Browsing by Author "Örnek, Mustafa Arslan"

Now showing 1 - 17 of 17

Citation - Scopus: 2
A Firefly Algorithm for Bi-Objective Airport Gate Assignment Problem
(Springer Science and Business Media Deutschland GmbH, 2024) Mert Paldrak; Gamze Erdem; Mustafa Arslan Ornek; Paldrak, Mert; Örnek, Mustafa Arslan; Erdem, Gamze; N.M. Durakbasa , M.G. Gençyılmaz
The Airport Gate Assignment Problem (AGAP) is a challenging combinatorial optimization problem that arises in the efficient management of airport operations in daily basis. The task involves assigning arriving and departing aircrafts to appropriate gates within an airport terminal while maintaining safety and security of passengers along with various problem-specific constraints. Efficient gate assignment is of paramount importance for smooth airport operations since it directly affects such crucial factors as passenger flow aircraft turnover time gate utilization and overall airport capacity. The AGAP is rendered increasingly complex with factors such as multiple airlines varying aircraft sizes gate capacities maintenance requirements etc. In real life most hub-and-spoke airports have deals with numerous arriving and departing aircrafts and bridge-equipped gates. Consequently solving the AGAP requires tackling a complex combinatorial optimization task which cannot be solved using traditional optimization methods. In such cases metaheuristic algorithms have emerged as effective tools to address this NP-hard problem. In this study we employ a Firefly Optimization Algorithm to handle the AGAP in a reasonable amount of computational time. Firefly Optimization Algorithm is applied by formulating it as an optimization problem and aims to find an optimal gate assignment solution that maximizes total flight-to-gate assignment utility and minimizes numbers of flights assigned to apron. The algorithm is coded through MATLAB ® 2016 of a personal computer. The results obtained using Firefly Optimization Algorithm is compared to those solutions obtained through IBM ILOG CPLEX 12.0 Optimization Tool. © 2024 Elsevier B.V. All rights reserved.
A Single Machine Job Scheduling Problem with Sequence Dependent Setup Times
(Springer Science and Business Media Deutschland GmbH, 2021) Aylin Elibol; Selen Tosun; Emin Erbay; Egemen Orta; Öykü Gökşen; Asena Ceritoğlu; Çınar Arabacı; Hande Oztop; Mustafa Arslan Ornek; Ceritoğlu, Asena; Erbay, Emin; Örnek, Mustafa Arslan; Elibol, Aylin; Gökşen, Öykü; Tosun, Selen; Orta, Egemen; N.M. Durakbasa , M.G. Gençyılmaz
In this paper a real-life single machine job scheduling problem with sequence-dependent setup times of a hood manufacturer company is addressed to minimize total weighted tardiness of the jobs with given due dates. Initially a mixed-integer linear programming model is developed for the problem. Since the problem is NP-hard heuristic algorithms are also proposed to solve larger instances. Namely Apparent Tardiness Cost with Setups (ATCS) Earliest Due Date (EDD) Weighted Earliest Due Dates (WEDD) Shortest Processing Time (SPT) and Weighted Shortest Processing Time (WSPT) rule-based algorithms are developed for the problem. A swap move-based improvement is also employed in the proposed heuristic algorithms. To evaluate the effectiveness and efficiency of the proposed solution approaches a comprehensive computational study is conducted by developing instances for the problem using the methodology from the related literature. Initially optimal results are obtained for small instances by solving the mathematical model. Then the performance of the proposed heuristic algorithms is evaluated by comparisons with the optimal results and time-limited model results. The computational results show that proposed ATCS rule-based heuristic is very effective to solve the problem. A user-friendly decision support system (DSS) is also developed to serve users with easy and efficient job scheduling. © 2020 Elsevier B.V. All rights reserved.
