Transportation mode selection for hazardous materials transportation using weighted fuzzy axiomatic design method

Öz

Products classified as hazardous materials are used extensively in various sectors and can be transported from the location where they are produced to their destinations by different methods. Hazardous materials transportation differs from other transportation types due to the chemicals in the content of the products or flammable and explosive materials. For this reason, the alternative that provides the lowest cost or the fastest delivery may not be the best solution for the transport of hazardous materials. Petrol, which is in the hazardous materials class, is transported in higher amounts than other hazardous materials due to it is widely consumed. In this study, a model is proposed to determine the most suitable transportation mode for petroleum. In the proposed model, seven criteria are determined as transportation cost, accident risk, transportation speed, capacity, flexibility, service area and damage cost. The importance weights of the criteria are calculated by the fuzzy AHP method, and alternative transportation modes are evaluated with the weighted fuzzy axiomatic design method considering the criteria. In addition, sensitivity analysis is performed to evaluate the effect of criterion weights on the results. As a result of the study, maritime transport is determined as the most suitable transportation mode for petroleum.

Anahtar Kelimeler

• Hazardous materials transportation
• Petroleum
• Transportation mode
• Fuzzy AHP
• Weighted fuzzy axiomatic design

Tehlikeli madde taşımacılığı için ağırlıklı bulanık aksiyomatik tasarım yöntemi ile nakliye modu seçimi

Öz

Tehlikeli madde sınıfına giren ürünler çeşitli sektörlerde yoğun olarak kullanılmakta olup, üretildikleri lokasyondan hedef noktalarına farklı yöntemlerle taşınabilmektedir. Tehlikeli madde taşımacılığı, ürünlerin içeriğinde yer alan kimyasallar ya da yanıcı ve patlayıcı maddeler sebebiyle diğer taşımacılık türlerinden farklılaşır. Bu nedenle, tehlikeli maddelerin taşınmasında en düşük maliyeti ya da en hızlı teslimatı sağlayan alternatif en iyi çözüm olmayabilir. Tehlikeli madde sınıfında yer alan petrol, yaygın olarak tüketilmesi sebebiyle diğer tehlikeli maddelere göre daha yüksek miktarda taşınmaktadır. Bu çalışmada, petrol taşımacılığında en uygun nakliye modunun belirlenmesine yönelik bir model önerilmiştir. Önerilen modelde, taşıma maliyeti, kaza riski, ulaştırma hızı, kapasite, esneklik, hizmet alanı ve hasar maliyeti olmak üzere yedi ölçüt belirlenmiştir. Ölçütlerin önem ağırlıkları bulanık AHP metodu ile hesaplanmış ve bu ölçütler dikkate alınarak alternatif taşıma modları ağırlıklı bulanık aksiyomatik tasarım yöntemi ile değerlendirilmiştir. Ayrıca ölçüt ağırlıklarının sonuçlara olan etkisini değerlendirmek üzere duyarlılık analizi yapılmıştır. Yapılan çalışma sonucunda, petrolün nakliyesi için en uygun mod olarak denizyolu taşımacılığı belirlenmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Tehlikeli madde taşımacılığı
• Petrol
• Nakliye modu
• Bulanık AHP
• Ağırlıklı bulanık aksiyomatik tasarım

Kaynakça

1. [1] T.C. Ulaştırma ve Altyapı Bakanlığı. “Tehlikeli Maddelerin Havayoluyla Taşınması Hakkında Yönetmelik”. https://www.mevzuat.gov.tr/File/GeneratePdf?mevzuat No=24512&mevzuatTur=KurumVeKurulusYonetmeligi& mevzuatTertip=5 (26.06.2020).
2. [2] Güleryüz D, Özden E. “The prediction of Brent crude oil trend using LSTM and Facebook Prophet”. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, 201(9), 1-9, 2020.
3. [3] Ke GY, Zhang H, Bookbinder JH. “A dual toll policy for maintaining risk equity in hazardous materials transportation with fuzzy incident rate”. International Journal of Production Economics, 227, 107650, 2020.
4. [4] Ghaderi A, Burdett RL. “An integrated location and routing approach for transporting hazardous materials in a bimodal transportation network”. Transportation Research Part E: Logistics and Transportation Review, 127, 49-65, 2019.
5. [5] Küçük Ö, Bali Ö. “Tehlikeli maddelerin çok modlu taşınması için bir model önerisi”. Savunma Bilimleri Dergisi, 15(2), 73-105, 2016.
6. [6] Suh NP. The Principles of Design. 1st ed. New York, USA, Oxford University Press, 1990.
7. [7] Suh NP. Axiomatic Design Advances and Applications. 1st ed. New York, USA, Oxford University Press, 2001.
8. [8] Kulak O, Kahraman C. “Fuzzy multi-attribute selection among transportation companies using axiomatic design and analytic hierarchy process”. Information Sciences, 170(2-4), 191-210, 2005.

