VII Congreso de Transportes CIT 2006. Ciudad Real. Búsqueda local iterada por reconstrucción de soluciones aplicada a la optimización J.R. Medina y V. Yepes 1.Introducción 2. El problema VRPHESTW 3. La búsqueda local iterada 4. Descripción de la metaheurística propuesta 5. Ejemplo de aplicación al problema VRPHESTW 6. Conclusiones Búsqueda local iterada por reconstrucción de soluciones aplicada a la optimización de rutas con flotas heterogéneas VRPHESTW J.R. Medina 1 y V. Yepes 2 1 Dept. Ingeniería e Infraestructuras de los Transportes 2 Dept. Ingeniería de la Construcción y Proyectos de Ingeniería Civil Universidad Politécnica de Valencia
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VII Congreso de Transportes CIT 2006. Ciudad Real.
Búsqueda local iterada por reconstrucción de soluciones aplicada a la optimización
J.R. Medina y V. Yepes
1.Introducción
2. El problema VRPHESTW
3. La búsqueda localiterada
4. Descripción de la metaheurística propuesta
5. Ejemplo de aplicación al problema VRPHESTW
6. Conclusiones
Búsqueda local iterada por reconstrucción de soluciones aplicada a la optimización de
rutas con flotas heterogéneas VRPHESTW
J.R. Medina1 y V. Yepes2
1Dept. Ingeniería e Infraestructuras de los Transportes2Dept. Ingeniería de la Construcción y Proyectos de Ingeniería Civil
Universidad Politécnica de Valencia
VII Congreso de Transportes CIT 2006. Ciudad Real.
Búsqueda local iterada por reconstrucción de soluciones aplicada a la optimización
J.R. Medina y V. Yepes
1.Introducción
2. El problema VRPHESTW
3. La búsqueda localiterada
4. Descripción de la metaheurística propuesta
5. Ejemplo de aplicación al problema VRPHESTW
6. Conclusiones
Problemas básicos de distribución
Traveling Salesman Problem
TSP
Traveling Salesman Problem
TSP
Multiple Traveling Salesman Problem
m-TSP
Multiple Traveling Salesman Problem
m-TSP
Vehicle Routing Problem
VRP
Vehicle Routing Problem
VRP
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Búsqueda local iterada por reconstrucción de soluciones aplicada a la optimización
J.R. Medina y V. Yepes
1.Introducción
2. El problema VRPHESTW
3. La búsqueda localiterada
4. Descripción de la metaheurística propuesta
5. Ejemplo de aplicación al problema VRPHESTW
6. Conclusiones
Vehicle Routing Problem with Time Windows
Una visita por clienteRuta empieza y acaba en baseFlota homogéneaCapacidad en vehículosHorarios de entrega
Una visita por clienteRuta empieza y acaba en baseFlota homogéneaCapacidad en vehículosHorarios de entrega
ÁREA ECONÓMICA APLICACIÓNMaterias primas Combustible, gas natural, hormigónSector público Recogida de basuras, correo, etcSalud Reparto de medicamentos a farmaciasTransporte de alimentos Grandes superficies y comerciosDefensa Rutas de aviones espía, logística militar
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Búsqueda local iterada por reconstrucción de soluciones aplicada a la optimización
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1.Introducción
2. El problema VRPHESTW
3. La búsqueda localiterada
4. Descripción de la metaheurística propuesta
5. Ejemplo de aplicación al problema VRPHESTW
6. Conclusiones
Complejidad computacional del VRPTW
VRP → NP-hard(Lenstra y Rinnooy Kan, 1981)
VRP → NP-hard(Lenstra y Rinnooy Kan, 1981)
VRPTW → NP-hardVRPTW → NP-hard
Solución viableTSPTW →
NP-completo(Savelsberg, 1985)
Solución viableTSPTW →
NP-completo(Savelsberg, 1985)
Con rutas fijasVRPTW →
NP-completo
Con rutas fijasVRPTW →
NP-completo
Poco probable
llegar a solución
óptima en
tiempo polinomial
Poco probable
llegar a solución
óptima en
tiempo polinomial
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1.Introducción
2. El problema VRPHESTW
3. La búsqueda localiterada
4. Descripción de la metaheurística propuesta
5. Ejemplo de aplicación al problema VRPHESTW
6. Conclusiones
AVRP Asymmetric VRP
CVRP Capacited VRP
VRPLC VRP with Length Constraint
PVRP Period VRP
FRP Fixed Routes Problem
FSMVRP Fleet Size and Mix VRP
VFMVRC Vehicle Fleet Mix withVariable Unit Running Cost
VRPHE VRP with Heterogeneous Fleet
VRPB VRP with Backhauls
VRPDB VRP with Deliveries and Backhauls
PDP Pickup and Delivery Problem
MCVRP Multi Compartment VRP
min-maxVRP Min-max VRP
VRPPC VRP with Precedence Constraints
MDVRP Multiple Depot VRP
VRPSF VRP with Satellite Facilities
OVRP Open VRP