Citation - Scopus: 1
An International Hub Airport Selection Problem Using Fuzzy Analytic Hierarchy Process (F-AHP): Real Case Study in Turkey
(Springer Science and Business Media Deutschland GmbH, 2023) Melis Tan Tacoglu; Mert Paldrak; Mustafa Arslan Ornek; Caner Taçoğlu; Tan Taçoğlu, Melis; Paldrak, Mert; Taçoğlu, Caner; Örnek, Mustafa Arslan; C. Kahraman , I.U. Sari , B. Oztaysi , S. Cevik Onar , S. Cebi , A.C. Tolga
In recent years air transportation volume has been significantly growing with the help of recent technological development related to the airline industry. Airline companies utilize their scarce resources such as aircraft crew and slot time based on airport regulation and capacity constraints efficiently to meet passenger demand, however the limited capacity of the airport’s immobile resources leads airlines to search for new hub alternatives. Hub selection is one of the most crucial decisions for airline companies’ strategy and also the selected hub’s future planning and operational strategy. This research aims to propose a solution method for selecting the best potential hub alternative among many potential hubs in a single hub system considering six main criteria: the potential hub’s city population the distance between the existing hub (İstanbul airport) the capacity the intensity the distance between city location and the accessibility. F-AHP is used as a solution methodology to evaluate each criterion and the proposed hubs. The computational experiment is conducted based on the potential twelve international airports in Turkey for the selection of an international hub airport considering the six aforementioned criteria. The results indicate that accessibility of the airport is the most crucial criterion among the six criteria and Izmir Adnan Menderes Airport is the best eligible alternative to be an international hub. © 2023 Elsevier B.V. All rights reserved.
Application of Meta-heuristic Algorithms for Sequencing Multi-model Assembly Line with Sequence-Dependent Setup Time in Garment Industry
(Springer Science and Business Media Deutschland GmbH, 2024) Tunahan Kuzu; Yaren Can; Elvin Sarı; Devin Duran; Sude Dila Ceylan; Mert Paldrak; Mustafa Arslan Ornek; Sarı, Elvin; Ceylan, Sude Dila; Can, Yaren; Örnek, Mustafa Arslan; Kuzu, Tunahan; Duran, Devin; Paldrak, Mert; N.M. Durakbasa , M.G. Gençyılmaz
This study provides an overview of the definition of long setup times and lateness due to the wide variety of models produced in the garment industry the solutions developed to solve these problems and the designs to be proposed. The setup times of the product produced in the Multi-Model Assembly Line vary according to the model type. In this study we considered a single machine as an assembly line and adapted Single Machine Scheduling with Sequence-Dependent setup times problem to Multi-Model Assembly Line Sequencing with sequence-dependent setup times problem for the garment industry. To solve this problem we used two different solution techniques: Meta-Heuristic Algorithms and a mathematical model that includes the setup process and lateness accordingly suggested. Two different metaheuristic algorithms Tabu Search and Simulated Annealing were used in this paper. SA algorithm Tabu Search Algorithm and mathematical model were used to find optimal and near-optimal results which were compared. The metaheuristic achieved favourable solutions when comparing the results with mathematical model results. The mathematical model suggested was solved utilizing version 20.1 of ILOG CPLEX OPTIMIZATION STUDIO. The simulated Annealing and Tabu Search algorithm suggested were solved utilizing version R2023a of MATLAB. The obtained results are compared with respect to solution quality and computational time. © 2024 Elsevier B.V. All rights reserved.
Citation - WoS: 2
Citation - Scopus: 2
Capacitated Vehicle Routing Problem with Time Windows
(SPRINGER-VERLAG SINGAPORE PTE LTD, 2022) Aleyna Tanel; Begum Kinay; Deniz Karakul; Efecan Ozyoruk; Elif Iskifoglu; Ezgi Ozogul; Meryem Ustaoglu; Damla Yuksel; Mustafa Arslan Ornek; Kınay, Begüm; İskifoğlu, Elif; Örnek, Mustafa Arslan; Özyörük, Efecan; Tanel, Aleyna; Karakul, Deniz; Özoğul, Ezgi; NM Durakbasa; MG Gencyilmaz
Since distribution activities have great importance for firms supply management is a widely studied concept in many sectors. This study demonstrates an application of a Capacitated Vehicle Routing Problem with Time Windows (CVRPTW). The problem is in the form of a fixed destination multi depots visited by multi-travelling salesmen and the distance-travel time matrix is assumed to be asymmetric. The objective of the problem is to minimize the longest route time of each vehicle. This is achieved by developing a mixed-integer linear programming model (MILP) for the problem. Additionally since the problem is NP-hard a general heuristic method is developed to solve the problem for larger instances in negligible computational times. Results show that the balance between the individual route times of the vehicles is provided and the time window limit is ensured. The paper also discusses the results and presents concluding remarks.
