Yapay Zeka ile Rota Optimizasyonu Nasıl Çalışır?

Rota optimizasyonu, bir aracın gideceği yolu çizmek değil, birbiriyle çelişen kısıtlar arasında en düşük toplam maliyetli planı seçmektir. Bu ayrım kulağa ince gelir ama sahada her şeyi değiştirir: yalnızca en kısa yolu arayan bir hesap, çoğu zaman en pahalı seferi üretir.

Sebebi basittir. Mesafe, süre ve para aynı yöne çekmez. Otoyol kısadır ama ücretlidir; ücretsiz güzergâh daha uzundur ve daha çok yakıt yakar; en hızlı yol ise ikisinden de pahalı olabilir. Bir güzergâhı "en iyi" yapan şey, o seferde hangi hedefi öne aldığınıza bağlıdır.

Bu yazıda rota optimizasyonunun gerçekte hangi soruyu çözdüğünü, yapay zekânın bu hesabın neresinde durduğunu ve planlayıcı onayının neden yerinde kalması gerektiğini sırasıyla ele alıyoruz.

Rota optimizasyonu en kısa yolu bulmak mıdır?

Hayır. Rota optimizasyonu mesafeyi değil, seferin toplam maliyetini en aza indirmeye çalışır ve mesafe bu maliyetin yalnızca bir bileşenidir. Bir seferi pahalı yapan şey çoğu zaman kat edilen kilometre değil, o kilometreyi kat ederken devreye giren kalemlerdir.

Karayolunda maliyeti oluşturan kalemlerin farklı sürücüleri vardır. Yakıt mesafeyle büyür. Geçiş bedeli, kullanılan otoyolla büyür. Sürücü maliyeti geçen süreyle büyür. Aracın kendisi ise bir kaynaktır: bir seferde kullanıldığı sürece başka bir işe gidemez. Bu dört kalemi tek bir "kısalık" ölçüsüne indirgeyemezsiniz, çünkü biri azalırken diğeri artar.

Optimizasyon problemi tam olarak buradan doğar. Elinizde tek bir hedef olsaydı iş kolay olurdu: en kısa yolu bulan hesap yüzyıllık bir problemdir ve çözülmüştür. Zor olan, birden çok hedefin aynı anda gözetilmesidir. Hangi maliyet kalemlerinin bir seferde toplandığını navlun nasıl hesaplanır yazısında tek tek ele aldık; rota optimizasyonu, o kalemlerin toplamını en aza indiren güzergâh ve sıralamayı arar.

En kısa mesafe neden en düşük maliyet olmuyor?

Çünkü mesafeyi kısaltan güzergâh genellikle ücretli yolları kullanır ve kazanılan kilometre geçiş bedeliyle geri ödenir. Aynı iki nokta arasında otoyol ağırlıklı bir güzergâh ile devlet yolu ağırlıklı bir güzergâh, birbirinden belirgin biçimde ayrışan maliyet toplamları üretir.

Aşağıdaki tablo, planlamada karşınıza çıkan hedeflerin rotayı hangi yöne çektiğini ve hangi hedefle çatıştığını gösteriyor. Tablonun okunma biçimi önemlidir: satırlardan hiçbiri "yanlış" değildir, hepsi meşru hedeflerdir. Sorun, aynı anda hepsini isteyemiyor olmanızdır.

Tabloyu düz cümleye çevirelim. En kısa mesafe hedefi rotayı doğrudan ve otoyol ağırlıklı güzergâha çeker, bu da geçiş bedelini büyütür. En düşük geçiş bedeli hedefi tersine ücretsiz devlet yolu güzergâhına çeker; bu kez mesafe, süre ve yakıt tüketimi büyür. En kısa süre hedefi yüksek hızlı ve kesintisiz güzergâhı seçtirir, geçiş bedelini ve bazı araç sınıflarında tüketimi artırır. Teslim penceresi ise farklı bir mantıkla çalışır: zamanında varışı garantileyen güzergâhı zorunlu kılar ve en ucuz alternatifi hesaba hiç sokmadan eler.

