Оптимізація вивозу сміття у територіальній громаді

Автор(и)

  • Роман Романович Бігун Національний університет «Львівська політехніка», Україна https://orcid.org/0000-0003-4363-4532
  • Василь Володимирович Литвин Національний університет «Львівська політехніка», Україна https://orcid.org/0000-0002-9676-0180

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.252001

Ключові слова:

оптимізація маршруту вивозу сміття, кластеризація, задача комівояжера, розвиток територіальних громад

Анотація

Пропонується алгоритм оптимізації маршруту збору сміття в об’єднаній територіальній громаді (або окремого населеного пункту). Дослідження проведено для одного сміттєвозу. Для максимальної ефективності алгоритму, зроблено припущення, що пункти вигруження зібраних відходів сміттєвозом можуть бути розміщені на шляху між запропонованими кластерами пунктів збору сміття. Доведено оптимізацію побудованих маршрутів з урахуванням вищезгаданих припущень. Отримані результати можуть бути використані для зменшення витрат бюджету влади територіальних громад для збору та утилізації відходів. Знайдені рішення можуть значно скоротити час на збір сміття, що покращить екологічно-естетичну ситуацію досліджуваної території. Використання нового алгоритму дозволяє відображати результати, як в кількісній, так і в якісній формі.

Для кластеризації було вибрано покращений алгоритм k-середніх з максимальним розміром кластера. Кожний кластер побудований на основі значення максимальної тоннажності сміттєвоза. Це означає, що розмір кластера визначиться значенням максимальної кількості відходів, які можуть бути вивезені за один раз сміттєвозом.

Для пошуку найкоротшого шляху між представниками одного кластеру (пункти збору сміття) з обходом всіх його точок та для пошуку оптимального шляху між всіма кластерами, сформованими для територіальної громади, використано задачу комівояжера.

Проблема ефективної утилізації відходів у територіальних громадах має тенденцію швидкого зростання та все більш гостро постає питання про оптимізацію збору та вивозу сміття. Це пов’язано з тим, що в даний час разом зі збільшенням глобального населення всі види виробництва нарощують свої обсяги, що в свою чергу призводить до збільшення кількості відходів, зокрема побутових

Спонсор дослідження

  • Висловлюємо подяку Бігун Ніколєтті Ярославівні за участь у написанні комп’ютерної програми для оптимізації вивозу сміття у територіальних громадах.

Біографії авторів

Роман Романович Бігун, Національний університет «Львівська політехніка»

Аспірант

Кафедра інформаційних систем та мереж

Василь Володимирович Литвин, Національний університет «Львівська політехніка»

Доктор технічних наук, професор

Кафедра інформаційних систем та мереж

Посилання

  1. Gómez, J. R., Pacheco, J., Gonzalo-Orden, H. (2013). A Tabu Search Method for a Bi-Objective Urban Waste Collection Problem. Computer-Aided Civil and Infrastructure Engineering, 30 (1), 36–53. doi: https://doi.org/10.1111/mice.12031
  2. Liang, Y.-C., Minanda, V., Gunawan, A. (2021). Waste collection routing problem: A mini-review of recent heuristic approaches and applications. Waste Management & Research: The Journal for a Sustainable Circular Economy, 0734242X2110039. doi: https://doi.org/10.1177/0734242x211003975
  3. Buhrkal, K., Larsen, A., Ropke, S. (2012). The Waste Collection Vehicle Routing Problem with Time Windows in a City Logistics Context. Procedia - Social and Behavioral Sciences, 39, 241–254. doi: https://doi.org/10.1016/j.sbspro.2012.03.105
  4. Gruler, A., Juan, A. A., Contreras-Bolton, C., Gatica, G. (2018). A Biased-Randomized Heuristic for the Waste Collection Problem in Smart Cities. Advances in Intelligent Systems and Computing, 255–263. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-319-75792-6_19
  5. Campos, A. A., Arroyo, J. E. C. (2017). An ILS Heuristic for the Waste Collection Vehicle Routing Problem with Time Windows. Intelligent Systems Design and Applications, 889–899. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-319-53480-0_88
  6. Son, L. H. (2014). Optimizing Municipal Solid Waste collection using Chaotic Particle Swarm Optimization in GIS based environments: A case study at Danang city, Vietnam. Expert Systems with Applications, 41 (18), 8062–8074. doi: https://doi.org/10.1016/j.eswa.2014.07.020
  7. Sulemana, A., Donkor, E. A., Forkuo, E. K., Oduro-Kwarteng, S. (2019). Effect of optimal routing on travel distance, travel time and fuel consumption of waste collection trucks. Management of Environmental Quality: An International Journal, 30 (4), 803–832. doi: https://doi.org/10.1108/meq-07-2018-0134
  8. Assaf, R., Saleh, Y. (2017). Vehicle-Routing Optimization for Municipal Solid Waste Collection Using Genetic Algorithm: The Case of Southern Nablus City. Civil and Environmental Engineering Reports, 26 (3), 43–57. doi: https://doi.org/10.1515/ceer-2017-0034
  9. Geetha, S., Poonthalir, G., Vanathi, P. T. (2009). Improved K-Means Algorithm for Capacitated Clustering Problem. INFOCOMP Journal of Computer Science, 8 (4), 52–59. Available at: https://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.414.2123&rep=rep1&type=pdf
  10. Bartish, M., Dudzianyi, I. (2007). Doslidzhennia operatsiy. Chastyna 1. Liniyni modeli. Lviv: Vydavnychyi tsentr LNU imeni Ivana Franka, 168.
  11. Lytvyn, V., Vysotska, V., Pukach, P., Brodyak, O., Ugryn, D. (2017). Development of a method for determining the keywords in the slavic language texts based on the technology of web mining. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (2 (86)), 14–23. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.98750
  12. Lawler, E. L., Lenstra, J. K., Rinnooy Kan, A. H. G., Shmoys, D. B. (1985). The Travelling salesman problem: A guided tour of combinatorial optimization. John Wiley & Sons, 473.

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-02-28

Як цитувати

Бігун, Р. Р., & Литвин, В. В. (2022). Оптимізація вивозу сміття у територіальній громаді. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1(3(115), 24–30. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.252001

Номер

Том 1 № 3(115) (2022): Процеси управління

Розділ

Процеси управління

Ліцензія

Авторське право (c) 2022 Roman Bihun, Vasyl Lytvyn

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.