Çok kriterli havaalanı kapı ataması problemi için kısıt-bazlı çizelgeleme yaklaşımları
(2024) Paldrak, Mert; Örnek, Mustafa Arslan; Öztürk, Cemalettin
Havalimanı operasyonlarının alanında, kapı atamalarının etkili bir şekilde yönetilmesi her zaman kritik bir endişe olmuştur, bu durum doğrudan havalimanlarının, havayollarının verimliliğini ve yolcuların genel deneyimini etkilemektedir. Geleneksel olarak, Havalimanı Kapı Atama Problemi (AGAP) ve Havalimanı Kapı Yeniden Atama Problemi (AGRP) birbirinden ayrı varlıklar olarak ele alınmış ve her biri diğerinden bağımsız olarak ele alınmıştır. Ancak, bu geleneksel yaklaşım zamanla sınırlılıklarını ortaya koymuştur, havalimanı operasyonlarının öngörülemeyen doğası nedeniyle başlangıç kapı atamaları ile sonraki yeniden atamalar arasındaki dinamik etkileşimi yakalayamamıştır. Bu tez, AGAP ve AGRP'nin birbiriyle bağlantılılığını keşfederek ve kapı yönetimindeki karmaşıklıklar ve belirsizliklerle başa çıkmada etkili bir başlangıç programının kritik önemini vurgulayarak bu boşluğu kabul eder ve köprüler. Havalimanı kapı atamalarına dahil olan çok sayıda paydaş ve başlangıç kapı atamasının gerekli sağlamlığı göz önüne alındığında, bu araştırma, paydaş beklentilerini karşılamayı ve yeniden atama süreci boyunca programın istikrarını korumayı amaçlayan üç amaçlı bir problemi ele alır. Bu karmaşık çok amaçlı meseleyi ele almak için, tez, farklı amaçları ve belirli problem değişkenlerini, örneğin havalimanı yoğunluğunu, karşılamak üzere tasarlanmış bir dizi yapıcı sezgiyi, İkili Tamsayı Programlama (BIP), Kısıtlama Programlama (CP) ve Ağ Modelleme (NM) tanıtır. Ampirik analizler, geleneksel matematiksel modellerin optimal çözümleri uygulanabilir bir hesaplama zaman çerçevesi içinde sunmada yetersiz kaldığını ortaya koymaktadır. Matematiksel modellerin verimliliğini artırmak için, amaca özel geçerli eşitsizlikler de önerilmiştir. Buna karşılık, tasarlanan yapıcı sezgiler, karar verme sürecini kolaylaştıran etkili uzlaşı çözümleri üretmede etkilidir. Uçakların sıralanması ve önceden belirlenmiş kriterlere dayanarak kapıların seçilmesi sürecini içeren bir süreç yoluyla geliştirilen özel yapıcı sezgiler, etkili uzlaşı çözümleri hızlı bir şekilde üretebilme konusunda olağanüstü bir yeteneğe sahiptir. Çözüm manzarasını daha da zenginleştiren tez, Adaptif Büyük Komşuluk Arama (ALNS) ve Açgözlü Rastgele Uyarlanabilir Arama Prosedürü (GRASP) performansını daha basit sezgilerle karşılaştırır. Çok Amaç-Odaklı ve Havalimanı Yoğunluğu-Odaklı Yapıcı Sezgilerin, ALNS ve GRASP'in karmaşıklık ve hesaplama taleplerini sadece eşleştirmekle kalmayıp, yüksek kaliteli çözümleri etkin bir şekilde elde ederek bu daha maliyetli yöntemleri geride bıraktığı sonucuna varır. Havalimanı Kapı Yeniden Atama Problemini ele alırken, tez, minimum kapı değişikliği ve ceza tabanlı olmak üzere iki BIP modeli ile birlikte bir senaryo tabanlı stokastik yaklaşım önerir. Kapı Atama Probleminde elde edilen optimal bir başlangıç programının kritik önemi gösterilerek, Adnan Menderes Uluslararası Havalimanı'ndan gerçek bir senaryo, çeşitli yapıcı sezgiler kullanılarak başlangıç programları üretmek için analiz edilir. Daha sonra, bu programlar havalimanı kapı yeniden atama modellerinde kullanılarak, gerçek zamanlı programlamanın performansı üzerindeki etkileri değerlendirilir. Hesaplama bulguları, sağlamlık ve havalimanı yoğunluğuna odaklanarak hazırlanan başlangıç programlarının, yeniden atama aşamasında kapı değişikliklerini önemli ölçüde azaltabileceğini öne sürmektedir. Son olarak, tez, farklı uçuş varış ve kalkış senaryolarını inceleyerek, senaryolar arasında kapılara atanan uçuş sayısındaki farklılıkları en aza indirmek için çeşitli programlama tekniklerini kullanır.
