M1-R DT-DT1-YM1 M2 M2-R DT-DT2-YM2 M3 M3-R DT-DT3-YM3 M4 M4-R DT-DT4-YM4 K1 K1-R DT-DT1-YK1 K2 K2-R DT-DT2-YK2 K3 K3-R DT-DT3-YK3 K4 K4-R DT-DT4-YK4 Senaryo I de, her k satış deposunun kullanımına zn verlmes durumunda toplam naklyat malyetnde %11.69 oranında tasarruf yapılmıştır. Acar (1998), Artvn Orman İşletme Müdürlüğü nde orman yolları üzernde naklyatın doğrusal programlama tabanlı transport model le planlanması durumunda %18 oranında tasarruf yapılableceğ belrtmştr Senaryo II Tablo 6 da brnc alternatf çn orman ürünlernn naklyatında net karı enyleyen güzergahlar görünmektedr. Bu alternatfte Kurucaova deposuna naklyatın zn verlmesne rağmen, sadece R4 numaralı rampada stflenen sanay odunu ürünler Kurucaova deposuna ulaştırılmıştır. Buna karşılık, dğer orman ürünler Tekerek deposuna ulaştırılmıştır. Bunun neden, tomruk, maden dreğ ve kabuksuz kağıtlık orman ürünlernn Tekerek deposundak satış fyatlarının Kurucaova deposundak satış fyatlarından sırası le 8.0, 13.0 ve 3.0 YTL yüksek olmasıdır. Sanay odununun satış fyatı se sadece 1YTL daha yüksektr. Buna göre, toplam net kar 968, YTL olarak hesaplanmıştır.

16 16 Tablo 6. Senaryo II de brnc alternatfte, her br orman ürünü çn naklyat malyetn en aza ndren güzergahlar. Table 6. The routes mnmzng the transportaton cost for each forest product n the frst alternatve n Scenaro II. Grş Düğüm Noktaları En uygun Güzergahlar T1 T1-R DT-DT1-YT1 T2 T2-R DT-DT2-YT2 T3 T3-R DT-DT3-YT3 T4 T4-R DT-DT4-YT4 S1 S1-R DT-DT1-YS1 S2 S2-R DT-DT2-YS2 S3 S3-R DT-DT3-YS3 S4 S4-R4-5-7-DK-DK4-YS4 M1 M1-R DT-DT1-YM1 M2 M2-R DT-DT2-YM2 M3 M3-R DT-DT3-YM3 M4 M4-R DT-DT4-YM4 K1 K1-R DT-DT1-YK1 K2 K2-R DT-DT2-YK2 K3 K3-R DT-DT3-YK3 K4 K4-R DT-DT4-YK4 Kurucaova deposuna naklyatın zn verlmedğ knc alternatfte oluşan güzergahlar ve net karlar, R4 numaralı rampada stflenen sanay odunu harç, brnc alternatfteklerle paralellk göstermştr. Buna göre, toplam net kar 968, YTL olarak hesaplanmıştır. Sonuç olarak, her k satış deposunun kullanımına zn verlmes durumunda toplam net karda YTL gb sembolk br artış sağlanmıştır. Bunun neden Tekerek deposundak satış fyatlarının yüksek olması neden le k alternatfte de Tekerek deposunun terch edlmesdr. Toplam net kardak küçük farkın neden se 4 numaralı rampada stflenen sanay odunu ürünlernn brnc alternatfte Kurucaova deposuna ulaştırılmasıdır. 4. Tartışma ve Sonuç Bu çalışmada sunulan örnekten elde edlen sonuçlar genelleştrlemez, ancak, naklyat güzergahının planlanmasında etkl olan faktörlern duyarlılığının anlaşılması açısından bu sonuçların blglendrc olduğu