Kalan dört satır da aynı gerilimin başka yüzleridir. Sürücü çalışma ve dinlenme süresi, mola verilebilecek noktaların bulunduğu yolu tercih ettirir ve bu, en kısa güzergâhın sıralamasını bozabilir. Tonaj, gabari ve yol kısıtları aracın fiilen geçebildiği yolu dayatır; bu yol genellikle daha uzundur, bazen de ücretlidir. Boş dönüşü azaltma hedefi aracı dönüş yükünün bulunduğu bölgeye saptırır ve gidiş seferini uzatır. Kullanılan araç sayısını azaltma hedefi ise aynı araca daha çok durak yükler, bu da teslim penceresini ve günlük çalışma süresini zorlar.

Bu yüzden güzergâh kararının sağlıklı verilebilmesi için mesafe ile geçiş bedelinin aynı anda ve gerçek rota üzerinden görünmesi gerekir. Seferi Rota Servisi mesafeyi ve süreyi fiili karayolu güzergâhı üzerinden hesaplar, geçiş bedelini de toplu bir tahminle değil rota üzerindeki gişeleri tek tek çıkararak verir. İki alternatifi karşılaştırabilmenin ön koşulu budur.

Teslim penceresi mesafeyi ne zaman ezer?

Teslim penceresi, varış saatinin kaçırılmasının seferi baştan anlamsız kıldığı her durumda mesafeyi ezer. Randevulu boşaltma yapan bir depoya saat dışında giden araç, en ucuz güzergâhı kullanmış olsa bile o gün boşalamaz ve kazanç ertesi güne devreden bir maliyete dönüşür.

Bu kısıtın matematiksel karşılığı şudur: teslim penceresi bir maliyet kalemi değil, bir elemedir. Maliyet kalemleri birbiriyle takas edilebilir — biraz daha uzun yol, biraz daha az geçiş bedeli. Pencere ise takas kabul etmez; ya tutturursunuz ya tutturamazsınız. Bu yüzden optimizasyon önce pencereye uymayan alternatifleri eler, sonra kalanlar arasında maliyet karşılaştırması yapar.

Sahada en sık karıştırılan nokta da buradadır. Planlayıcı, aracın gecikeceğini gördüğünde çoğu zaman daha hızlı güzergâhı arar; oysa bazı durumlarda çözüm güzergâhta değil sıradadır. Duraklardan birini başka bir araca vermek ya da gezme sırasını değiştirmek, en hızlı yolu seçmekten daha fazla zaman kazandırabilir.

Bekleme süreleri bu tabloyu ayrıca zorlaştırır. Bir tesiste yükleme yarım saat de sürebilir, üç saat de. Bu süre yol hesabında değil kayıtlarda saklıdır ve tutulmadığı sürece hiçbir model onu göremez. Bekleme sürelerini düzenli tutan bir firma, plan yaparken varış saatlerini gerçeğe çok daha yakın tahmin eder.

Boş dönüş neden tek seferin değil rotanın bütününün problemidir?

Boş dönüş, tek bir aracın probleminin değil, o gün çıkan bütün seferlerin birlikte kurduğu bir denge probleminin sonucudur. Bir aracın boş döndüğü koridorda, çoğu zaman başka bir aracın yüklü çıkması gerekiyordur; iki sefer ayrı ayrı bakıldığında bu eşleşme hiç görünmez.

Klasik akış şöyle işler: iş gelir, planlayıcı uygun bir araç bulur, atar; bir sonraki iş gelir, aynı şey tekrarlanır. Her adım tek başına makuldür. Toplamda ortaya çıkan tablo ise nadiren iyidir, çünkü hiçbir adımda bütün resme bakılmamıştır. Otuz işi yirmi araca kafada dağıtmak mümkün değildir ve herkes elindeki ilk mantıklı dağıtımı uygular.

Optimizasyonun gerçek katkısı burada başlar. İşleri tek tek değil hepsini birden ele alır, boş kilometreyi tek seferde değil plan bütününde ölçer ve bir aracın dönüş yolunu başka bir işin gidiş yolu hâline getirebilecek kombinasyonları arar. Bu, elle yapılabilecek bir iş değildir; arama uzayı iş ve araç sayısıyla birlikte hızla büyür.

Şunu açıkça söylemek gerekir: buradan çıkacak kazanç için bir oran vaat edilemez. Kazanç hatta, yük dengesine, müşteri coğrafyasına ve o günkü iş listesine göre değişir. Dönüş yükünün zaten bol olduğu bir hatta iyileşme sınırlı kalır; tek yönlü çalışılan bir koridorda ise fark belirgin olur. Boş dönüşün fiyata nasıl yansıtıldığı ayrı bir konudur ve teklif tarafında ele alınır.