Çoklu dönem boyama ve gruplama problemi için optimizasyon ve sezgisel yaklaşımlar
(2022) Duran, Ege; Örnek, Mustafa Arslan; Öztürk, Cemalettin
Bu tezde, iplik boyama üreticisi olan firmada gerçek hayattaki bir problem için birden çok vardiyalı boyama ve harmanlama problemi ele alınmıştır. Makinelerin ağırlığına, üretim miktarına ve hacim kapasitesine ek olarak, iplikler büyük kazanlarda işleme alındığında flotte, renk türleri, renk yüzdeleri ve müşteri siparişlerinin kimyasal tarifi gibi bir dizi teknik boyama etkileşim kısıtlaması vardır. boya likörü olarak bilinen su, ayrıca aynı vardiyada boyama işlemine yardımcı olacak bir dizi kimyasal madde içerir. Bildiğimiz kadarıyla literatürde bu kombinatoryal optimizasyon problemini çözecek bir çalışma bulunmamaktadır. Bu çalışma, şirket için atanmamış işlerin ve kullanılan kazanların sayısını en aza indirmek için verimli bir çizelgeleme problemi yaratmayı amaçlamaktadır. Böylece problem için iki matematiksel model geliştirilmiş ve küçük, orta ve büyük boyutlu örnekler için optimal sonuçlar elde edilmiştir. Çalışılan problem NP-hard olduğundan, problemi çözmek için iki sezgisel algoritma da önerilmiştir. On altı deney ve rastgele seçim geliştirildi. Önerilen algoritmaların performansı detaylı bir şekilde karşılaştırılmıştır.
Enerji etkin permütasyon akış tipi çizelgeleme problemi
(2018) Temizceri, Fatma Talya; Örnek, Mustafa Arslan; Taşgetiren, Mehmet Fatih
In this thesis, to solve permutation flowshop scheduling problem (PFSP), a bi-objective mixed integer linear programming model with the objectives of minimizing the total energy consumption (TEC) and makespan is proposed in order to see the trade-off between them. Heuristic algorithms; iterated greedy (IGALL) algorithm, which is recently adapted in literature, and variable block insertion heuristic (VBIH) are presented. To test the performance of the algorithms, extensive experimental evaluations are carried out on the well-known benchmark suite of Taillard (Taillard, 1993). Permutation flowshop scheduling problem is a well-known problem in the literature. The permutation flowshop represents a particular case of the flowshop-scheduling problem, having as a goal of an optimal schedule out of the n! possible sequences for n jobs on m machines on which these n jobs are to be processed. Thus, it is classified as a complex combinatorial optimization problem. Energy consumption consideration in the role of scheduling can be very seldom seen in the literature, even though many service-oriented scheduling articles and studies for PFSP have been adapted. Mostly, maximum completion time is considered as an only criterion. There is a considerable gap between makespan and energy consumption criteria. An effective way to improve energy efficiency in a production plant should address to design scheduling strategies, which aims to reduce the energy consumption of the process. Since there is a multi-objective decision model in this thesis, there is no single optimal solution, which simultaneously optimizes all the objectives. The effort of this thesis is to effectively implement the constraint method for generating the Pareto optimal solutions and the aim of the thesis is to show the trade-off between minimizing makespan and total energy consumption while providing a managerial sense where energy saving may result in reduced service level and vice versa. The augmented-epsilon constraint method is employed for generating the Pareto optimal solution sets for small-sized instances. For larger instances, the augmented epsilon-constraint method with a time limit is used on CPLEX for approximating the Pareto solution sets. As the heuristic methods, a very recent iterated greedy algorithm (IGALL) and an energy-efficient variable block insertion heuristic (VBIH) algorithm are proposed with employing the speed scaling strategy similar to those proposed in (Ding et al., 2016) and (Mansorui et al., 2016) from the literature. First, the performance of VBIH and IGALL algorithms on small sized problems are given, then, it is shown that the VBIH and IGALL algorithms are extremely effective for solving larger instances when compared to the time-limited CPLEX.
Citation - Scopus: 5
Flight Gate Assignment Problem with Reinforcement Learning
(Springer Science and Business Media Deutschland GmbH, 2023) Müge Muhafız Yıldız; Umut Avci; Mustafa Arslan Ornek; Cemalettin Öztürk; Muhafız Yıldız, Müge; Örnek, Mustafa Arslan; Öztürk, Cemalettin; Avcı, Umut; C. Kahraman , I.U. Sari , B. Oztaysi , S. Cevik Onar , S. Cebi , A.C. Tolga
The operation of an airport is a very complex task involving many actors. The primary mission of airport management is to provide sufficient capacity and the best working conditions to all airlines ground handling and service provider companies. Flight gate assignment is one of the essential planning problems airport management needs to address assigning incoming aircraft to the available gates or stands while satisfying operational constraints. Generally flight arrivals and departures are considered deterministic and various operational research methods have been applied to solve this combinatorial problem. However in real-life scenarios deterministic solutions are generally infeasible because arrival and departure times are uncertain. It is crucial to deal with these uncertainties to create a robust schedule. In this study we develop a Reinforcement Learning (RL) algorithm to solve the flight gate assignment problem since it is a sequential decision-making method and allows adaptive solutions to address urgent and frequent changes. © 2023 Elsevier B.V. All rights reserved.