17 görünmektedr. Buna göre, yol ağında yer alan lnklere at naklyat brm malyet kamyonun çalışma zamanına, saatlk brm malyetne ve yük kapastesne bağlıdır. Çalışma zamanını etkleyen ana faktör olan araç hızı yolun özellklerne (eğm, uzunluk, yol tp ve durumu) göre değşmektedr. Yol özellkler yleştğ oranda araç hızı artacak ve çalışma zamanı azalacaktır. Naklyatta saatlk brm malyet (kamyon, br şoför ve br yardımcısı dkkate alınarak) Orman Bölge Müdürlüklernden alınan temel verlerden yararlanılarak Orman Genel Müdürlüğü tarafından tespt edlr ve İşletme Şeflklerne bldrlr. Brm malyet etkleyen en öneml faktörler sırası le yakıt gderler, şoför ve yardımcı gderler, lastk gderler ve bakım gderlerdr. Naklyatta kullanılan kamyonların ortalama yük kapasteler ğne yapraklı ve yapraklı ağaç tomrukları çn sırası le m 3 ve m 3 olarak kabul edlmştr (Acar, 1998). Formül 4 de görüldüğü gb, yük kapastes yüksek kamyonların kullanılması lnklere at brm naklyat malyetn azaltacaktır. Orman ürünlernn üretmnde toplam malyetn öneml br kısmını oluşturan kamyonla naklyatının etkn br şeklde planlanması zorunludur. Çok sayıda alternatf güzergahın değerlendrlmesnde ve en uygun (en az malyet/en yüksek net kar) alternatfn ssteml br şeklde belrlenmesnde ağ model yöntem kullanılmaktadır. Orman ürünlernn naklyatının planlanmasında, yol yoğunluğunun ve yol standartlarının yüksek olduğu ormanlarda ağ model daha etkn br bçmde kullanılablr. Türkye de orman yollarının ortalama yoğunluğu se oldukça düşüktür (8-9m/ha). Orman kaynaklarının etkn olarak yönetleblmes çn orman yollarının yoğunluğunun en az 20m/ha olması gerekmektedr (Acar ve ark., 2000). Ancak bunun gerçekleşmes sonucu alternatf güzergahların etüt edlmes söz konusu olablr. Ayrıca, satış depolarının daha yakın mesafelerde kurulması da güzergah alternatflern arttıracak ve naklyat malyetlern azaltacaktır. Orman ürünler üretmnn yoğun olarak devam ettğ bölgelerde toplam net karı enyleyen naklyat güzergahlarının ağ model le tespt edlmes öneml oranda tasarruf yapılmasını sağlayacaktır. Bu bölgelerde yen orman yollarının planlamasında, toplam yol yapım malyet le gelecektek bakım ve naklyat malyeler ağ model kullanılarak değerlendrleblr ve en uygun güzergahlar ve yol standartları seçleblr. Ayrıca, pazar şartlarının ve taleplernn uygun olması halnde, dkl satış le depodan satış uygulamalarının naklyat malyetler ve/veya toplam net karları ağ model yöntem kullanılarak karşılaştırılarak en ekonomk yöntem belrleneblr. 17

18 18 Network model approach n transportaton plannng of forest products Abdullah E. Akay * and Orhan Erdaş Kahramanmaras Sutcu Imam Unversty, Faculty of Forestry, Department of Forest Engneerng, 46100, Kahramanmaras, Turkey Tel: /453 Fax: , e-mal: akay@ksu.edu.tr Abstract Forest producton plannng s a qute complex problem whch requres to plan and mplement harvestng, loggng, and transportaton actvtes wth effcency and harmony. Among these actvtes, the cost of transportaton can be a hgh proporton n the total cost of producng tmber. Therefore, t s very mportant to develop an optmum transportaton plan wth mnmum cost or maxmum net proft. The man purpose of ths study was to ntroduce the methodology behnd the network analyss method used n forest transportaton plannng and to present NETWORK 2001 model and ts soluton capablty n a sample applcaton. Key words: Transportng forest products, network model, Network Introducton The man factors that affect transportng logs from landngs to warehouses nclude machne rate, vehcle speed, load capacty, road gradent and length, road type, and road condton. To develop an optmum plan, the effects of these factors on total cost should be well known by the transportaton planners. Tradtonal transportaton plannng methods hghly depend on the experences of a planner. They are not capable of searchng alternatve transportaton plans or selectng an optmum plan wth mnmum cost. Snce late 1980 s, computer-based methods, ntegratng mproved computer * Date submtted to the journal:

19 19 technology and advanced optmzaton technques, have been developed to help planners n generatng hgh number of alternatve transportaton plans wth less computatonal tme and cost. Network analyss method has been wdely used to solve transportaton problems such as shortest path, maxmum flow, and optmum task allocaton. 2. Materal and Methods To solve forest transportaton problems, several models have been developed by usng network analyss method. MINCOST model was developed to determne the path wth mnmum transportaton cost. Then, the upgraded verson of ths model, NETCOST, was developed to evaluate multple path alternatves between sales and mlls. In 1985, NETWORK model was developed by usng a method whch was smlar to Prorate algorthm. Ths model had some superor features such as categorzng sales by multple tme perods, forest products, and tmber volumes and consderng fxed costs (constructon costs) and amount of flow (tmber volume). Then, educatonal and commercal verson of ths model, NETWORK II, was developed to be used n forestry applcatons n North Amerca. In 2000, NETWORK II model was upgraded to be run n Mcrosoft Wndows envronment wth mproved nterface. In the upgraded verson, NETWORK 2000, soluton capacty was mproved by usng modern optmzaton technques and by processng GIS based network data. Then, NETWORK 2001 model was developed to nclude addtonal features such as consderng weghted objectve functon components, solvng transportaton problems wth multple goals, and mnmzng total cost of transportaton and constructon. In ths study, network analyss method was presented by usng Network 2001 model n evaluaton of two transportaton scenaros. In the frst scenaro, the optmum route wth mnmum cost was searched by consderng multple numbers of forest products (lumber, ndustral wood, mne pole, and pulpwood), landngs (R1, R2, R3, and R4), and warehouses (Tekerek and Kurucaova). Snce the sellng prces for the forest products were not the same n these two warehouses, the route wth maxmum net value was searched n the second scenaro by consderng estmated sellng prces. Wthn both scenaros, two alternatve warehouse confguratons were tested. In the frst alternatve, t was allowed to transport forest products to both warehouses, whle only Tekerek warehouse was permtted n the second alternatve.

20 20 3. Results and Dscusson For the frst scenaro, the results from the frst alternatve ndcated that the forest products from landng R1 were delvered to Tekerek warehouse, whereas the forest products from other landngs were delvered to Kurucaova warehouse. In ths alternatve, the total cost of transportaton was computed to be 13, YTL. Snce t was not allowed to consder Kurucaova warehouse n the second alternatve, all the forest products from the landngs were delvered to Tekerek warehouse wth the total transportaton cost of 14, YTL. Therefore, consderng multple warehouses reduced the total transportaton cost by 11.6%. For the second scenaro, the results from the frst alternatve ndcated that only ndustral wood from landng R4 was delvered to Kurucaova warehouse, whereas all the other forest products were delvered to Tekerek warehouse. The reason for ths result was that sellng prces of lumber, mne pole, and pulpwood n Tekerek warehouse were greater than the prces n Kurucaova warehouse. In ths alternatve, the total net value was computed to be 968, YTL. In the second alternatve, all the forest products from the landngs were delvered to Tekerek warehouse wth the total net value of 968, YTL. Therefore, the net value was slghtly hgher n the frst alternatve than the net value n the second alternatve. 4. Concluson The results from ths sample applcaton can not be generalzed, but they ndcate that usng network analyss based models (e.g. NETWORK 2001) n developng transportaton plan can reduce the total cost. Besdes, these models can assst forest transportaton planners to nvestgate the effects of man decson factors (.e. machne rate, vehcle speed, load capacty, road gradent and length, road type, and road condton) on total cost of delverng tmber to the warehouses. Network analyss method can be also used to desgn new forest roads by estmatng constructon, mantenance, and transportaton costs and by evaluatng optmum routes and dfferent road standards.

