Univerzita Palackého v Olomouci Přírodověděcká fakulta katedra geoinformatiky Roman ZBRANEK LOGISTIKA SVOZU ODPADŮ V OLOMOUCI bakalářská práce Vedoucí práce: Mgr. Jan Heisig Olomouc 2010
Prohlašuji, že jsem tuto práci vypracoval samostatně pod vedením Mgr. Jana Heisiga. Všechny použité materiály a zdroje jsou citovány s ohledem na vědeckou etiku, autorská práva a zákony na ochranu duševního vlastnictví. V Olomouci dne 4.8.2010 1
Zadání bakalářské práce: 2
Děkuji vedoucímu bakalářské práce Mgr. Janu Heisigovi za pomoc, poskytnuté materiály a konzultace při zpracování mé bakalářské práce. Dále bych chtěl poděkovat vedoucímu provozovny odpadového hospodářství TS města Olomouce Pavlu Musilovi, vrchnímu mistrovi Josefu Moničovi a řidičům svozových vozidel za odbornou pomoc při tvorbě svozových tras. 3
ÚVOD... 5 1 CÍLE PRÁCE... 6 2 SOUČASNÝ STAV ŘEŠENÉ PROBLEMATIKY... 7 2.1 ODPADOVÉ HOSPODÁŘSTVÍ... 7 2.2 LOGISTIKA... 9 2.3 SPOLEČNOST TECHNICKÉ SLUŽBY MĚSTA OLOMOUCE, A. S.... 12 3. DATA A SOFTWARE... 14 3.1 Síť komunikací... 14 3.2 Adresní body... 16 3.3 Svozová stanoviště a trasy... 17 3.4 SOFTWARE... 17 4 METODY ZPRACOVÁNÍ... 20 4.1 PODKLADOVÁ DATA... 20 4.1.1 Prostorová data... 20 4.1.2 Neprotorová (tematická) data... 21 4.2 ANALÝZY... 21 4.2.1 Problém okružních jízd... 21 4.3 POUŽITÝ SOFTWARE... 22 4.4 POUŽITÉ NÁSTROJE... 23 4.4.1 Address locator a Geokódování adres... 23 4.4.2 Network dataset... 24 4.4.3 Topologie (Topology)... 25 5 POSTUP ZPRACOVÁNÍ... 26 5.1 ÚPRAVA DAT... 26 5.1.1 Vytvoření referenčních dat pomocí Address locator... 27 5.1.2 Spojení dat pomocí geokódování adres... 28 5.1.3 Kontrola topologie... 29 5.1.4 Tvorba síťového datasetu (Network Dataset)... 30 5.2 VIZUALIZACE STÁVAJÍCÍCH SVOZOVÝCH NÁDOB A TRAS... 31 5.3 PRVOTNÍ OPTIMALIZACE (OPTICKÁ)... 32 5.4 OPTIMALIZACE POMOCÍ NEJKRATŠÍ TRASY (NEW ROUTE)... 32 5.5 OPTIMALIZACE ANALÝZOU OBSLUŽNOSTI BODŮ VÍCE AUTY (VEHICLE ROUTING PROBLEM)... 35 6 VÝSLEDKY... 37 7 DISKUZE... 38 8 ZÁVĚR... 40 9 POUŽITÉ ZDROJE... 41 SUMMARY... 44 PŘÍLOHY 4
ÚVOD V 21. století lidská společnost pokračuje ve velmi rychlém rozvoji jak vědy a techniky, tak i způsobu života. Člověk je stále více uspěchaný a jedním z důsledků tohoto způsobu života je i velká produkce odpadů. Jen v České republice je více než třetina vyprodukovaného odpadu domácností odpadem nerecyklovatelným. (7) V dnešní době se problém odpadu začíná dostávat stále více na povrch a snaha o ekonomické a ekologické zpracování je předmětem diskusí na všech úrovních (jak regionální, tak celorepublikové, ale samozřejmě také celosvětové). Mnohá města a instituce zabývající se svozem odpadů si dnes nechávají zpracovávat studie, jak logisticky co nejlépe vyřešit svoz a následné uložení odpadu. V systémech GIS se dají analyzovat právě metody svozu odpadu a je zde možnost optimalizovat svoz tak, aby byl ekonomičtější. A to zejména v dnešní době, kdy stále ještě na svět doléhají následky ekonomické krize. 5
1 CÍLE PRÁCE Cílem bakalářské práce je zpracování dopravních aspektů městské logistiky se zaměřením na svoz odpadů. V rámci práce byla zjištěna dostupnost dat a použitelnost softwaru. Dále jsou zhodnoceny možnosti nasazení v GIS prostředí, obzvláště v oblasti prostorových analýz. V praktické části jsou aplikovány logistické GIS analýzy na příkladu svozu odpadů v Olomouci. V práci je zpracována analýza stávajícího stavu a bude provedena optimalizace svozových tras. Je také provedena vizualizace stávajícího umístění sběrných nádob a vedení aktuálních svozových tras. Dále je sestaven manuál, jak vytvořit a použít síťové analýzy pro potřebu optimalizace svozu odpadů. Je obsažen v kapitole 5. Postup zpracování. Na závěr byla vytvořena geodatabáze s výsledky práce a mapové výstupy. Veškerá vstupní a výstupní data jsou také odevzdána na CD a základní informace o bakalářské práci jsou publikovány na webových stránkách, kde je rovněž jednostránkové resumé v anglickém jazyce. Vytvořené datové sady jsou vyplněny do metainformačního systému MICKA. 6
2 SOUČASNÝ STAV ŘEŠENÉ PROBLEMATIKY 2.1 Odpadové hospodářství V dnešní době je odpadové hospodářství jedno ze zásadních témat, které je potřeba neustále řešit při rozvoji společnosti. S neustále se rozvíjejícím světem (zejména pak průmyslem) roste množství vyprodukovaného odpadu, které je nutno uložit, vytřídit či zrecyklovat. Obzvláště ve vyspělých státech se díky masivně konzumnímu způsobu života vyprodukuje velké množství odpadu, který je potřeba odvézt a zpracovat. Zpravidla je ve vyspělých zemích zavedeno základní třídění odpadu. V České republice není legislativně řešeno třídění komunálního odpadu. Dle zákona č. 185/2001 Sb., o odpadech a o změně některých dalších zákonů je pouze vyřešeno třídění nebezpečného odpadu. Třídění odpadu mohou upravovat obecní vyhlášky. Ty ale zpravidla pouze určují cenu poplatku "za provoz systému shromažďování, sběru, přepravy, třídění, využívání a odstraňování komunálního odpadu". Jedná se tedy o poplatek za komplexní služby, které zahrnují jak vývoz popelnic se směsným odpadem, tak vývoz kontejnerů na tříděný odpad. V Olomouci tento poplatek činí 492 Kč. Třídění odpadu tedy záleží na ekologickém myšlení obyvatelstva. V České republice je zavedeno třídění čtyř druhů odpadu (papír, plasty, sklo a kartony)(8). Pro tyto komponenty jsou v obcích rozmístěny kontejnery, do kterých se odpad vkládá. Dále jsou dnes zřízeny sběrné dvory, kam se vozí ostatní druhy separovaného odpadu, jako například kovy, objemné odpady, elektrotechnika, stavební suť a nebezpečné odpady. U elektroniky, konkrétně například u baterií je možnost také tzv. zpětného odběru, tj. vracení nepoužitelné elektroniky (baterek) zpět do prodejen. Navíc se dnes zavádí třídění tzv. bioodpadu, Dle 33a zákona č. 185/2001 Sb., je bioodpad biologicky rozložitelný odpad - jakýkoliv odpad, který podléhá aerobnímu nebo anaerobnímu rozkladu (větve, listí, tráva, zbytky jídel, čajové sáčky, zbytky ovoce a zeleniny, slupky). 7