Fuzzy Model for Multi-objective Airport Gate Assignment Problem
(Springer Science and Business Media Deutschland GmbH, 2023) Mert Paldrak; Melis Tan Tacoglu; Mustafa Arslan Ornek; Paldrak, Mert; Örnek, Mustafa Arslan; Tacoglu, Melis Tan; C. Kahraman , I.U. Sari , B. Oztaysi , S. Cevik Onar , S. Cebi , A.C. Tolga
To address the increasing demand for air transportation the management allocation and efficient utilization of limited airport resources such as bridge-equipped gates are of paramount importance to improve the efficiency of the air transportation system. Bridge-equipped gates are scarce and immobile resources have a significant impact on airport management airlines and passenger convenience when utilized properly. Hence the gate assignment problem is an important problem involving multiple stakeholders with conflicting objectives. This study proposes a fuzzy model to tackle two objectives: maximization of overall utility of flight-gate assignments and maximization of the robustness of the assignment schedule simultaneously. Fuzzy variables are employed in order to represent the uncertainty of idle times between two consecutive flights served by the same bridge-equipped gate and their membership degrees express their effect on assignment robustness. An adjustment function is applied to combine these two objective functions into one. To handle this NP-hard problem in a reasonable amount of computational time a constructive heuristic algorithm is employed. The performance of the proposed fuzzy model is evaluated with the help of various test in instances of different sizes Two fuzzy distribution functions are tested and their comparison is provided. The simulation results demonstrate the applicability and effectiveness of the fuzzy model in addressing multi-objective airport gate assignment problem. © 2023 Elsevier B.V. All rights reserved.
Havaalanı kaynaklarının pekiştirmeli öğrenme yöntemiyle sağlam planlanması çizelgelemesi
(2025) Yıldız, Müge Muhafız; Örnek, Mustafa Arslan; Avcı, Umut
Bir havalimanının işletilmesi, birçok aktörün yer aldığı son derece karmaşık bir operasyondur. Havalimanı yönetiminin temel misyonu; tüm havayollarına, yer hizmetleri şirketlerine ve diğer hizmet sağlayıcılara yeterli kapasiteyi ve en iyi çalışma koşullarını sağlamaktır. Uçuş kapısı atama, havalimanı yönetiminin çözmesi gereken en temel planlama problemlerinden biridir; bu problem, gelen uçakların mevcut kapı veya park pozisyonlarına atanmasını ve aynı zamanda operasyonel kısıtların sağlanmasını içerir. Genellikle uçuşların varış ve kalkış zamanları deterministik olarak kabul edilmekte ve bu kombinatoryal problemi çözmek için çeşitli yöneylem araştırması yöntemleri kullanılmaktadır. Ancak, gerçek yaşam senaryolarında bu deterministik çözümler çoğu zaman uygulanabilir değildir. Çünkü uçuşların varış ve kalkış saatleri belirsizlik içermektedir. Bu belirsizliklerle başa çıkmak ve sağlam bir çizelgeleme oluşturmak büyük önem taşımaktadır. Bu çalışmada, uçuş kapısı atama problemini çözmek için Pekiştirmeli Öğrenme (PÖ) algoritmaları geliştirilmiştir; çünkü bu yöntem sıralı karar verme sürecine dayanmaktadır ve acil ya da sık değişen durumlara uyum sağlayabilen esnek çözümler üretmeye olanak tanımaktadır. Bu çalışmayla aynı kapıda ardışık atanmış uçaklar arasında boş zamanların toplamı olarak hesaplanan çizelgenin sağlamlığını maksimize etmeye ve aynı zamanda aprona atanan uçak sayısını minimize etmeyi hedefliyoruz. Geliştirdiğimiz çeşitli PÖ algoritmalarını amaç fonksiyonlar bakımından matematiksel modellerle karşılaştırıyoruz. Anahtar kelimeler: Uçak atama problemi, pekiştirmeli öğrenme, Q-öğrenme, derin öğrenme, sağlam çizelgeleme
Citation - Scopus: 1
Intelligent Flight Scheduling for Transit Passengers by Introducing New Flights in Hub-and-Spoke Network
(Springer Science and Business Media Deutschland GmbH, 2023) Melis Tan Tacoglu; Mustafa Arslan Ornek; Örnek, Mustafa Arslan; Taçoğlu, Melis Tan; C. Kahraman , I.U. Sari , B. Oztaysi , S. Cevik Onar , S. Cebi , A.C. Tolga