Araç tipi ve tonaj hangi güzergâhları baştan eler?

Araç tipi ve tonaj, optimizasyona girmeden önce alternatiflerin bir kısmını tümüyle devre dışı bırakan sert kısıtlardır. Ağırlık sınırı olan bir köprü, yükseklik kısıtı olan bir alt geçit ya da belirli araç sınıflarına kapalı bir yol, o güzergâhı ucuz olup olmamasından bağımsız olarak listeden çıkarır.

Bu kısıtların iki özelliği vardır. Birincisi, esnetilemezler: maliyet kalemleri arasında takas yapabilirsiniz ama geçemeyeceğiniz bir yoldan geçemezsiniz. İkincisi, araca özgüdürler; aynı iki nokta arasında bir panelvanın kullanabileceği güzergâh ile bir çekicinin kullanabileceği güzergâh aynı değildir.

Uygulamada en sık yapılan hata, rotayı araçtan bağımsız hesaplamaktır. Genel bir harita üzerinde çıkarılan güzergâh, aracın sınıfını bilmediği için ağır ticari araca kapalı bir yolu önerebilir. Aynı şekilde geçiş bedeli de araç sınıfına göre değişir; panelvan için hesaplanan bir geçiş bedeli, çekici için verilen teklife konulduğunda maliyet baştan yanlış kurulmuş olur.

Çok duraklı seferde durak sırası neden güzergâhtan önemlidir?

Çok duraklı bir seferde toplam maliyeti belirleyen şey seçilen yol değil, durakların gezilme sırasıdır. İki nokta arasındaki alternatif güzergâhlar arasındaki fark sınırlıdır; aynı durakların farklı sıralarla gezilmesi arasındaki fark ise kat kat büyüktür.

Bunun sebebi olasılık sayısındadır. Duraklar arttıkça olası sıralamaların sayısı hızla büyür ve bu büyüme, elle denenerek taranamayacak bir boyuta çok erken ulaşır. Beş duraklı bir dağıtımda planlayıcı gözüyle birkaç makul sıra denenebilir; on beş duraklı bir günde bu tümüyle imkânsızdır ve seçilen sıra, en iyi sıra değil ilk akla gelen sıradır.

Yanlış sıranın bedeli görünmez şekilde ödenir. Araç aynı bölgeye iki kez girer, geri dönüşler yapar, gün içinde ikinci turu yetiştiremez. Hiçbiri hata olarak kayda geçmez; sefer tamamlanmıştır, teslimatlar yapılmıştır. Yalnızca gereğinden fazla kilometre ve gereğinden fazla saat harcanmıştır.

Teslim pencereleri sıralamayı ayrıca kısıtlar. Sabah randevusu olan bir müşteri, coğrafi olarak en mantıklı sırayı bozabilir; öğleden sonra kapanan bir depo, kendisinden sonraki bütün durakları öne çekmeye zorlayabilir. Bu yüzden çok duraklı planlamada önce sıra çözülür, güzergâh ondan sonra gelir.

Yapay zekâ bu hesabı nasıl kuruyor?

Yapay zekâ, güzergâhı "bilmez"; her seçeneğe bir maliyet yazar, kısıtlara uymayanları eler ve kalan kombinasyonlar arasında en düşük toplamı arar. Mekanizma dört adımda işler ve hiçbirinde sihir yoktur.

1. Kısıtlar tanımlanır. Tonaj, gabari, araç sınıfı, teslim penceresi, sürücü çalışma süresi ve müşteriye özel koşullar yazılır. Bu adımda alternatiflerin bir kısmı baştan elenir.
2. Her seçeneğe maliyet yazılır. Mesafe, süre, geçiş bedeli ve aracın meşgul kalacağı zaman ortak bir ölçüye çevrilir; böylece farklı türde kalemler karşılaştırılabilir hâle gelir.
3. Kombinasyonlar taranır. Hangi iş hangi araca, hangi durak hangi sıraya girdiğinde toplam maliyetin düştüğü aranır. Aranan şey tek bir güzergâh değil, bütün günün dağılımıdır.
4. Geçmiş kayıtlardan süreler öğrenilir. Bir tesiste yüklemenin fiilen ne kadar sürdüğü, bir koridorun hangi saatte yavaşladığı geçmiş seferlerden okunur ve tahminler buna göre düzeltilir.