21 21 References Acar, H. H., Artvn Orman İşletme Müdürlüğünde kamyonla naklyat gderlernn transport model le mnmze edlmes. Journal of Agrculture and Forestry, 22(1998): Acar, H. H., U. Gül ve S. Gümüş, Bölmeden çıkarma çalışmalarında toplam malyetn mnmzasyonu çn doğrusal programlama kullanımı. Journal of Agrculture and Forestry, 24(2000): Acar, H. H. ve H. Eroğlu, Orman yolları üzernde odun hammaddes naklyatının planlanması. Kafkas Ünverstes, Artvn Orman Fakültes Dergs, 1(2001): Aykut, T., Orman ürünlernn taşınmasında mekanzasyon ve vermler, Ormancılıkta Mekanzasyon ve Vermllğ I. Ulusal Sempozyumu, Bolu, MPM Yayın No. 339, Başkent, E. Z., Yöneylem Araştırması, Modelleme ve Doğal Kaynak Uygulamaları. Karadenz Teknk Ünverstes, Orman Fakültes, Genel yayın No: 218, Fakülte yayın No: 36. KTÜ Matbaası. Trabzon. 480 s. Chung, W. and J. Sessons, NETWORK 2000: a program for optmzng large fxed and varable cost transportaton systems. n Proc. of the Eghth Symposum on Systems Analyss n Forest Resources, Arthaud, G.J. (ed.). Sept 28-30, Aspen, Colorado, USA. Chung, W. and J. Sessons, NETWORK Transportaton plannng under multple objectves. In: Proceedngs, The Internatonal Mountan Loggng and 11th Pacfc Northwest Skylne Symposum, December 10-12, Seattle, WA, USA. Dueck, G., New optmzaton heurstcs: the Great Deluge and Record-to- Record Travel, J. of Computatonal Physcs, 104: Erdaş, O., Odun hammaddes üretm, bölmeden çıkarma ve taşıma safhalarında sstem seçm, KTÜ Orman Fakültes Dergs, 9(1-2): Johnson, K. N., T. W. Stuart and S. A. Crm, FORPLAN Verson 2: Mathematcal Programers Gude. USDA Forest Servce. 124 pp. Krkpatrck, S., C. Gellat, M. Vecch., Optmzaton by smulated annealng. Scence, 220: Nelson, J., J. D. Brode and J. Sessons, Integratng short-term areabased loggng plans wth long-term harvest schedules, Forest Scence, 37(1): Schnelle, B., MINCOST users nstructons. USDA Forest Servce Report, Northern Regon, Dv. of Engneerng, Mssoula, MT.

22 Sessons, J., A heurstc algorthm for the soluton of the fxed and varable cost transportaton problem. n Proc. of the 1985 Symposum on Systems Analyss n Forest Resources, Dress and Feld (eds.). Socety of Amercan Foresters, Dec 9-11, Athens, GA, USA. Sessons, J., J. B. Sessons, SNAP II/III User's Gude. USDA Forest Servce, Portland, OR. 120 p. Sessons, J., W. Chung and H. R. Henmann, New algorthms for solvng large scale harvestng and transportaton problems ncludng envronmental constrants. n Proc. of the FAO/ECE/ILO workshop on new trends n wood harvestng wth cable systems for sustanable forest management n mountan forests, June 18-24, Ossach, Austra. USDA Forest Servce, SPECTRUM: An analytcal tool to support ecosystem management. Forest Servce Research Reports. No: p. Wentraub, A. and S. Dreyfus, Modfcatons and extensons of heurstcs for solvng resource transportaton problems. Coop Agreement Fnal Report, Unversty of Calforna, Berkeley. 76 p. 22