Passenger demand in the aviation industry is growing exponentially flight schedules are of paramount importance for airlines and airports and resources must be used efficiently. Flight scheduling is more complex in the hub-and-spoke (HS) network in which transit passengers visit more than one airport to reach their final destination An airline’s most important asset is its aircraft and the decision that most directly concerns aircraft utilization is its schedule. Mathematical models are proposed with the aim of minimizing passenger waiting time and fulfilling available flight seat capacity for scheduled flights. The first mathematical model assigns transit passengers to scheduled flights to ensure the minimum waiting time. In the case of excess demand a new flight has introduced the schedule without disrupting the scheduled flights so as to provide the shortest waiting time for the remaining transit passengers in the second mathematical model. This article contributes to the flight scheduling literature by providing an objective of considering minimizing transit passenger waiting time and launching a minimum number of new flights at the same time in the HS network. The computational experiment is conducted to represent the verification of mathematical models. © 2023 Elsevier B.V. All rights reserved.
Optimal Production Flow in Industrial Paint Manufacturing Simulation Optimization with Milk-Run and Periodic (Q R) Inventory Modelling
(Springer Science and Business Media Deutschland GmbH, 2025) Nilsu Onur; Özge Çalışkan; Atakan Yüksek; Emir Duymuş; Zeynep Sıla Yörü; Doğa Koçal; Mert Paldrak; Mustafa Arslan Ornek; Yüksek, Atakan; Örnek, Mustafa Arslan; Yörü, Zeynep Sıla; Onur, Nilsu; Koçal, Doğa; Çalışkan, Özge; Duymuş, Emir; N.M. Durakbasa , K.G. Gülen
The production of paint involves a series of complex steps including the mixing of raw materials formulation processing and packaging. To accommodate varying product demands and production volumes the production line undergoes dynamic adjustments supported by rigorous quality control measures. This project focuses on optimizing the material supply process within the paint industry to reduce production disruptions. By employing a (Q R) inventory model and a milk-run logistics approach the solution aims to enhance production continuity and resource efficiency. The inventory management system incorporating a (Q R) replenishment policy is designed to minimize daily restocking quantities while accounting for storage capacity constraints. Optimization is performed using the OptQuest tool within Arena software. Additionally the replenishment strategy for Floor Stock Storage Areas (FSSA) is improved through the milk-run logistics model supported by a decision support system to aid workers in real-time decision-making. © 2025 Elsevier B.V. All rights reserved.
Resolving Stakeholder Conflicts in Airport Gate Assignment: A Multi-objective Approach with Goal Programming and MIP Models
(Springer Science and Business Media Deutschland GmbH, 2025) Mert Paldrak; Gamze Erdem; Melis Tan Tacoglu; Mustafa Arslan Ornek; Paldrak, Mert; Örnek, Mustafa Arslan; Tacoğlu, Melis Tan; Erdem, Gamze; N.M. Durakbasa , K.G. Gülen
The Airport Gate Assignment Problem (AGAP) is a critical aspect of airport operations involving the assignment of gates to incoming and outgoing flights. In this study we model the AGAP as a multi-objective optimization problem addressing the conflicting preferences of key stakeholders: passengers airlines and airport management. Each stakeholder has distinct gate preferences creating challenges in balancing their competing objectives. To address these challenges we develop Mixed Integer Programming (MIP) models incorporating both assignment-based and time-tabling-based approaches. The solution process leverages Goal Programming techniques including Weighted Goal Programming Tchebychev Goal Programming and Lexicographic Goal Programming. The models are implemented and solved using IBM ILOG CPLEX Version 12.0 providing a robust framework for optimizing gate assignments while considering the complex trade-offs between stakeholder preferences. Our results offer insights into the effectiveness of these techniques in resolving conflicts and achieving an optimal balance in gate assignments. © 2025 Elsevier B.V. All rights reserved.