Dördüncü adım, sistemin zamanla iyileşen tarafıdır ve tümüyle veriye bağlıdır. Bekleme süreleri kaydedilmiyorsa model onları öğrenemez; varış ve ayrılış saatleri tutulmuyorsa tahmin hep kitabi kalır. Bu yüzden optimizasyonun kalitesi, kurulan algoritmadan çok firmanın kendi kayıt düzenine bağlıdır. Verilerin dağınık dosyalarda tutulduğunda ne olduğunu Excel ile nakliye takibi nerede tıkanır yazısında ele aldık.

Buradan çıkan pratik sonuç şudur: sefer, araç ve müşteri bilgisinin tek yerde durduğu bir nakliye programı, optimizasyonun ön koşuludur. Kısıtlar sistemde tanımlı değilse model onları gözetemez; geçmiş süreler kayıtlı değilse tahminler düzelmez. Yapay zekâyı bir eklenti gibi düşünmek yerine, kayıt düzeninin üzerine kurulan bir katman olarak düşünmek daha doğrudur.

Yapay zekâ neyi yapamaz ve planlayıcı onayı neden kalmalı?

Yapay zekâ, modele girmeyen hiçbir şeyi hesaba katamaz — ve operasyonun önemli bir kısmı hiçbir zaman modele girmez. Bir müşterinin belirli bir sürücüyle çalışmak istememesi, bir tesiste bugün sayım olması, sürücünün bölgeyi yıllardır tanıması ya da bir işin sözle verilmiş bir taahhüde bağlı olması hiçbir alanda yazmaz.

Aşağıdaki tablo, hesabın hangi kısmının makineye, hangi kısmının insana ait olduğunu ayırıyor.

Satırları tek tek okuyalım. Mesafe ve süreyi model gerçek güzergâh üzerinden hesaplar; tahminin o hat için gerçekçi olup olmadığını ise hattı bilen kişi söyler. Geçiş bedelini model rota üzerindeki gişeleri araç sınıfına göre toplayarak bulur; bu bedelin müşteriye yansıtılıp yansıtılmayacağı ticari bir karardır. Durak sırasında model kısıtlara uyan seçenekleri üretir, hangi müşterinin önce görülmesi gerektiğini ise ilişkiyi bilen kişi belirler. Araç ve iş eşleşmesinde model tonaj, hacim ve yol kısıtlarına uyan araçları listeler; o müşteriye hangi sürücünün gideceği ayrı bir sorudur.

Kalan üç satır da aynı ayrımı sürdürür. Bekleme süresini model geçmiş kayıtlardan ortalama olarak çıkarır; o tesiste bugün sayım, kampanya ya da vardiya değişikliği olduğunu yalnızca insan bilir. Boş dönüşte model plan bütünündeki boş kilometreyi ölçer; dönüş yükünü beklemenin o iş için değip değmeyeceğine planlayıcı karar verir. Alternatif planda model kısıt değiştiğinde dağılımı yeniden hesaplar; planın uygulanması, değiştirilmesi ya da tümüyle reddedilmesi ise insanın elinde kalır.

Bu yüzden doğru kurgu, önerinin plan olarak sunulmasıdır: hangi araç, hangi işler, hangi sırayla ve neden. Gerekçe görünür olduğunda planlayıcı planı okuyabilir, tek bir satırı değiştirebilir ya da tümüyle reddedebilir. Uygulamadan sonra geri alınabilmesi de aynı mantığın parçasıdır — kararın sahibi hâlâ insandır.

Aynı yaklaşım teklif tarafında da geçerlidir. Fiyatı model kurar, kabul edilebilir olup olmadığına satış karar verir; bunun nasıl işlediğini yapay zekâ ile teklif hazırlama yazısında ele aldık. Her iki durumda da yapay zekânın işi hesaplamak, insanın işi karar vermektir. Bu ayrımı koruyan bir nakliye programı gündelik işi hafifletir; ayrımı silen bir sistem ise planlayıcıyı sistemin hatalarını düzeltmekle meşgul eder.

Rota optimizasyonu en kısa yolu bulmak mıdır?