9. [9] Kulak O, Kahraman C. “Multi-attribute comparison of advanced manufacturing systems using fuzzy vs. crisp axiomatic design approach”. International Journal of Production Economics, 95(3), 415-424, 2005.
10. [10] Özel B, Özyörük B. “Bulanık aksiyomatik tasarım ile tedarikçi firma seçimi”. Gazi Üniversitesi MühendislikMimarlık Fakültesi Dergisi, 22(3), 415-423, 2007.
11. [11] Murat YŞ, Kulak O. “Ulaşım ağlarında bilgi aksiyomu kullanılarak güzergah (rota) seçimi”. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 11(3), 425-435, 2005.
12. [12] Celik M, Kahraman C, Cebi S, Er ID. “Fuzzy axiomatic design-based performance evaluation model for docking facilities in shipbuilding industry: The case of Turkish shipyards”. Expert Systems with Applications, 36(1), 599-615, 2009.
13. [13] Kahraman C, Kaya I, Cebi S. “A comparative analysis for multiattribute selection among renewable energy alternatives using fuzzy axiomatic design and fuzzy analytic hierarchy process”. Energy, 34(10), 1603-1616, 2009.
14. [14] Kahraman C, Çebi S. “A new multi-attribute decision making method: Hierarchical fuzzy axiomatic design”. Expert Systems with Applications, 36(3), 4848-4861, 2009.
15. [15] Büyüközkan G, Arsenyan J, Ertek G. “Evaluation of elearning web sites using fuzzy axiomatic design based approach”. International Journal of Computational Intelligence Systems, 3(1), 28-42, 2010.
16. [16] Maldonado A, García JL, Alvarado A, Balderrama CO. “A hierarchical fuzzy axiomatic design methodology for ergonomic compatibility evaluation of advanced manufacturing technology”. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 66(1-4), 171-186, 2013.
17. [17] Kannan D, Govindan K, Rajendran S. “Fuzzy axiomatic design approach based green supplier selection: A case study from Singapore”. Journal of Cleaner Production, 96, 194-208, 2015.
18. [18] Akman G, Alkan A. “İzmit kent içi ulaşımda alternatif toplu taşıma sistemlerinin aksiyomlarla tasarım yöntemi ile değerlendirilmesi”. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 22(1), 54-63, 2016.
19. [19] Chen X, Li Z, Fan ZP, Zhou X, Zhang X. “Matching demanders and suppliers in knowledge service: A method based on fuzzy axiomatic design”. Information Sciences, 346-347, 130-145, 2016.
20. [20] Khandekar AV, Chakraborty S. “Application of fuzzy axiomatic design principles for selection of nontraditional machining processes”. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 83(1-4), 529-543, 2016.
21. [21] Güngör F. “Sızdırmaz conta malzemesinin aksiyomatik tasarım medoduyla seçilmesi”. El-Cezeri Fen ve Mühendislik Dergisi, 4(1), 1-10, 2017.
22. [22] Zheng P, Wang Y, Xu X, Xie SQ. “A weighted rough set based fuzzy axiomatic design approach for the selection of AM processes”. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 91(5-8), 1977-1990, 2017.
23. [23] Batur GD, Özyörük B. “Aksiyomatik tasarım ile tedarikçi seçimi: Bebek maması üretimi”. Bilişim Teknolojileri Dergisi, 11(2), 195-201, 2018.
24. [24] Kahraman C, Cebi S, Cevik S, Oztaysi B. “A novel trapezoidal intuitionistic fuzzy information axiom approach: An application to multicriteria landfill site selection”. Engineering Applications of Artificial Intelligence, 67, 157-172, 2018.
25. [25] Awasthi A, Omrani H. “A goal-oriented approach based on fuzzy axiomatic design for sustainable mobility project selection”. International Journal of Systems Science: Operations and Logistics, 6(1), 86-98, 2019.
26. [26] Çelik K, Pehlivanoğlu HE, Avcı S, Aladağ Z. “Aksiyomlarla tasarım yöntemi ile genleştirilmiş polistiren sert köpük boncuk hammaddesi seçimi”. Endüstri Mühendisliği Dergisi, 31, 32-43, 2020.
27. [27] Demirci A. “Lojistik tedarikçi seçiminde aksiyomatik tasarım tekniği uygulaması”. International Journal of Economics, Politics, Humanities & Social Sciences, 3(2), 90-105, 2020.
28. [28] Karatas M. “Hydrogen energy storage method selection using fuzzy axiomatic design and analytic hierarchy process”. International Journal of Hydrogen Energy, 45(32), 16227-16238, 2020.
29. [29] Kır M, Uygun Ö, Kır S. “Bulanık aksi̇yomati̇k tasarım ve hedef programlama yaklaşımlarıyla bi̇r ürün tasarımı”. Mühendislik Bilimleri ve Tasarım Dergisi, 8(2), 375-387, 2020.