Transit yolcular için giden uçuşların planlanması
(2025) Taçoğlu, Melis Tan; Örnek, Mustafa Arslan; Kazançoğlu, Yiğit
Mega aktarma havalimanları, trafiği merkezi bir noktada yoğunlaştırmak ve yeniden dağıtmak amacıyla büyük ölçekli yolcu akışlarını yönetmek için gerekli hale gelmiştir. Bu merkezler öncelikle, ihtiyaçları özelleştirilmiş çizelge ve filo atama kararları gerektiren transit yolculara hizmet vermektedir. Transit yolcuların beklentilerini karşılayan hem uçuş çizelgeleme (uçuş oluşturma ve frekans planlama) hem de filo ataması (uçak atama) için özel karar verme modelleri ve çözüm yaklaşımları gerektirirler. Ancak geleneksel yaklaşımların çoğu, Başlangış–Varış (O-D) veya uçuş ağı genelinde optimizasyona odaklanmakta olup genellikle transit yolcuların kendine özgü dinamiklerini ve mega aktarma havalimanlarının kompleks yapısını göz ardı etmektedir. Bu tez, Entegre Uçuş Çizelgeleme ve Filo Ataması (ISDFA) problemi çerçevesinde, transit yolcu dinamiklerini göz önünde bulundurarak mega aktarma havalimanlarında dış hat uçuşlarının giden uçuş planlanması ve uçak atama stratejilerine yönelik yeni çözüm yaklaşımları sunarak literatürdeki boşluğu doldurmaktadır. Ayrıca, yolcu dinamiklerini ve planlama ihtiyaçlarını daha iyi yakalamak için hem mevcut hem de yeni rotalar için farklı matematiksel modeller ve çözüm yaklaşımları önerilmektedir. Bu tez mevcut rota çizelgelemesi kapsamında, havayolundaki talebin mevcut kapasitenin üzerine çıktığı durumlarda isteğe bağlı ek uçuşlar ekleyerek mega aktarma havalimanındaki kalkışlarını ve uçak atamalarını dinamik olarak ayarlayan iki matematiksel model ve üç sezgisel yaklaşım önerilmektedir. İlk matematiksel model, bekleme süresi ve operasyonel maliyeti en aza indirmeyi hedeflemektedir. İkinci matematiksel model ise ek uçuşlar için uçak kullanımını da modele dahil ederek bu yapıyı genişletmektedir. Uygulanabilir zaman çizelgeleri oluşturmak amacıyla üç sezgisel yöntem geliştirilmiştir: OFWT (bekleme süresi minimizasyonu), OFWR (bekleme süresi ve koltuk kullanım oranının dengelenmesi) ve OFWS (yerde uçaklar arası ayrım süresi ve yerde kalma süresi kısıtlarının uygulanması). Sayısal analiz sonuçları; koltuk kullanım oranı ile bekleme süresi dengesinin sınırlı bir iyileştirme sağladığını ancak yerde uçaklar arası ayrım süresi ve yerde kalma süresi kısıtlarının, zaman çizelgesi ve uçak atamaları üzerinde önemli etkileri olduğunu göstermektedir. Bu sezgisel yöntemler, mevcut zaman çizelgesindeki mega aktarma havalimanındaki gelen uçuşlara müdahale etmeksizin hava yollarına rehberlik edebilecek uygulanabilir çizelgeler üretmektedir. Bu sayede ek operasyonel güçlüklerin ortaya çıkması önlenmektedir. Bu tez yeni rota çizelgelemesi kapsamında, haftalık uçuş frekanslarını, kalkış saatlerini, uçak tiplerini belirlemek ve yolcuları uygun uçuşlara atamak için bir matematiksel model ve üç çözüm yaklaşımı önerilmektedir. Bu kararlar birbiriyle ilişkilidir ve bütünleşik bir kapsamda planlanmalıdır. ISDFA problemi çerçevesinde eşzamanlı olarak karara bağlanmaya çalışılmaktadır. Zamanı ayrıntılı düzeyde modellemek, yüksek hesaplama karmaşıklığına neden olduğundan, üç farklı çözüm yöntemi geliştirilmiştir: haftalık matematiksel modeli günlük alt problemlere bölen Çok Periyotlu Model (MPM); özelleştirilmiş kromozom yapısı, yerel arama ve mutasyon içeren Genetik Algoritma (GA); ve probleme özgü üç farklı başlangıç çözüm algoritması ile dört farklı yok etme operatörünü içeren Büyük Komşuluk Araması (LNS). Dünyanın en büyük havayollarından birinin mega aktarma havalimanındaki gerçek uluslararası gelen uçuş verileri kullanılarak yapılan sayısal analizler, sunulan modellerin dört farklı yeni rota için geçerliliğini ortaya koymaktadır. MPM, talebin öğle saatlerinde zirve yaptığı durumlarda rekabetçi performans sergilemektedir, çünkü bu senaryoda günler arası yolcu dinamiklerinin etkisi sınırlıdır. GA, yolcu atamaları ile bekleme süresi arasında denge kurarak rekabetçi bir uçuş çizelgesi üretmektedir. LNS, her iki yönteme kıyasla daha iyi performans göstererek bazı rotalarda optimal çözümler üretmektedir. Ancak bunun karşılığında, önemli ölçüde daha uzun bir model çalışma süresi gerektirmektedir. Bu yaklaşımlar, havayolu karar vericilerinin havayolu karlılığını ve yolcu bekleme sürelerini göz önünde bulundurarak çeşitli senaryoları değerlendirmelerini sağlar. Çizelgeleme öncelikleri zaman içinde değişebileceğinden, modeller yeni rota çizelgelemesinde farklı stratejik konuların ele alınmasında kullanılabilir.
