Μοντελοποίηση βέλτιστου συνδυασμού διατάξεων για τη μείωση του κόστους και των εκπομπών CO2 από πλοία μεταφοράς εμπορευματοκιβωτίων

Abstract

Στην παρούσα διπλωματική εργασία επιχειρείται η κατασκευή ενός μαθηματικού μοντέλου το οποίο προσδιορίζει αναλυτικά το ετήσιο λειτουργικό κόστος και τις ετήσιες εκπομπές CO2 για μια ναυτιλιακή εταιρεία που δραστηριοποιείται στην ναυλαγορά Liner με πλοία μεταφοράς εμπορευματοκιβωτίων. Ακολούθως, με την ενσωμάτωση και χρήση γενετικών αλγορίθμων στο μαθηματικό μοντέλο επιχειρείται η βελτιστοποίηση της λειτουργίας της εταιρείας στοχεύοντας στην ελαχιστοποίηση τόσο του ετήσιου λειτουργικού κόστους όσο και των αέριων εκπομπών CO2, με την ταυτόχρονη ικανοποίηση διαφόρων περιορισμών (Pareto Analysis). Εν συνεχεία, τα αποτελέσματα της διαδικασίας βελτιστοποίησης εισάγονται σε ένα διάγραμμα λειτουργικού κόστους - εκπομπών CO2 προκειμένου οι βέλτιστες λύσεις να συνδυαστούν ώστε να παραχθεί μια καμπύλη. Η καμπύλη αυτή ονομάζεται Αποτελεσματικό Μέτωπο Διοξείδίου του Άνθρακα, και περικλείει όλες τις πιθανές λύσεις που μπορούν να προκύψουν από τη διαδικασία βελτιστοποίσης. Τέλος, εξετάζονται διάφορα πιθανά σενάρια ενίσχυσης της περιβαλλοντικής νομοθεσίας και παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των επιπτώσεων τους στο προφίλ λειτουργίας της εταιρείας.

In this thesis, an attempt is made to construct a mathematical model which determines the annual operational cost and annual CO2 emissions for a shipping company active in the Liner freight market with containerships. Subsequently, with the integration of genetic algorithms into the mathematical model, an attempt is made to optimize the company's operations. The goal is to reduce both the company's annual operating expenses as well as the annual CO2 emissions while simultaneously complying with several restrictions (Pareto Analysis). The results of this optimization are then implemented in a total cost - CO2 emissions diagram so that the optimal solutions can be combined for the creation of the curve. This curve is called the CO2 Emissions Efficient Frontier, and it includes all the possible solutions that could be produced by the optimization process. Finally, various possible scenarios for new environmental legislation are examined and the effects of such legislation on the company's operational profil are presented.