Lineaarinen optimointi osana metsähakkeen toimituslogistiikan suunnittelua ja kehittämistä
Parhiala, Tomi (2022)
Diplomityö
2022
School of Engineering Science, Tuotantotalous
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2022121371033
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2022121371033
Tiivistelmä
Fossiilisten polttoaineiden korvaaminen uusiutuvalla energialla edellyttää ympäristön kannalta kestäviä, taloudellisesti kannattavia ja toimitusvarmoja vaihtoehtoja. Kansallisten ilmasto- ja energiatavoitteiden täyttyminen on riippuvainen metsähakkeen pitkän aikavälin saatavuuden varmistamisesta kilpailukykyisellä hinnalla ja laadulla. Kustannustehokkaan toimitusketjun todettiin olevan kriittinen tekijä metsähakkeen käytön kannattavuuden edistämisessä.
Tässä tutkimuksessa tarkastellaan metsähakkeen toimituslogistiikan matemaattista optimointia. Työn tavoitteena on tunnistaa toimittajan näkökulmasta optimoinnin avulla saavutetut hyödyt metsähakkeen toimitusketjussa, ja arvioida optimointimallin käytettävyyttä osana tutkimuksen kohdeyrityksen logistiikan suunnittelua.
Tutkimus koostuu teoriaosasta ja empiirisestä osasta. Tutkimuksen alkuosio keskittyy tarkastelemaan metsähakkeen toimitusketjun rakennetta, käytännön rajoitteita sekä arvoketjua. Arvoketjusta tunnistetaan logistiikan olennaiset kustannus- ja laatutekijät. Lisäksi käsitellään lineaarisen ohjelmoinnin menetelmiä metsähakkeen toimituslogistiikan mallintamiseksi. Tutkimuksen jälkimmäinen osio on kaksiosainen empiirinen tarkastelu, jossa ensin määritellään lineaarinen optimointimalli metsähakkeen logistiikan mallinnukseen, ja analysoidaan sitten mallin optimaalista ratkaisua.
Tulosten perusteella voidaan sanoa lineaarisella optimoinnilla saavutettavan merkittäviä hyötyjä metsähakkeen logistiikkakustannuksissa. Optimoinnin hyödyt perustuvat keskimääräisen toimitusetäisyyden lyhentämiseen tehostamalla alueellisen tarjonnan hyödyntämistä ja minimoimalla risteäviä materiaalivirtoja. Tulosten perusteella voidaan todeta lineaarisen optimointimallin soveltuvan kotimaisen metsähakkeen toimituslogistiikan taktisen tason suunnittelussa käytettäväksi työkaluksi. Optimoinnille havaittiin lisäksi käyttökohteita skenaarioanalyysissa ja taloudellisessa sekä operatiivisessa ennustamisessa. Jatkotutkimusaiheiksi tunnistettiin urakointiverkoston kapasiteetin ja välisiirtojen sisällyttäminen osaksi optimointimallia. Replacing fossil fuels with renewable energy requires environmentally sustainable, economically viable and reliable alternatives. Meeting national climate and energy goals depends on ensuring the long-term availability of wood chips at a competitive price and quality. A cost-effective supply chain was found to be a critical factor in promoting the profitability of utilizing wood chips.
This thesis examines the mathematical optimization of wood chip logistics. The goal of this study is to identify the benefits achieved through optimization in the supply chain of wood chips. In addition, the usability of the optimization model as a part of logistics planning is evaluated by applying it in a real-world case at the target company of this study.
The thesis consists of a theoretical part and an empirical part. The first part focuses on examining the supply chain’s structure, practical constraints and value chain. The essential cost and quality factors of logistics are identified from the value chain. In addition, linear programming methodology for modelling wood chip logistics is discussed. The last part of the study is a two-part empirical examination, where first a linear optimization model for wood chip logistics modelling is defined, and the optimal solution is then analyzed.
Based on the results linear optimization achieves significant benefits in the logistics costs of forest chips. The benefits of optimization are based on shortening the average delivery distance by improving the utilization of regional supply and minimizing intersecting material flows. Based on the results, it is concluded that a linear optimization model is suitable tool in tactical level planning of wood chip logistics. In addition, applications for optimization are found in scenario analysis and both in financial and operational forecasting. The inclusion of contractor network capacity and intermediate transfers to terminals as a part of the optimization model were identified as further research topics.
Tässä tutkimuksessa tarkastellaan metsähakkeen toimituslogistiikan matemaattista optimointia. Työn tavoitteena on tunnistaa toimittajan näkökulmasta optimoinnin avulla saavutetut hyödyt metsähakkeen toimitusketjussa, ja arvioida optimointimallin käytettävyyttä osana tutkimuksen kohdeyrityksen logistiikan suunnittelua.
Tutkimus koostuu teoriaosasta ja empiirisestä osasta. Tutkimuksen alkuosio keskittyy tarkastelemaan metsähakkeen toimitusketjun rakennetta, käytännön rajoitteita sekä arvoketjua. Arvoketjusta tunnistetaan logistiikan olennaiset kustannus- ja laatutekijät. Lisäksi käsitellään lineaarisen ohjelmoinnin menetelmiä metsähakkeen toimituslogistiikan mallintamiseksi. Tutkimuksen jälkimmäinen osio on kaksiosainen empiirinen tarkastelu, jossa ensin määritellään lineaarinen optimointimalli metsähakkeen logistiikan mallinnukseen, ja analysoidaan sitten mallin optimaalista ratkaisua.
Tulosten perusteella voidaan sanoa lineaarisella optimoinnilla saavutettavan merkittäviä hyötyjä metsähakkeen logistiikkakustannuksissa. Optimoinnin hyödyt perustuvat keskimääräisen toimitusetäisyyden lyhentämiseen tehostamalla alueellisen tarjonnan hyödyntämistä ja minimoimalla risteäviä materiaalivirtoja. Tulosten perusteella voidaan todeta lineaarisen optimointimallin soveltuvan kotimaisen metsähakkeen toimituslogistiikan taktisen tason suunnittelussa käytettäväksi työkaluksi. Optimoinnille havaittiin lisäksi käyttökohteita skenaarioanalyysissa ja taloudellisessa sekä operatiivisessa ennustamisessa. Jatkotutkimusaiheiksi tunnistettiin urakointiverkoston kapasiteetin ja välisiirtojen sisällyttäminen osaksi optimointimallia.
This thesis examines the mathematical optimization of wood chip logistics. The goal of this study is to identify the benefits achieved through optimization in the supply chain of wood chips. In addition, the usability of the optimization model as a part of logistics planning is evaluated by applying it in a real-world case at the target company of this study.
The thesis consists of a theoretical part and an empirical part. The first part focuses on examining the supply chain’s structure, practical constraints and value chain. The essential cost and quality factors of logistics are identified from the value chain. In addition, linear programming methodology for modelling wood chip logistics is discussed. The last part of the study is a two-part empirical examination, where first a linear optimization model for wood chip logistics modelling is defined, and the optimal solution is then analyzed.
Based on the results linear optimization achieves significant benefits in the logistics costs of forest chips. The benefits of optimization are based on shortening the average delivery distance by improving the utilization of regional supply and minimizing intersecting material flows. Based on the results, it is concluded that a linear optimization model is suitable tool in tactical level planning of wood chip logistics. In addition, applications for optimization are found in scenario analysis and both in financial and operational forecasting. The inclusion of contractor network capacity and intermediate transfers to terminals as a part of the optimization model were identified as further research topics.