İş birlikli ana dağıtım üssü ağı tasarımı / Ecem Saygın; thesis advisor Salih Tekin.

Tez (Doktora Tezi)--TOBB ETÜ Fen Bilimleri Enstitüsü Mart 2025

Lojistik alanında iş birliği yaklaşımı, sadece maliyet tasarrufu sağlanması açısından değil aynı zamanda karbon ayak izinin azaltılması açısından da etkili bir araçtır. ADÜ ağları, akışları birleştirerek ölçek ekonomilerinden faydalanılmasını esas alır. ADÜ ağları ile üretim zincirinin aynı seviyesinde faaliyet gösteren rakip firmalar arasındaki iş birliğini ifade eden yatay iş birliği yaklaşımlarının birleştirilmesi ise, iş birliği yaklaşımının ADÜ ağlarında ölçek ekonomilerinden yararlanılmasında etkiyi arttırması gibi çeşitli ekonomik ve çevresel avantajları beraberinde getirir. Bu çalışmada, iş birlikli ADÜ ağlarına ilişkin problem iş birlikli oyun kuramı çerçevesinde ele alınmış ve söz konusu iş birlikli oyunun çekirdeğinin boş olabileceği, yani bütçe dengeli ve stabilite koşullarının sağlandığı bir maliyet dağıtımının var olmayabileceği gösterilmiştir. Söz konusu problemin iş birlikli oyun kuramı çerçevesinde ele alınarak bütçe dengeli ve stabil bir çözümün her zaman var olmayabileceğinin gösterilmesi çalışmanın temel katkıları arasında yer almaktadır. İş birliği kapsamındaki ortak maliyetlerin dağıtımı için çeşitli maliyet dağıtımı yöntemleri kullanılmıştır. Söz konusu yöntemler, iş birlikli oyunun özelliklerini ortaya koymak amacıyla kapsamlı deneysel çalışmalar gerçekleştirilerek incelenmiştir. Deneysel çalışmalar, hem rassal olarak üretilmiş veriler kullanılarak hem de literatürde yer alan ADÜ yer seçimi veri setlerinin ele alınan probleme uyarlanması ile gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, ele alınan iş birlikli ADÜ ağı probleminin ve maliyet dağıtımı yöntemlerinin performans karşılaştırmasının detaylı gösterimi için bir vaka analizi gerçekleştirilmiştir. Son olarak, nucleolus, Shapley value ve en düşük çekirdek maliyet dağıtımı yöntemlerinin performansları, göreceli tasarruflar, stabilite kavramı ve koalisyon memnuniyet değerleri gibi farklı eşitlik ölçütleri kullanılarak değerlendirilmiştir. Bu çalışma, ADÜ ağı tasarımında iş birliğinin etkisinin ölçülmesi ve lojistik operasyonların maliyetleri ile olumsuz çevresel etkilerinin azaltılmasıyla daha verimli ve sürdürülebilir lojistik operasyonlarının oluşturulmasına katkı sağlamayı amaçlamaktadır.

Collaboration in logistics is an effective tool not only for cost savings but also for reducing the carbon footprint. Hub networks take advantage of scale economies by bundling flows. Merging hub networks through horizontal collaboration unlocks further economic and environmental advantages. We consider the problem of designing a collaborative hub network as a cooperative game and show that the core of the game might be empty, meaning that a budget-balanced and stable cost allocation does not exist. Our key novelty lies in formulating this design problem as a cooperative game and demonstrating the potential absence of a fair and stable solution. Various game theoretical approaches are used for the allocation of joint costs due to the collaboration. Each approach is also tested through extensive numerical experiments to gain insight into the features and behavior of the corresponding cost allocation game. These experiments are conducted on both randomly generated and also real-world hub location instances. Achieving a stable and also fair cost allocation among collaborators is critical for the future of the organization. In addition, a case study is conducted to illustrate the collaborative hub network problem and the performance comparison of cost allocation methods. Finally, we compare the performance of the nucleolus, the Shapley value and the least core cost allocation methods based on different fairness measures such as relative savings, stability concepts and coalition satisfaction. This work ultimately paves the way for more efficient and sustainable logistics operations by measuring the value of collaboration in hub network design and minimizing the operating costs and also environmental footprint of the logistics industry.