Modelling and Optimization of Simultaneous Froward- and Reverse Logistics as Capacitated Vehicle Routing Problem : An optimization simulation model problem

Environmental issues are a vital concern in today’s world. The Swedish government and local businesses are developing a sustainable business and eco-friendly environment for city inhabitants. Last-mile pickup and delivery services are a key concern, which significantly impacts the environment and society. The Norwegian/Swedish parcel delivery company Bring, the reusable waste management company Ragn-Sells, the city of Stockholm, the research institute Sustainable Innovation, and the KTH Royal Institute of Technology are jointly working together in the Intercitylog2 project with a vision to handle better last-mile pickups or deliveries that are jointly serviced by small electric vehicles from an urban micro terminal. This thesis addresses the optimizations of simultaneous pickup and delivery operations using homogeneous vehicles and considering vehicle capacity, time windows and environmental constraints. A mathematical model is developed to address the problem using an exact commercial solver. The quality of the solutions has been evaluated with real pickup and deliveries of the participating company. The primary objective function is formulated to minimize the travel cost by finding the shortest path, and the results are compared with current routing operation data. KPIs are developed and evaluated based on the facts and figures from the obtained results of the experiments. The two scenarios, big vehicles and small vehicles are also developed and evaluated to find the best route optimization opportunity for the companies. The results show that the optimized operation could decrease delivery distance by 36.72% and 37.13% and delivery time by 43.65% and 47.08% for big and small vehicles operations, respectively, compared to the current routing operations. A round trip can complete within a defined time frame to avoid the battery running out during a route. Energy constraints demonstrate that using electric vehicles considerably reduce significant amounts of CO2 emission from the environment. Miljöfrågor är en viktig fråga i dagens värld. Den svenska regeringen och lokala företag arbetar tillsammans för att utveckla ett hållbart företagande och miljövänlig miljö för stadens invånare. Last-mile hämtning och leveranstjänster är en viktig fråga, som avsevärt påverkar miljön och samhället.Det norsk/svenska paketleveransföretaget Bring, återanvändbara avfallshanteringsföretaget Ragn- Sells, Stockholms stad, forskningsinstitutet Sustainable Innovation och Kungliga Tekniska Högskolan arbetar tillsammans i Intercitylog2-projektet för en vision för att bättre hantera last-mile pickuper eller leveranser som gemensamt betjänas av små elfordon från en urban mikroterminal. Detta examensarbete behandlar optimering av samtidiga hämtnings- och leveransoperationer med homogena fordon och med hänsyn till fordonskapacitet, tidsfönster och miljömässiga begränsningar. En matematisk modell utvecklas för att ta itu med problemet med en exakt kommersiell lösare och kvaliteten på lösningarna har utvärderats med verklig upphämtning och leveranser från det deltagande företaget. Den primära målfunktionen är formulerad för att minimera reskostnaden genom att hitta den kortaste vägen, och resultaten jämförs med aktuella ruttoperationsdata. KPI:er utvecklas och utvärderas utifrån fakta och siffror från de erhållna resultaten av experimenten. De två scenarierna, stora fordon och små fordon, är också utvecklade och utvärderade för att hitta den bästa ruttoptimeringsmöjligheten för företagen. Resultaten visar att den optimerade driften kan minska leveransavståndet med 36,72% och 37,13% och leveranstiden med 43,65% och 47,08% för stora och små fordonsoperationer, jämfört med nuvarande ruttoperationer. En tur och retur kan genomföras inom en definierad tidsram för att undvika att batteriet tar slut under en rutt. Energibegränsningar visar att användning av elfordon avsevärt minskar betydande mängder CO2-utsläpp från miljön