Zbývající odpad, který se již nedá vytřídit, se nazývá odpad komunální. Ten není možno třídit ani kompostovat, a tudíž je potřeba jej vyvážet na skládku. Konkrétně pro Olomoucko (Olomouc a okolní obce) byla zřízena skládka tuhého komunálního odpadu v Mrsklesích (10 km východně od Olomouce) (9). Tato skládka funguje již od roku 1992. Dělí se celkem na 8 částí. První a druhá část se používala do roku 1996. Dnes je již rekultivovaná a uvažuje se o jejím znovuobnovení, jelikož se dříve na tuto skládku neukládalo moc ekonomicky a celé tělo skládky je více propadlé, než se očekávalo. A tak bude možno znovu skládku zvyšovat až na úroveň předpokládané výšky. Další části 3-5 jsou plně zaskládány a v současné době se provádí rekultivace těchto částí. Aktuálně je tedy v provozu šestá část skládky. Tato část vzhledem ke své kapacitě vydrží ještě maximálně rok. Pak se začnou zaskládávat části 7 a 8, které se připravují. Nachází se ve volném prostoru mezi částmi 1 a 4. Obr. 1 Vymezení částí skládky odpadu v Mrsklesích (zdroj: www.maps.google.com) 8
Celková rozloha skládky včetně dvou připravovaných částí je něco přes 24 ha. Objemová kapacita skládky (části 3-8) je zhruba 1 410 000 m 3, což odpovídá úložným prostorům 1 903 500 tun odpadu. Každoročně se na skládku v Mrsklesích vyveze mezi 90 000-100 000 tun odpadu. Z toho plyne, že skládka má zajištěnou kapacitu minimálně do roku 2030. V Olomouci se o svoz tuhého komunálního odpadu starají Technické služby města Olomouce (TS). Sváží odpad všech fyzických subjektů a také většiny olomouckých firem. Kromě Technických služeb jsou v Olomouci i další firmy, které svážejí komunální odpad. Na rozdíl od TS však nesvážejí odpad od občanů, ale pouze od firem. Bakalářská práce se zabývá pouze optimalizací svozu odpadu zajišťovanou společností Technické služby města Olomouce. Obr. 2 Letecký pohled na skládku v Mrsklesích (zdroj: www.lohana.cz) 2.2 Logistika Na úvod je třeba si vyjasnit, co znamená slovo logistika. Následující tři definice můžeme najít v knize V. Svobody Doprava jako součást logistických systémů: Logistika je organizace, plánování, řízení a výkon toků zboží vývojem a nákupem počínaje, výrobou a distribucí podle objednávky finálního zákazníka konče tak, aby byly splněny všechny požadavky trhu při minimálních nákladech a minimálních kapitálových výdajích. European Logistics Association - ELA 1991 (Evropské logistické asociace) (4). 9
Logistika je soubor všech činností sloužících k poskytování potřebného množství prostředků s nejmenšími náklady tam a tehdy, kde a kdy je po nich poptávka. Zabývá se všemi operacemi, určujícími pohyb zboží (alokace výroby a skladů, zásob, řízení pohybu zboží ve výrobě, balení, skladování, dodávání odběratelům). International Institut Applied Systems Analyses - IIASA 1986 Logistika uvádí do vztahu zboží, lidi, výrobní kapacity a informace, aby byly na správném místě ve správném čase, ve správném množství, ve správné kvalitě, za správnou cenu. Institute of Logistics, Cambridge 1995 Z hlediska svozu odpadů je logistika v prostředí GIS chápána hlavně jako snaha zajistit nejkratší (v poměru délky a času) a tedy i ekonomicky nejvýhodnější trasy pro svoz. Především jde tedy o optimalizaci časové náročnosti jednotlivých svozových tras, což je úzce spjato se zkrácením délky svozových tras. Pro účely bakalářské práce bylo plánováno využít hlavně aspekty městské logistiky. Ta se oproti meziměstské výrazně liší v hlavních aspektech. Hlavním aspektem logistiky tedy není kvalita silnice (její třída), ale hlavně část města a typ zástavby (šířka ulic, dopravní špička, přeplněnost centra). Sídlištní zástavba - hlavním problémem na sídlištích je jejich přeplněnost auty. Sídliště jsou totiž stará a byla navržena pro mnohem menší počet aut, resp. tedy parkovacích ploch. Dnes jsou tedy tato sídliště přeplněna natolik, že auta parkují na všech volných místech, a to i na místech, na kterých je to zakázané - a tedy i na místech před kontejnery. Z tohoto důvodu je zde pro popelářská auta velké časové zdržení. 10
Obr. 3 Ukázka sídlištní zástavby Olomouce Kischova ulice (11) Zástavba rodinných domů - průjezdnost bez problémů, jelikož většina těchto domů má garáže. I přes to, že tyto silnice jsou většinou užší, než ulice v sídlištní zástavbě, jsou tyto ulice většinou sjízdné bez komplikací. Obr. 4 Ukázka zástavby rodinných domů Rybízová ulice Dalším typem komunikací jsou hlavní městské silnice. Zde se jedná o zdržení hlavně při najíždění na tyto silnice. Zpravidla jsou řízeny světelnou signalizací. 11
Obr. 5 Ukázka hlavní městské silnice Velkomoravská ulice 2.3 Společnost Technické služby města Olomouce, a. s. V současné době mají Technické služby města Olomouce vytvořeno pro území města Olomouce 11 svozových rajónů - tras. Ke každé z těchto tras je přiděleno jedno ze svozových aut. TS mají k dispozici tři tříosá svozová auta, která jsou schopná uvézt maximálně 20 m 3, současně jsou však omezena i maximální váhou - asi 11-14 tun odpadu. TS dále disponují jedním menším autem, tzv. Preskem, jež má nižší kapacitu svezeného odpadu, leč může díky své velikosti provádět svoz i v místech se sníženou průjezdností (např. úzké ulice jako je východní část Hraniční ulice či Hakenova ulice). Obr. 6 Svozové auto TS města Olomouce 12
Dnešní svozové trasy, resp. rajóny, jsou staré několik let a pocházejí z dob, kdy svozová auta dokázala svážet buď pouze popelnice, nebo pouze kontejnery. Tento fakt je vidět zejména ve vizualizaci stávajících svozových tras. A to obzvláště na místech, kde je kombinovaná zástavba panelových domů (kontejnery) a rodinných domů (popelnice). V těchto místech dnes dochází k duplicitě svozu odpadů. Existují tedy ulice, kterými projíždí dvě popelářská auta v jeden den a každé sveze pouze část odpadu. Obr. 7 Tabule ukazující rozdělení svozových aut do rajónů V dnešní době by měla zvládat všechna svozová vozidla svážet jak popelnice, tak kontejnery. Do tříosých svozových vozidel ale občas zapadají popelnice, takže jsou tato auta používána hlavně na svoz kontejnerů a dále také velkých kontejnerů, které technologicky mohou vyvážet pouze tato tříosá vozidla. 13
3. DATA A SOFTWARE Pro vytváření kvalitních síťových analýz je potřeba mít kvalitní data. Tzn. kvalitní mapový podklad - síť komunikací a také přesné adresní body v Olomouci. 3.1 Síť komunikací shapefile "road" od společnosti CEDA (19) (Central European Data Agency, a. s.). Shapefile je součástí datové sady StreetNet_CZE_CITY. Tato datová sada zahrnuje přesně zmapované mapové podklady pro GPS autonavigace (přesnost pod 5 metrů). Vrstva obsahuje důležité atributy pro tvorbu síťových analýz (jednosměrnost, zákaz vjezdu, rozdělení silnic podle kvality, pěší zóny...). Topologicky je tento shapefile naprosto čistý, ze všech uvedených nejvíce odpovídá realitě. Pro síťové analýzy použitelný bez problémů. Je použita verze 0910 z října 2009. Obr. 8 Výpis atributů shapefilu road 14