Hayır. Rota optimizasyonu mesafeyi değil, seferin toplam maliyetini en aza indirmeye çalışır; mesafe bu maliyetin yalnızca bir bileşenidir. Aynı iki nokta arasında otoyol ağırlıklı güzergâh daha kısa ve daha hızlıdır ama geçiş bedeli taşır; devlet yolu güzergâhı geçiş bedeli üretmez ama daha uzundur, daha çok yakıt yakar ve sürücüyü daha uzun süre yolda tutar. Hangisinin doğru olduğu, o seferde neyin öne alındığına bağlıdır. Teslim saati kritikse süre, marj darsa geçiş bedeli, araç kıtlığı varsa aracın ne zaman serbest kalacağı belirleyici olur. Optimizasyonun işi bu hedeflerden birini seçmek değil, hepsini aynı anda gözeten bir plan üretmektir.

En kısa rota neden en ucuz rota olmayabilir?

Çünkü mesafeyi kısaltan güzergâh genellikle ücretli yolları kullanır ve kazanılan kilometre geçiş bedeliyle geri ödenir. Karayolunda üç ana kalem farklı yönlere çeker: yakıt mesafeyle, geçiş bedeli kullanılan otoyolla, sürücü maliyeti ise geçen süreyle büyür. Ücretsiz güzergâha kaydığınızda geçiş bedeli sıfırlanır ama mesafe ve süre uzar; otoyola geçtiğinizde süre kısalır ama geçiş bedeli devreye girer. Doğru karar, bu üç kalemi aynı hesapta toplayıp karşılaştırmakla verilir. Kalemleri tek tek toplamadan verilen karar, güzergâh seçimi değil alışkanlıktır.

Yapay zekâ boş dönüşü nasıl azaltır?

Tek bir seferi değil, aynı gün içindeki bütün seferleri birlikte değerlendirerek. Boş dönüş tek bir aracın problemi gibi görünür ama çözümü rotanın bütününde saklıdır: bir aracın boş döndüğü koridorda başka bir aracın yüklü çıkması gerekiyordur. İşler tek tek ve geldikleri sırayla araçlara dağıtıldığında bu eşleşme hiç kurulamaz, çünkü kimse otuz işi yirmi araca aynı anda bakarak dağıtmaz. Optimizasyonun katkısı burada başlar: işleri tek tek değil, hepsini birden ele alır ve boş kilometreyi tek seferde değil plan bütününde ölçer. Kesin bir kazanç oranı vaat edilemez; kazanç hatta, yük dengesine ve o günkü iş listesine göre değişir.

Çok duraklı seferde durak sırası neden önemlidir?

Çünkü çok duraklı bir seferde toplam maliyeti belirleyen şey seçilen yol değil, durakların hangi sırayla gezildiğidir. Beş duraklı bir seferde durakları farklı sıralarla gezmenin çok sayıda olasılığı vardır ve bunların arasındaki fark, iki alternatif güzergâh arasındaki farktan çok daha büyüktür. Yanlış sıra aracı aynı bölgeye iki kez sokar, geri dönüşler yaptırır ve gün içinde ikinci bir turu imkânsız hâle getirir. Teslim penceresi olan duraklar sıralamayı ayrıca kısıtlar: sabah randevusu olan bir müşteri, coğrafi olarak en mantıklı sırayı bozabilir. Bu yüzden çok duraklı planlamada önce sıra, sonra güzergâh çözülür.

Yapay zekânın önerdiği rotayı planlayıcı onayı olmadan uygulamak doğru mu?

Hayır; öneri plan olarak sunulmalı, uygulama kararı planlayıcıda kalmalıdır. Modelin göremediği bilgiler her operasyonda vardır: müşterinin belirli bir sürücüyle çalışmak istememesi, bir tesiste bugün sayım olması, sürücünün bölgeyi tanıması ya da bir işin sözle verilmiş bir taahhüde bağlı olması. Bu bilgilerin çoğu hiçbir kayıtta yazmaz ve yazılsa bile o güne özgüdür. Model kısıtlara uyan en iyi kombinasyonu bulur, planlayıcı ise kısıtların dışında kalan gerçekliği ekler. Doğru kurgu, planın gösterilmesi, gerekçesinin görünmesi ve onaydan sonra da geri alınabilmesidir.