Citation - Scopus: 2
Whale Optimization Algorithm for Airport Gate Assignment Problem
(Springer Science and Business Media Deutschland GmbH, 2023) Mert Paldrak; Mustafa Arslan Ornek; Paldrak, Mert; Örnek, Mustafa Arslan; N.M. Durakbasa , M.G. Gençyılmaz
In view of the rapid increase in the volume of air traffic optimization of airport management has recently gained a great deal of attention to be able to increase the airport capacity and efficiently use scarce resources namely gates. Improper assignment of gates causes flight delays inefficient usage of scarce resources customers’ dissatisfaction and other domino effects. Generally a typical hub-and-spoke handles hundreds of flights every day. Considering this the gate assignment problem (GAP) addresses the issue of maximizing the usage of gates equipped with aerobridges namely bridge-equipped gates. Due to the numerous flights and gates involved in the problem it is often impractical to solve GAP with optimality in a reasonable amount of computational time. Consequently novel nature-inspired heuristics have been proposed to generate good solutions to AGAP. In this study we employ Whale Optimization Algorithm (WOA) which is one of the recently developed swarm-based metaheuristics to find good solutions to complex GAP. The proposed method assigns scheduled flights to bridge-equipped gates based on both total flight-to-gate assignment utility and use of apron gates. In order to demonstrate the efficiency of the algorithm some instances with different sizes are generated and the results obtained by using CPLEX Studio IDE optimizer and WOA are compared with respect to solution quality and computational time. To ameliorate the solution quality we proposed two local search procedures embedded in WOA. To the best of our knowledge WOA has never been applied to GAP so far. Thus the chief contribution of this study is to apply such novel swarm-based metaheuristic namely WOA to GAP. Comparison of the results with the optimal schedules has allowed us to demonstrate the power of the proposed algorithm. © 2023 Elsevier B.V. All rights reserved.
Yalın üretı̇m planlama ve kontrol sı̇stemı̇ uygulaması
(2023) Karakütük, Sadık Serhat; Örnek, Mustafa Arslan
Companies use different production policies to ensure that customer demands are met promptly. Monitoring the effectiveness of these policies requires considering several key performance indicators related to production control and management. These indicators include On-Time Delivery (OTD), Overall Equipment Efficiency (OEE) for machines or production lines, optimizing work-in-progress (WIP) inventory levels between workstations, prioritizing customer orders based on their requirements for enhanced customer satisfaction and minimizing backlog. This thesis analyses a real-life production management challenge where lean production techniques are applied to improve customer delivery rates and plan manufacturing orders. Currently, semi-finished materials are managed under a Make-to-Stock policy. The identified challenges include suboptimal customer service levels, elevated WIP levels between operations, and reduced production efficiency. To address these issues, a hybrid pull and push production planning system was developed, aiming to optimize the objectives of a practical manufacturing company. The company aims to enhance efficiency (OTD, OEE, and customer satisfaction) by decreasing setup times, reducing WIP and backlog levels, and improving service by minimizing order tardiness. The problem is formulated using goal programming and mathematical programming methods that align with the company's production process objectives. An algorithm based on the simulated annealing algorithm and heuristic methods is proposed to solve the problem for realistic sizes. The computational performance of the model and algorithm is evaluated using randomly generated problem sets. A direct comparison between the mathematical model and the algorithm demonstrates the proposed algorithm's efficiency in resolving real-world problems. Furthermore, computational analysis results indicate that the proposed algorithm satisfactorily addresses the related real-world problem.