shapefile "silnice" z datasetu ArcČR 2.0 - tato vrstva je digitalizovaná v měřítku 1:500 000. Toto měřítko není vhodné pro řešení logistiky svozu odpadů v podrobnosti, jakou je logistika řešena. V Olomouci obsahuje pouze hlavní silnice (průtah Olomoucí, obchvat Olomouce a další hlavní tahy), tudíž není moc přesná a k práci se síťovými analýzami se absolutně nehodí. shapefile "komunikace" získaný z Magistrátu města Olomouce. Je zde zobrazena většina olomouckých ulic. Ale tento shapefile není v žádném souřadnicovém systému a také nemá čistou topologii. Také zde některé ulice chybí a neobsahuje vůbec přilehlé obce (např. Topolany, Sv. Kopeček). Tato data jsou také nevhodná. shapefile "nazvy-ulic" - Tento shapefile je rovněž získaný od Magistrátu města Olomouce. Topologicky čistá vrstva Olomouce. Obsahuje ale také pouze Olomouc bez přilehlých obcí a navíc nemá důležité atributy, jako je jednosměrnost. Pro práci tedy opět nevhodná. shapefile "roads" z datasetu Open Street Maps Czech republic. Tato vrstva podrobně pokrývá celou Českou republiku. Atributová tabulka obsahuje jednosměrné ulice (ale nejde z něj poznat strana jednosměrnosti). Oproti ostatním shapefileům má u některých silnic atribut "maximální rychlost", který by byl použitelný na silnicích mimo obce. Topologicky je poměrně správný. Tento shapefile by mohl být pro síťové analýzy použitelný. 15
Obr. 9 Ukázka rozdílnosti jednotlivých datových sad komunikací (modrá road.shp, zelená komunikace.shp, žlutá nazvy_ulic.shp a červená silnice.shp) 3.2 Adresní body shapefile "adresni_body" - vrstva adresních bodů města Olomouce a okolních obcí, které poskytl Magistrát města Olomouce. Obsahuje nejdůležitější atributy, jako je název ulice a číslo popisné. shapefile z UIR-ADR - obsahuje rovněž kvalitní atributy. Na rozdíl od dat z Magistrátu města Olomouce jsou tato data placená. Obr. 10 Bodová vrstva adresni_body 16
3.3 Svozová stanoviště a trasy 11 tabulek ve formátu.xls (R1 - R11.xls) obsahujících adresní body nádob na sběr odpadu. Data poskytly Technické služby města Olomouce. 7 tabulek ve formátu.xls (obce září 2009 - obce březen 2010.xls) - v souborech jsou vypsány po dnech jednotlivé části Olomouce, jak jsou sváženy. Data poskytly TS města Olomouce. záznamy pořízené z GPS přístrojů zaznamenávající skutečné svozové trasy jednotlivých svozových vozů. Data byla pořízena terénním sběrem během 8. - 20. března 2010. Obr. 11 Ukázka GPS záznamu (zelené linie záznam z GPS, růžové body umístění svozových nádob) z lokality Chomoutov 3.4 Software Pro tvorbu síťových analýz je potřeba software, který umí tyto analýzy provádět. Existuje několik vhodných programů, které přicházejí v úvahu: ArcView 3.3 - starší program od společnosti ESRI. V dnešní době se již neaktualizuje. Nabízí základní síťové analýzy. Geomedia - GIS od společnosti Intergraph. Pro síťové analýzy nabízí nástroj Geomedia Network, který umí stejně jako předchozí dva softwary nalézat ideální trasy a také zjišťovat docházkovou vzdálenost. 17
ArcGIS 9.3 - nový a stále vyvíjející se software od společnosti ESRI. Ze všech možných softwarů, které zvládají síťové analýzy, je tento asi nejlepší. Je to vlastně soubor programů - ArcMap, ArcCatalog, ArcScene a ArcGlobe. o ArcMap - program na vytváření map (tvorba, editace, analýzy, výstupy). o ArcCatalog - program na správu geografických dat. Dají se zde vytvářet geodatabáze, importovat prvky do geodatabází. Dále se zde dá vytvářet tzv. Network dataset či vytvářet Adress locator (tyto nástroje jsou podrobněji rozepsány v kapitole Metody a postup zpracování - použité nástroje). o ArcScene - program vhodný pro vizualizaci vytvořených digitálních modelů reliéfu. Jeho největší předností je možnost prohlížení dat se třetím rozměrem. o ArcGlobe - program vhodný pro vizualizaci dat velmi malých měřítek. Tento program funguje podobně jako software Google Earth. Jeho výhodou je možnost přidat do náhledu třidy prvků. Naopak nevýhodou je, že automaticky načítá ortofoto snímky ze serverů ESRI a tudíž tyto snímky nejsou po celém světě moc přesné. Tento software se dnes již moc nerozvíjí. Sada programů od ESRI nabízí extenzi Network Analyst, ve kterém se dá zpracovávat 5 různých druhů analýz: New Route (nejkratší trasa) New Service Area (analýza obsluhovaných oblastí) New Closest Facility (analýza nejbližšího obslužného místa) New OD Cost Matrix (matice nákladů náklady pro přesun zboží mezi dvojicí bodů v síti) New Vehicle Routing Problem (obslužnost bodů více auty) 18
Právě poslední zmíněná síťová analýza nabízí nejvíce variant modelování, a tak je nevhodnější pro účely bakalářské práce. Podrobnější informace o této analýze je možno najít v kapitole 4.2 Analýzy. Navíc se v ArcGISu dá pracovat s tzv. geodatabázemi, což je soubor geografických datasetů různých typů. Do databází se dá naimportovat mnoho různých typů dat a také se zde dá používat velké množství funkcí. Například tvorba Network Datasetu (síť s dalšími přidanými vlastnostmi) nebo tvorba Topologie (pro topologickou korektnost dat) pomocí různých topologických pravidel. Databáze se dělí na osobní a souborové: o Osobní geodatabáze (Personal Geodatabase) - Jedná se o databázi uloženou jako soubor programu Microsoft Acces, který obsahuje i geografické atributy. Není v ní možno používat tolik nástrojů jako v souborové geodatabázi o Souborová geodatabáze (File Geodatabase) - V počítači je databáze uložena jako složka s mnoha soubory. Oproti osobní geodatabázi je do ní možné vložit více druhů dat a také používat pokročilejší nástroje a provádět složitější analýzy. o Obr. 12 Schéma Vehicle Routing Problem (zdroj: http://www.idsia.ch/~monaldo/vrp.html) 19
