Matematisk optimering i renovasjon : planlegging av avfallsinnsamling

Abstract

Formålet med oppgaven har vært å lage en matematisk optimeringsmodell som skal støtte tjenestetilbydere innen avfallsinnsamling i taktiske og strategiske beslutninger. Økende krav til kildesortering mot private husholdninger påvirker aktører innen renovasjonsbransjen, og stiller stadig høyere krav til systemer for avfallshåndtering. Mens digitalisering og ny teknologi åpner for nye måter å drive avfallsinnsamling, står aktører også overfor forventninger om å drive mer effektivt, og billigere. Hensikten med denne masterutredningen har vært å utvikle et verktøy som kan benyttes i beslutninger om kapasitet og sammensetning av kjøretøysflåte. Modellen er formulert som et blandet lineært heltallsproblem som minimerer kostnader knyttet til kjøretøysflåten og drift av tjenesten, under forutsetning av at gjeldende bestemmelser og krav er ivaretatt. Oppgaven søker å adressere de sentrale utfordringene ved kapasitetskartlegging og ruteoptimering innen avfallsinnsamling, og modellen er bygget rundt dette. Data som modellen trenger er lastekapasitet på kjøretøy, årlig kostnad for kjøretøy, kostnad for vask, tjenestetilbud, vedlikeholdsbehov, forventede avfallsmengder, ruter per sone, ruter med kjøretøysbegrensninger og antall ruter per kjøretøy. Alt dette er data som allerede er tilgjengelig for tjenestetilbydere med moderne systemer, og vi beskriver nødvendig format, hvordan dette kan kartlegges, og hvordan dette benyttes. Modellens funksjon illustreres i resultatkapitlet ved hjelp av et numerisk eksempel. Eksempelet er basert på grunnlagsdata fra Bergen interkommunale renovasjonsselskap (BIR), men siden datagrunnlaget er mangelfullt blir det derfor ikke en case-studie. Vi finner at modellen kan benyttes til å oppnå høyere kapasitetsutnyttelse og mer kostnadseffektiv sammensetning av kjøretøysflåte under endrede forutsetninger, herunder forbedret soneinndeling, bruk av kjøretøy med flere kamre, og justering av hentefrekvens for enkelte avfallstyper. Kombinering av enkelte avfallstyper i samme kammer og volumbegrensninger er også analysert. Alt dette er ment for å vise hvordan verktøyet kan benyttes til støtte i taktiske og strategiske beslutningsprosesser.