30. [30] Palabıyık H, Bayındır S, Uygun Ö. “Üniversite tercihinin bulanık aksiyomatik tasarım ile değerlendirilmesi”. Balıkesir Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 22(1), 20-33, 2020.
31. [31] Ulutürk İ, Yurdakul M, İç YT. “Aksiyomatik tasarım yöntemi ile yenilikçi ürün geliştirilmesi”. Politeknik Dergisi, 23(4), 987-1002, 2020.
32. [32] Erkut E, Verter V. “Modeling of transport risk for hazardous materials”. Operations Research, 46(5), 625-642, 1998.
33. [33] Hwang ST, Brown DF, O’Steen JK, Policastro AJ, Dunn WE. “Risk assessment for national transportation of selected hazardous materials”. Transportation Research Record, 1763(1), 114-124, 2001.
34. [34] Kazantzi V, Kazantzis N, Gerogiannis VC. “Risk informed optimization of a hazardous material multi-periodic transportation model”. Journal of Loss Prevention in the Process Industries, 24(6), 767-773, 2011.
35. [35] Saat MR, Werth CJ, Schaeffer D, Yoon H, Barkan CPL. “Environmental risk analysis of hazardous material rail transportation”. Journal of Hazardous Materials, 264, 560-569, 2014.
36. [36] Yang Q, Chin KS, Li YL. “A quality function deploymentbased framework for the risk management of hazardous material transportation process”. Journal of Loss Prevention in the Process Industries, 52, 81-92, 2018.
37. [37] Huang X, Wang X, Pei J, Xu M, Huang X, Luo Y. “Risk assessment of the areas along the highway due to hazardous material transportation accidents”. Natural Hazards, 93(3), 1181-1202, 2018.
38. [38] Huang B. “GIS-based route planning for hazardous material transportation”. Journal of Environmental Informatics, 8(1), 49-57, 2006.
39. [39] Jassbi J, Makvandi P. “Route selection based on soft MODM framework in transportation of hazardous materials”. Applied Mathematical Sciences, 4(61-64), 3121-3132, 2010.
40. [40] Kwon C. “Conditional value-at-risk model for hazardous materials transportation”. IEEE 2011 Winter Simulation Conference, Phoenix, Arizona, 11-14 December 2011.
41. [41] Kang Y, Batta R, Kwon C. “Generalized route planning model for hazardous material transportation with VaR and equity considerations”. Computers and Operations Research, 43, 237-247, 2014.
42. [42] Hu H, Li X, Zhang Y, Shang C, Zhang S. “Multi-objective location-routing model for hazardous material logistics with traffic restriction constraint in inter-city roads”. Computers and Industrial Engineering, 128, 861-876, 2019.
43. [43] Noureddine M, Ristic M. “Route planning for hazardous materials transportation: Multi-criteria decision-making approach”. Decision Making: Applications in Management and Engineering, 2(1), 66-85, 2019.
44. [44] Saaty TL. The Analytic Hierarchy Process. 1st ed. New York, USA, McGraw-Hill, 1980.
45. [45] Chang D-Y. “Applications of the extent analysis method on fuzzy AHP”. European Journal of Operational Research, 95(3), 649-655, 1996.
46. [46] Büyüközkan G, Kahraman C, Ruan D. “A fuzzy multicriteria decision approach for software development strategy selection”. International Journal of General Systems ISSN:, 33(2-3), 259-280, 2004.
47. [47] Kahraman C, Cebi S, Kaya İ. “Selection among renewable energy alternatives using fuzzy axiomatic design: The case of Turkey”. Journal of Universal Computer Science, 16(1), 82-102, 2010.
48. [48] Kulak O, Durmuşoǧlu MB, Kahraman C. “Fuzzy multiattribute equipment selection based on information axiom”. Journal of Materials Processing Technology, 169(3), 337-345, 2005.
49. [49] Pipeline and Hazardous Materials Safety Administration (PHMSA). “PHMSA Data and Statistics”. https://www.phmsa.dot.gov/data-and-statistics/phmsadata-and-statistics (08.07.2021).
50. [50] Özat Y. Tehlikeli Madde Taşımacılığında Alınacak Önlemler. Yüksek Lisans Tezi, Çankaya Üniversitesi, Ankara, Türkiye, 2018.
51. [51] Kaptanoğlu D, Özok AF. “Akademik performans değerlendirmesi için bir bulanık model”. İTÜDERGİSİ/d, 5(1), 193-204, 2006.
52. [52] US Energy Information Administration. “World Oil Transit Chokepoints”.https://www.eia.gov/international/conten t/analysis/special_topics/World_Oil_Transit_Chokepoint s/wotc.pdf (26.01.2022).