4 METODY ZPRACOVÁNÍ 4.1 Podkladová data 4.1.1 Prostorová data Jako podkladová vrstvu pro vizualizaci adresních bodů byla vybrána bodová vrstva "Adresni_body", jejíž atributová tabulka obsahuje adresy i s číslem popisným a orientačním jednotlivých domů v Olomouci a v okolních obcích. Navíc tato vrstva obsahuje počty obyvatel. Z rešerše vybraných dat vyplynulo, že nejvhodnější sítí cest je síť s názvem "road" od společnosti CEDA, a. s. Jednak je ze všech vrstev nejpřesnější (dokonce bylo třeba pro potřeby bakalářské práce z této vrstvy vybrat pouze některé silnice). Navíc má oproti některým jiným vrstvám naprosto korektní topologií. Atributová tabulka této liniové vrstvy také obsahuje jednosměrnosti a zákazy vjezdů. I přes tuto skutečnost bylo potřeba v některých místech jednosměrnosti doplnit a naopak některé zákazy vjezdů zrušit a to na základě zjištění šířky některých silnic (pomocí ortofotomapy z webové stránky www.maps.google.com), případně na virtuální pohled na město Olomouc (tzv. Street view) skrze Google street view, kde je pouze omezená část Olomouce, nebo serveru www.norc.cz. Byla využita i varianta terénního průzkumu. Dále byla použita liniová vrstva záznamů z GPS přístrojů umístěných do svozových vozidel. Tyto záznamy jsou zobrazeny pouze jako jediná linie a dá se z nich zjistit, kudy postupně jela svozová auta. GPS však nezaznamenávají časový atribut, a tudíž se ze záznamů nedá zjistit, v kolik hodin kde vozidla projížděela. Všechny použité vrstvy budou převedeny do geodatabáze. 20
4.1.2 Neprotorová (tematická) data Základními daty je tabulka ve formátu.xls, kde jsou vymezeny svozové rajóny, které jsou vyváženy v určitý den. Každý záznam obsahuje následující atributy - adresu, počet vyvezených popelnic, četnost vývozů a typ popelnic, které jsou umístěné na dané adrese. V Olomouci se nacházejí plechové popelnice s objemem 110 litrů, plastové popelnice s objemy 120 a 240 litrů. Dále kontejnery s objemem 1100 litrů a velké kontejnery velikosti 2500 a 5000 litrů. Za účelem vizualizace stávajících svozových tras je využita sada souborů formátu.xls, ve kterých se nacházejí informace o rozdělení svozových oblastí na jednotlivé dny. Všechna použitá atributová data budou převedena do geodatabáze. 4.2 Analýzy V rámci bakalářské práce je hlavní používanou analýzou jedna ze síťových analýz, tzv. Vehicle Routing Problem (problém okružních jízd). 4.2.1 Problém okružních jízd V rámci bakalářské práce je cílem této analýzy navrhnutí optimálních tras obsloužení zákazníků (sběru popelnic) pomocí definovaného vozového parku, ve kterém je omezená kapacita každého vozidla. Zároveň jsou na dopravní síti označena místa, odkud a kam tyto vozy jezdí. Úkolem je hlavně dosáhnout minimálních nákladů na přepravu. Výpočet této analýzy musí splňovat dvě základní podmínky a také řadu dalších vstupních podmínek, které je potřeba řešit: Základní podmínky: Každé stanoviště musí být obslouženo právě jedním autem. 21
Každé vozidlo má jasně danou svou přepravní kapacitu a ta nemůže být překročena. Volitelné podmínky: Určení počáteční a koncové doby provozu vozidla. Maximální počet obsloužených stanovišť v rámci jedné trasy, resp. maximální počet obsloužených stanovišť v rámci dne. Omezení objemu nadstavby vozidel (pro množství naloženého odpadu) Časové omezení jedné trasy (jednotlivé trasy např. mohou oddělovat přestávky na oběd či jiné pauzy). Rozdělení jednotlivých vozů z vozového parku podle jejich výkonnosti, příp. podle druhu materiálu, který zvládá naložit. Obsluha jednotlivých stanovišť v předem určené době (některá stanoviště mohou mít speciální požadavky, jako například obsluhu do devíti hodin ráno nebo aby byly obsluhovány pouze odpoledne). Omezení příslušností k určitému skladu. Tato analýza je na výpočet jednou z nejnáročnějších kombinatorických úloh. V softwaru ArcGis 9.x s extenzí Network analyst se dá tato síťová analýza řešit poměrně kvalitně. Nabízí nám možnost zadání velkého množství vstupních faktorů, které jsou blíže určeny daty a stejně tak sama vygeneruje důležitá výstupní data. 4.3 Použitý software Na základě rešerše byl jako nejvhodnější zvolen software ArcGIS 9.3 s licencí ArcInfo, což je nejvyšší licence tohoto programu. V této licenci se dá bez problémů pracovat jak s geodatabází tak v ArcMapu s Network Analystem (nadstavbou - extenzí pro síťové analýzy). 22
4.4 Použité nástroje Při vizualizaci stávajících svozových tras byly použity tyto nástroje: Address Locator Geokódování adres Network Dataset Topologie Výše uvedené nástroje jsou rozepsány v následujících podkapitolách. 4.4.1 Address Locator a Geokódování adres Address Locator je nástroj v geodatabázi. V kombinaci s geokódováním adres (Geocode address) slouží ke spojení geografických a atributových dat při vazbě 1:N. Oproti jiným způsobům připojení tabulky do třídy prvků je pak možno použit data z atributových tabulek nejen pro identifikaci prvků, ale taky pro vizualizaci a hlavně také pro možnost dalších analýz. Dá se zde nastavit, za jakých podmínek se spojí atributová a geografická data. Adress locator oproti ostatním nástrojům (jako network dataset) nevytváříme pro třídu relací, ale naopak přímo pro celou geodatabázi. V geodatabázi může být více těchto Adress Locatorů. 23
Obr. 13 Vlastnosti Address Locatoru 4.4.2 Network dataset Sítě cest používané v softwaru ArcGIS se ukládají do tzv. Network datasetu. Network dataset je skupina topologicky spojených síťových elementů (okraje, křižovatky, točny), které jsou odvozeny z jednoho či více síťových zdrojů (tříd prvků), obvykle používané k vytvoření lineární sítě, jako je síť cest nebo síť metra. Každý síťový prvek je spojen se sérií síťových atributů. Network dataset se obvykle používá k modelování síti, které nemají směr toku (vozidla se po síti mohou pohybovat oběma směry). V práci bude network dataset použit pro tvorbu sítě komunikací. Při tvorbě této sítě budou do pravidel vloženy jednosměrné ulice a ulice s omezenou průjezdností (ulice se zákazem vjezdu). Naopak do této sítě nebudou zahrnuty komunikace vedoucí parkem či chodníky, případně komunikace, které nejsou vhodné pro průjezd svozového vozidla. 24
4.4.3 Topologie (Topology) Topologie je definice prostorových vazeb mezi objekty. Prostorová topologie zajišťuje integritu prostorové lokalizace objektů, které spolu prostorově souvisejí. Zachycuje prostorové vazby mezi objekty a pomáhá udržovat správnou prostorovou lokalizaci těchto objektů. Dále umožňuje provádět prostorové analýzy. (16) V ESRI produktech ArcGIS 9.3 je topologie řešena v rámci ArcCatalogu. Topologii lze tvořit pouze pro třídy prvků v geodatabázích. Každá třída prvků může být součástí pouze jedné topologie, ale tato topologie může obsahovat neomezený počet topologických pravidel. 25
5 POSTUP ZPRACOVÁNÍ 5.1 Úprava dat Na úvod tvorby práce bylo potřeba založit novou souborovou geodatabázi, do které byly naimportovány vstupní shapefily. Primárním zdrojem dat pro zpracování práce bylo 11 tabulek ve formátu.xls. Každá tabulka obsahovala data o jednom svozovém rajónu, resp. informace o jednotlivých svozových místech (popelnicích, kontejnerech), které určitý rajón obsluhuje. Pro tvorbu bakalářské práce bylo použito pouze 10 tabulek. A to z důvodu časté proměnlivosti svozového auta PRESKO. Jedná se o malé auto a zpravidla sváží místa, kam se aktuální den velká svozová auta nedostala. Tabulky byly dodány ve formátu *.xls. ArcGIS již umí pracovat i s tímto typem tabulek, ale pouze za předpokladu úprav. Jedná se tedy hlavně o zrušení formátování, odstranění všech ohraničení a vymazání nepotřebných atributů. Obr. 14 Srovnání původní a upravené tabulky adres svozových nádob Data obsahovala názvy ulic, které bylo později potřeba importovat do ArcGISu. Bylo je tedy potřeba upravit. Aby byla importovatelná bez problémů, musel atribut "nazev" obsahovat název ulice a číslo popisné. Vzhledem k tomu, že je ArcGIS citlivý na velká a malá písmena, musela být veškerá písmena 26
změněna tak, aby byla malá. Celkově se jednalo zhruba o 12 000 záznamů, a tak zde byla snaha o automatizaci celé úpravy. Ovšem vzhledem k velké časové náročnosti psaní programu pro úpravu adres, bylo přikročeno k variantě pouze částečné automatické úpravy s manuální přípravou. Také bylo potřeba upravit adresy, které měly špatný tvar a nebylo je možné automatizovat. Všechny takové adresy byly uloženy do chybového souboru a manuálně upraveny do potřebné podoby. Ze všech vstupních adres nebylo z důvodu chyby v zápise (chybějící číslo popisné či jiná chyba) možno jednoznačně určit 17 adres. Vzhledem k takto malému množství chyb je tato odchylka zanedbatelná. Do stejného formátu atributu názvu bylo potřeba upravit i adresy v třídě prvků "adresni_body_relace", tzn. všechna písmena malá a odstranění diakritiky. Data tak byla připravena na spojení. Software ArcGIS nabízí více druhů propojení dvou tabulek. Jednak je možnost použití funkce "join", jež je nejjednodušším způsobem spojení. Její nevýhodou je, že potřebuje naprosto stejné názvy polí. Navíc funkce "join" dokáže správně spojovat pouze tabulky se stupni vztahu 1:1. Dokáže také spojit tabulky ve vztahu 1:N, ale spojí pouze první odpovídající záznam. Pro naše spojení tedy nevhodná metoda. Další metodou spojení jsou tzv. relace. Oproti funkci "join" (spojení) už umí bez problémů spojit tabulky ve vztahu 1:N, avšak zásadní nevýhodou této relace je nemožnost provádění analýz na připojené tabulce. Opět tedy nevhodné. Tudíž bylo zapotřebí najít jinou metodu, jak tyto tabulky spojit. Nabízí se zde funkce Adress locator (její podrobnější popis najdete v kapitole Použité nástroje) ve spojení s nástrojem geokódování adres. 5.1.1 Vytvoření referenčních dat pomocí Address locator Address locator se vytvoří v geodatabázi po kliknutí na pravé tlačítko myši a zvolením New Address Locator... Objeví se dialogové okno, ve kterém je možno vybrat mnoho variant. Pro spojení našich atributových tabulek bude plně vystačovat varianta "Single Field". 27
Nyní se otevře další okno. Je zde potřeba vyplnit název. Pole "description" a "Config Keyword" není potřeba měnit. Naopak v dalším poli "Reference data" je potřeba vybrat cestu k referenčním datům (v našem případě k tabulce všech adresních bodů - třídě prvků "adresni_body_relace"). Pro případ přenesení dat na jiný počítač je dobré zaškrtnout variantu "Store relative paths name". Poté je potřeba vybrat v poli "Key field" správný atribut, podle kterého se budou adresy spojovat. V našem případě je to atribut ulice_relation, který již obsahuje upravené adresy pro spojení dat. Nyní již stačí klepnout na tlačítko OK a Address locator bude vytvořen. 5.1.2 Spojení dat pomocí geokódování adres Nástroj geokódování adres se nachází v ArcGIS Toolboxu. Naleznete jej v Geocoding Tools Geocode Adresses. V následujícím dialogovém okně je potřeba vyplnit vstupní tabulku - Input table (upravené tabulky jednotlivých rajónů), dále vyplnit název atributu z této vstupní tabulky (Alias Name) a také vyplnit vstupní lokátor adres (Input Address Locator). Nakonec je vše potřeba potvrdit stisknutím OK a vytvoří se nová třída prvků obsahující veškeré potřebné atributy. Tímto byla ukončena úprava vstupních bodových dat. Dále je potřeba vytvořit ze sítě silnic dataset, který je použitelný pro síťové analýzy. Nejdříve je potřeba z třídy prvků "road" vybrat pouze ty záznamy, resp. Komunikace, které jsou sjízdné autem a ty zbývající z této třídy prvků vyřadit (např. schodiště, chodník či pasáž) viz obr. 8. 28
5.1.3 Kontrola topologie Před tvorbou síťového datasetu je vhodné zkontrolovat u třídy prvků správnost topologie. Shapefile je sice od dodavatele, který by měl mít topologii v pořádku, ale pro jistotu je vhodné tuto kontrolu provést. Topologie se provádí pro jednotlivé třídy relací. Pro založení nové topologie je potřeba kliknout pravým tlačítkem myši a vybrat New Topology... Vyskočí dialogové okno, kde je potřeba kliknout na tlačítko Další, dále pak vložit název celé Topologie a nastavit toleranci, kterou ještě nebude brát topologie za chybu. Opět je třeba kliknout na tlačítko Další. Poté je potřeba vybrat jeden či více tříd prvků, nad kterými bude prováděna kontrola topologie. Takže vybereme třídu prvků "ceda_vyber", jenž obsahuje již pouze sjízdné komunikace. Dvakrát klikneme na tlačítko Další a po kliknutí na Add Rule... vybereme topologické pravidlo, na které budeme testovat tuto třídu prvků. Jako ověřovací pravidlo je vhodné pravidlo Must Not Overlap (15), které zajistí, že se žádné dvě linie nebudou v jednom místě duplikovat. Klikneme na OK, Další a Finish. Nyní se nám vytvořila topologie a dialogové okno se zeptá, zda chceme tuto topologii zvalidovat (zjistit, zda neobsahuje chyby). Klikneme tedy na Ano. Topologie je tedy zvalidovaná. Kliknutím pravým tlačítkem myši na vytvořenou topologii a následným klikem na Properties... se dostaneme do vlastností topologie. V záložce Errors je potřeba kliknout na Generate Summary. Vytvoří se tabulka, která ukazuje výsledky validace. V tomto případě je topologie správná a můžeme pokračovat v práci s touto třídou prvků. 29
Obr. 15 Kontrola validních dat 5.1.4 Tvorba síťového datasetu (Network Dataset) Nyní, po zvalidování topologie, je potřeba vytvořit Network Dataset. V prostředí ArcGIS 9.3 je Network Dataset potřeba pro provádění veškerých síťových analýz. V ArcCatalogu je začátek stejný jako u tvorby topologie. Stačí tedy kliknout pravým tlačítkem na třídu relací "komuninace" a poté kliknout na New Network Dataset... Je potřeba pojmenovat tento Network Dataset a kliknout na Další. Nyní musíme opět vybrat správnou třídu prvků, ze které se vytvoří Network Dataset (podle potřeby je možno vybrat i více tříd prvků). Dále klikneme 4x na Další. Nyní se nám automaticky vytvoří tzv. jízdní příkazy, které definují jednosměrky a ulice se zakázaným průjezdem. Tyto ulice jsou v atributové tabulce definovány atributem "ONEWAY". Podle orientace záznamu třídy prvků jsou jednosměrky označeny písmeny TF, příp. FT, podle toho, jakým směrem je možno jednosměrku projíždět. Po dalším kliknutí na tlačítko Další se zobrazí dialogové okno. Network Dataset potřebuje vytvořit alespoň jeden tzv. cenový atribut (cost attribute), podle kterého by počítal analýzy. Kliknutím na "Ano" potvrdíme, že má vytvořit cenový atribut, který se bude rovnat geometrické délce jednotlivých komunikací. Klikneme dvakrát na Další a na závěr potvrdíme tlačítkem Finish. Vytvoří se Network datadisk. 30
5.2 Vizualizace stávajících svozových nádob a tras Dalším krokem tvorby bakalářské práce byla vizualizace stávajícího stavu svozových tras a umístění svozových nádob. Na základě logů z GPS přístroje a konzultací s řidiči svozových tras byly zrekonstruovány stávající svozové trasy. Tyto trasy se opakují v pravidelných denních či dvoutýdenních cyklech. Ve většině rajonů se liché a sudé týdny liší jen mírně a tyto odchylky jsou pro tvorbu síťových analýz zanedbatelné. Daleko větším problémem je rozdílnost v jednotlivých dnech, které jsou způsobeny různými faktory, které jsou v současných podmínkách nemodelovatelné a přesto mohou způsobovat výrazné změny ve svozových trasách. Jedná se hlavně o tyto faktory: špatně parkující řidiče nadměrné množství odpadu - umístění většího množství odpadu u popelnic způsobí dřívější zaplněnost auta a řidič pak vymyslí jinou posloupnost svozu, aby najel méně kilometrů výměna řidiče - pokud řidič onemocní, zastoupí ho náhradní řidič, který nemá trasu dostatečně zažitou, a tak nejezdí ideální volbou. Navíc dnes řidiči mají pouze vytištěný seznam adres, na kterých jsou nádoby, které mají vyvézt. Stává se tak, že řidiči na nějakou zapomenou a musí se pro ní vracet. různé roční období - tento problém se netýká pouze kvantity odpadu, ale také sjízdností silnic. Silnice, které jsou v létě sjízdné v ranních hodinách můžou být v zimě obsazené parkujícími auty (z důvodu sněhu) a svozová auta těmi místy neprojedou. Musí tedy měnit celou trasu svozu. Všechny výše zmíněné faktory mohou zásadně negativně ovlivnit veškeré analýzy svozových tras. 31
5.3 Prvotní optimalizace (optická) Jedna se o optimalizaci umístění svážených nádob. Ve vizualizaci svozových nádob lze vidět nádoby jednoho rajónu, které jsou umístěny v lokalitě, kterou projíždí jiné svozové vozidlo a naopak pro původní rajón je tato nádoba mimo aktuální svozovou trasu. Tyto nádoby jsou přemístěny mezi rajóny. Některé změny nádob můžou znamenat délkovou úsporu pouze v řádu kilometrů, ale tím, že jsou umístěny napříč města mohou znamenat časovou úsporu i v řádu desítek minut. Kompletní seznam takto přesunutých svozových nádob tvoří přílohu č. 1. Obr. 16 Ukázka prvotní optimalizace 5.4 Optimalizace pomocí Nejkratší trasy (New Route) Optimalizace pomocí síťové analýzy New Route je analýza, která dokáže určit "pouze" nejkratší cestu mezi danými body po síti komunikací. Je zde možnost nastavit místa, kudy auta na komunikacích nebudou jezdit, ale jedná se stále o poměrně jednoduchou analýzu. Nejde zde totiž nastavit množství odpadu v jednotlivých popelnicích či kapacity jednotlivých aut. Tato analýza se tedy hodí pouze pro přepočítání aktuální svozové trasy na nejkratší svozovou trasu v rámci 32
stejných svozových bodů. Můžeme vypočítat i nejrychlejší trasu, ale to pouze za předpokladu, že by v Network Datasetu byly nadefinované rychlosti jednotlivých úseků silnic a zdržení na křižovatkách. Po konzultacích s vedením TS města Olomouce však byly tyto faktory uznány za nepodstatné, protože faktor pomalosti jízdy není tak podstatný oproti délce vysypávání sběrných nádob. Jenže modelování doby sběru nádob není možné, jelikož je každá nádoba jinak plná a místy se musí vhazovat do auta i další odpady umístěné mimo tyto nádoby. Pro tvorbu nejkratší trasy je potřeba zapnout ArcMap. V něm je potřeba zapnout extenzi Network Analyst (v menu Tools Extensions a zaškrtnout Network Analyst). Dále je potřeba zapnout lištu s Network Analystem (v menu Tools Customize zaškrtnout v záložce Toolbars Network Analyst). Nyní je potřeba zapnout okno Network Analyst. Tato operace se provede kliknutím na tuto ikonu:. A posledním přípravným krokem je zvolení nové síťové analýzy: New Route. Stačí kliknout v panelu Network Analyst na text Network Analyst a v rozbalené roletě kliknout na New Route. V další fázi přípravy síťové analýzy je potřeba naplnit data. Pro optimalizaci touto analýzou je potřeba načíst data po jednotlivých dnech pro jednotlivé rajony. Po najetí na "Stops(0)" v okně Network Analyst je nutno klepnout na pravé tlačítko myši. Otevře se nabídka, ve které je potřeba vybrat Load Locations. Zde se vybírají body, se kterými bude síťová analýza počítat. Stačí tedy načíst určitý rajon v určitém dni, např. pondělí, rajón č. 1. Jako pole, podle kterého se budou řadit jednotlivé zastávky (Sort Field) je vhodné vložit název Ulice a čísla popisného, např. atribut "Nazev_diakr". Dále je potřeba nastavit atribut do části Location Analysis Properties v řádku Name. Jako vhodný název je opět dobrý atribut "Nazev_diakr". V části Location Position je potřeba nastavit způsob vyhledávání pomocí geometrie (Use Geometry) a toleranci vyhledávání (Search Tolerance). Toto nastavení ukazuje, do jaké vzdálenosti od bodu se má vyhledávat nějaká komunikace. Pokud bude tolerance nižší než vzdálenost od bodu k nejbližší cestě, bod nebude zahrnut do analýzy. Stačí tedy nastavit 200 metrů. Dále je potřeba doplnit i místa, odkud auta vyjíždí a kde 33
končí. Ideální je nastavit místo výjezdu z prostoru Technických služeb a místo vjezdu do prostoru skládky, resp. silnice vedoucí na skládku. Přidání nového bodu přímo do mapy je možno kliknutím na ikonku. Je také potřeba se ujistit, že jeden vybraný bod je na začátku a druhý na konci seznamu zastávek. Pokud ne, je potřeba bod přemístit. Kromě naplnění průjezdními body je potřeba doplnit i body, kterými auto neprojede a analýza tedy nebude s těmito silnicemi počítat (např. podjezdy čí úzké ulice). Tyto body se načítají stejným způsobem jako místa zastávek. Před spuštěním samotné analýzy je ještě potřeba doplnit její nastavení. Pro otevření nastavení síťové analýzy je nutno kliknout na okně Network Analysis na ikonku Layer Properties. V záložce Analysis Settings je v části Settings potřeba nastavit, aby výsledná trasa neprojížděla všechny body v daném pořadí, ale naopak v nejkratším možném. Stačí zakřížkovat variantu Reorder Stops To Find Optimal Route a nechat zaškrtlé varianty Preserve First Stop a Preserve Last Stop, které zajistí, aby první a poslední zastávka zůstala stejná. Musí se také nastavit varianta otáčení vozidel. Vzhledem k tomu, že svozová vozidla do ulic často couvají, tak se mohou zdánlivě "otočit" (přestat couvat a jet dopředu) kdekoliv. Tudíž je vhodné vybrat u varianty Allow U-Turns možnost Everywhere. V záložce Accumulation je dobré vybrat načítání délky (Lenght), aby z analýzy vyplynulo, jakou má trasa délku. Potvrdíme klepnutím na OK. Nyní je možno pustit samotnou analýzu - klepnutím na tlačítko. Tímto způsobem je možno jednoduše optimalizovat veškeré svozové trasy. Výsledek takto optimalizovaného svozu je demonstrativně předveden na jedné trase v příloze č. 2. Je zde vidět rozdíl mezi původní cestou a cestou optimalizovanou 34
5.5 Optimalizace analýzou obslužnosti bodů více auty (Vehicle Routing Problem) Tato analýza je výpočetně jednou z nejtěžších síťových analýz. Do analýzy může vstupovat mnoho proměnných, které výrazně zpomalují délku výpočtu. Pomocí této analýzy se dá celkově optimalizovat celý olomoucký svoz odpadů. Samozřejmě, že zde budou stejné technicky neřešitelné nedostatky, jako je například nemožnost určit přesné zaplnění svozových nádob či aktuální dopravní stav. Ale jde zde namodelovat průměrné (odhadované) zaplnění popelnic i zaplnění svozových aut odpadem. Rovněž lze namodelovat, jaký typ aut může svážet který druh popelnic. Nevýhodou je stále nemožnost výsypu při naplnění auta (což moc nevadí, jelikož ani ze statistického šetření nebylo možné odhadnout průměrné místo zaplnění svozového auta). Do této analýzy vstupují všechny svozové nádoby, které jsou v určitý den obsluhovány a také 10 svozových aut. Protože TS mají s podnikateli uzavřené smlouvy na odvoz odpadu na určitý svozový den (bylo by drahé a časově náročné přesunovat těmto firmám svozové dny), byly výpočty těchto analýz omezeny na jeden svozový den. Samotná příprava analýzy je velmi podobná jako příprava předchozí síťové analýzy (nejkratší trasy). Opět je potřeba načíst vstupní sběrné nádoby, načíst bariéry a nově je také potřeba načíst místa, odkud svozové vozy vyjíždí a kde končí (Depots). Je možno použít bodové třídy prvků "depo". Navíc je zde také potřeba nastavit svozové vozy. Ty je možné přidat kliknutím pravým tlačítkem myši na "Routes(0)" a "Add Item. Otevře se tabulka, do které je potřeba vyplnit údaje o novém vozidle - název vozidla a jeho kapacitu (která je uvedena na obrázku parametr_vozidlo.jpg). Objem se musím přepočítat z m 3 na objem v litrech. Statisticky byl vypočten poměr m 3 :l - 1:1,35. Stejně tak musí být ve vstupních tabulkách Umístění sběrných nádob vyplněn atribut objem (v litrech). Nyní je analýza připravena a může se spustit. 35
Analýza je vytvořena pouze pro jeden den a plní v bakalářské práci pouze ilustrativní účel - viz příloha č. 3. A to hlavně z důvodu nemožnosti namodelovat v realitě fungující model, který by splňoval reálné parametry. 36
6 VÝSLEDKY Výsledky práce se dělí na datové (nově vzniklé třídy prvků) a grafické (vzniklé mapy). Mezi nová data, která vznikla, patří především třída prvků obsahující umístění svozových nádob. V této třídě prvků jsou vloženy atributy, jako je číslo svozového rajónu, vymezení svozových dnů, dále také objem a počet svozových nádob u na jednotlivých místech. Vzhledem k dřívější absenci podobného souboru (a tedy i vizualizace svozových míst) v TS města Olomouce jim bude tento soubor nabídnut k užívání. Dalším datovým výstupem bude tabulka ve formátu.xls obsahující úpravy atributů určitých svozových nádob (jedná se o přesunutí nádoby mezi rajóny či do jiného dne). Na základě konzultací s TS města Olomouce již byly některé změny aplikovány do provozu. Je zde předpoklad, že TS použijí i další úpravy. Mezi mapovými výstupy bude i mapa demonstrující změny svozových tras pomocí síťové analýzy Nejkratší cesta (New route). Bude obsahovat původní svozovou trasu (log z GPS) a optimalizovanou svozovou trasu. Posledním mapovým výstupem bude demonstrativní mapa ukazující optimalizované svozové trasy, které byly vytvořeny pomocí složité síťové analýzy Vehicle Routing Problem. Tato mapa bude zachycovat celkově optimalizované svozové trasy pro modelový den - pondělí. 37
7 DISKUZE V původním plánu práce bylo hlavním cílem práce dosáhnout celkové optimalizace všech svozových tras. I přes znalost problematiky svozu odpadů a síťových analýz však nebylo možné tuto optimalizaci vytvořit v dostatečné kvantitě a kvalitě. Jako hlavní cíl se tedy stalo vytvoření vizualizace aktuálních svozových tras, dále také vytvoření návodu, jak vytvářet a používat síťové analýzy pro optimalizaci svozu odpadů. Posledním, praktickým cílem bylo vytvoření dokumentu, kde budou obsaženy navrhované změny svozových tras na základě Optické optimalizace. Optická optimalizace byla původně zamýšlena pouze jako doplněk ke kompletní optimalizaci olomouckých svozových tras. Z výše uvedených důvodů se však stala jedním z hlavních cílů práce. Optimalizace pomocí Vehicle Routing Problem nebyla provedena v předpokládané míře hlavně z následujících důvodů. Nároky na výpočet analýzy jsou při současném zadání počtu bodů (zhruba 3300) a 10 vozidel neúnosné pro její výpočet. Software ArcGIS umí využívat pouze jedno jádro procesoru a tak je rychlost výpočtu velmi pomalá. Tvorba analýzy trvá řádově v desítkách hodin. Pokud by navíc byly do Analýzy přidány další parametry zajišťující větší realitu výsledku, mohla by doba výpočtu vyšplhat až do řádu set hodin, což je pro tvorbu bakalářské práce nerealizovatelné. Původní záměr práce přepracovat svozové trasy na základě tvrzení, že stávající svozové trasy jsou nesmyslné, jelikož jsou založené na starém systému sběru nádob (rozdělení na svozové trasy aut, které uměly svážet pouze popelnice nebo pouze kontejnery), nemohl být naplněn. A to zejména proto, že bylo v průběhu tvorby práce zjištěno, že sice všechna auta dnes zvládají svážet jak popelnice, tak kontejnery, jenže TS i nadále používají auta odděleně na různé druhy svozových nádob. Auta s menším objemem nadstavby používají pro svoz popelnic, protože se ekonomicky vyplatí do těchto aut vysypávat popelnice, aby se nemuselo často cestovat na skládku. Naopak auta s větším objemem nadstavby 38
jsou používané pouze na kontejnery, protože se stává, že do těchto aut popelnice padají a jsou slisovány. To je samozřejmě neekonomické, protože je pak potřeba zajistit (koupit) náhradní popelnici. Navíc do těchto aut vejde větší množství odpadu, a tak je do nich lepší vysypávat kontejnery. Celková optimalizace by jistě byla pomocí GIS možná, ale pouze za předpokladu, že by se zpracovatel analýz zabýval problematikou svozu odpadů několik let a to pouze při úzké spolupráci s TS města Olomouce. 39
8 ZÁVĚR Hlavním cílem bakalářské práce bylo provést optimalizaci svozových tras Technických služeb města Olomouce. Optimalizace by měla být navržena tak, aby byla primárně ekonomicky výhodná. Práce se skládala ze dvou částí. V první části bylo potřeba nastudovat a zhodnotit vhodné prostředky a způsoby pro vhodné zajištění optimalizace. Jedná se zejména o vhodnost dat, softwaru a samozřejmě zjištění vhodnosti analýz. Celá tato část byla vyřešena rešerší, na základě které byly vybrány nejvhodnější nástroje zpracování bakalářské práce. V druhé části (praktické) bylo potřeba správně upravit a použít vstupní data. Byla vytvořena řada vizualizací a provedena celá řada analýz. Mezi nejdůležitější analýzy patřily síťové analýzy. Postup práce (příprava dat a nastavení parametrů pro provádění síťových analýz) je podrobně popsán. Tento návod tak může být použit jako pomůcka pro tvorby dalších síťových analýz týkajících se svozu odpadů. I přes nevyužitý potenciál síťových analýz (hlavně z důvodu náročnosti na výpočetní kapacitu) byla provedena optimalizace a podněty pro změny ve svozových trasách byly předány Technickým službám města Olomouce. 40
9 POUŽITÉ ZDROJE [1] Kupča, T.: Optimalizace odpadového hospodářství města Frýdek-Místek metodami GIS. Diplomová práce. Olomouc, 2008 [2] TOMÁŠEK, J.: Analýza a modelování tras svozu tuhého komunálního odpadu s využitím GIS. Diplomová práce. Ostrava, 2003 [3] SVOBODA, Vladimír. Doprava jako součást logistických systémů. Vydání první. Praha : Radix, spol. s. r. o., 2006. 152 s. ISBN 80-86031-68-3. [4] LAMBERT, Douglas; STOCK, Jamer R.; ELLRAM, Lisa. Logistika. Vydání druhé. Brno : CP Brooks, a. s., 2005. 589 s. ISBN 80-251-0504-0. [5] VOŽENÍLEK, Vít. Aplikovaná kartografie I tematické mapy. Olomouc: Vydavatelství UP 1999. 178 s. [6] VOŽENÍLEK, Vít. Diplomové práce z geoinformatiky. 1. vydání. Olomouc : Univerzita Palackého v Olomouci, 2002. 61 s. ISBN 80-244-0469-9. Internetové zdroje: [7] ČR a Evropa: SKLADBA KOMUNÁLNÍHO ODPADU Z DOMÁCNOSTÍ - Odpad je energie [online]. 2010 [cit. 2010-08-04]. Odpad je energie. Dostupné z WWW: <http://www.odpadjeenergie.cz/fakta/cr-a-evropa/skladbakomunalniho-odpadu-z-domacnosti.aspx>. 41
[8] Jak třídit? [online].eko-kom, a.s., 2005-2009 [cit. 2010-08-04]. Jak Třídit MÁ TO SMYSL. TŘIĎTE ODPAD. Dostupné z WWW: <http://www.jaktridit.cz/odpady/index.html>. [9] LO Haná [online]. 2010 [cit. 2010-03-17]. Historie a rozjov. Dostupné z WWW: <http://www.lohana.cz/historieskladky.html>. [10] Mapy.cz [online]. c1996-2009 [cit. 2009-10-08]. Dostupný z WWW: <http://www.mapy.cz/>. [11] Www.norc.cz/streetview [online]. c 2009-2010 [cit. 2010-08-04]. NORC - street level panoramic images (street-view) for Eastern and Central Europe. Dostupné z WWW: <http://www.norc.cz/street-view/>. [12] Mapové služby Portálu veřejné správy [online]. Cenia, 2005-2008 [cit. 2009-10-08]. Dostupný z WWW: <http://geoportal.cenia.cz/cenia_docs/help/sluzby.html>. [13] Městská nákladní doprava a logistika. [online2003] [cit. 2010-08-04]. Dostupné z WWW: <http://www.euportal.net/material/downloadarea/kt8_wm_cz.pdf>. [14] Aplikace dopravně logistických přístupů v městských aglomeracích [online2002-12] [cit. 2010-08-04]. Dostupné z WWW: <http://www.cityplan.cz/index.php?id_document=107>. [15] ArcGIS Geodatabase Topology Rules [online2004] [cit. 2010-08-04]. Dostupné z WWW: <http://webhelp.esri.com/arcgisdesktop/9.3/pdf/topology_rules_poster.pdf>. 42
[16] GLOS, Petr. Technologie GIS. Zpravodaj ÚVT MU [online]. 2003-04-04, roč. XIII, č. 4, [cit. 2010-08-04]. s. s. 14-16. Dostupný z WWW: <http://www.ics.muni.cz/bulletin/articles/276.html>. ISSN 1212-0901. [17] Logistika - Zdroj přidané hodnoty [online]. Logio, s.r.o., c2009, 2008 [cit. 2009-10-07]. Dostupný z WWW: <http://www.logistika.cz/>. [18] Technické služby města Olomouce, a. s. [online]. 2007 [cit. 2010-08-04]. Dostupné z WWW: <http://www.tsmo.cz/>. [19] Central European Data Agency - Home [online]. 2007-2010 [cit. 2010-08-04]. Dostupné z WWW: <http://www.ceda.cz/>. 43
SUMMARY The bachelor thesis Waste Logistics Management in Olomouc is a result of study at department of Geoinformatics, Faculty of Science at Palacky University in Olomouc in study programme Geoinformatics - Geography. The supervisor of the bachelor thesis was Mgr. Jan Heisig. The main objective of this thesis is optimization of routes for Waste management in the Czech city of Olomouc. This work considers possibilities of integration of GIS into this logistics problem, mainly due Network analysis such as Vehicle Routing Problem (VRP). In the theoretical part were detected available background data, like an address point or road feature classes. There were also collected GPS logs of existing routes. Further was search of the best software for Network analysis - ArcGIS 9.3.1. In the practical part there was created visualization of actual Waste collector address. And all of this address was used to create optimization of routes by Network Analyst extension in ArcGIS. There were used 2 analyses - New Route - for optimizing routes for every dustmen car and New Vehicle Routing Problem - for complete optimization. The final product of the bachelor thesis was feature classes with optimized routes and maps with demonstrative maps showing changes in routes. Optimization by Vehicle Routing Problem was not so much successful mainly because of high hardware requirement. The time of calculation this VRP was about 40-60 hours and if some parameters to improve better results were added, the time would be about 100 hours or more. 44