LVR Location VRP
DVRP Dynamic VRP
VRPVRT VRP with Variable Travel Times
VRPVADT VRP with Variable Access Time
SVRP Stochastic VRP
VRPST VRP with Stochastic TravelTimes
VRPSD VRP with Stochastic Demands
VRPSDC VRP with Stochastic Demands and Customers
VRPM VRP with Multiple Use of Vehicles
VRPSDV VRP with Split Delivery
VRPTW VRP with Time Windows
VRPSTW VRP with Soft Time Windows
VRPTD VRP with Time Deadlines
Modelos que se acercan a los problemas reales
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Búsqueda local iterada por reconstrucción de soluciones aplicada a la optimización
J.R. Medina y V. Yepes
1.Introducción
2. El problema VRPHESTW
3. La búsqueda localiterada
4. Descripción de la metaheurística propuesta
5. Ejemplo de aplicación al problema VRPHESTW
6. Conclusiones
Universo de problemas reales de transporte
Universo de problemas reales de transporte
Universo de distintos
escenarios posibles para un
problema concreto
Universo de distintos
escenarios posibles para un
problema concreto
Universo de heurísticas y
metaheurísticasposibles
Universo de heurísticas y
metaheurísticasposibles
Espacio de soluciones factibles
Espacio de soluciones factibles
Mejor solución posible para un
tiempo de cálculo
Mejor solución posible para un
tiempo de cálculo
Un universo de problemas y de técnicas
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Búsqueda local iterada por reconstrucción de soluciones aplicada a la optimización
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1.Introducción
2. El problema VRPHESTW
3. La búsqueda localiterada
4. Descripción de la metaheurística propuesta
5. Ejemplo de aplicación al problema VRPHESTW
6. Conclusiones
Acercamiento a los problemas reales VRPHESTW
– Flota heterogénea: vehículos con diferente antigüedad, capacidad de carga, costes fijos y de operación, jornadas laborales...
– Función objetivo basada en criterios económicos reales: tarifas y costes
VRP with heterogeneous fleet of vehicles and soft time windows
Ventanas de tiempo flexibles
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Búsqueda local iterada por reconstrucción de soluciones aplicada a la optimización
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1.Introducción
2. El problema VRPHESTW
3. La búsqueda localiterada
4. Descripción de la metaheurística propuesta
5. Ejemplo de aplicación al problema VRPHESTW
6. Conclusiones
Acercamiento a los problemas reales VRPHESTW
VRP with heterogeneous fleet of vehicles and soft time windows–Presencia de horarios de servicio a los clientes y de apertura del almacén
–Flexibilización en el horario de entrega o recogida siempre que se penalicen convenientemente las insatisfacciones del cliente
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1.Introducción
2. El problema VRPHESTW
3. La búsqueda localiterada
4. Descripción de la metaheurística propuesta
5. Ejemplo de aplicación al problema VRPHESTW
6. Conclusiones
• Idea básica: en vez de buscar en el espacio de las soluciones (s), buscar en el espacio de los óptimos locales (s*).
ILS
S
S*
La búsqueda local iterada
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1.Introducción
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3. La búsqueda localiterada
4. Descripción de la metaheurística propuesta
5. Ejemplo de aplicación al problema VRPHESTW
6. Conclusiones
La búsqueda local iterada
1. Construir una solución inicial s0
2. Aplicar un algoritmo de búsqueda que proporcione un óptimo local s*
3. Mientras no se encuentre un criterio de parada:
a. Perturbar la solución s* para transformarla en s’
b. Emplear el algoritmo de búsqueda para obtener s*’
c. Si s*’ supera el criterio de aceptación, considerar a s*’ como el siguiente s*
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1.Introducción
2. El problema VRPHESTW
3. La búsqueda localiterada
4. Descripción de la metaheurística propuesta
5. Ejemplo de aplicación al problema VRPHESTW
6. Conclusiones
Metaheurística propuesta
Construcción de solución inicial
Búsqueda de óptimo local
Perturbación¿Criterio de parada?
Fin
no
Generation Mechanism Based on GRASP
Local Search Using Variable Neighborhood
Search (VNS)
Ruin & RecreateAlgorithm
(Yepes y Medina, 2006)
si
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1.Introducción
2. El problema VRPHESTW
3. La búsqueda localiterada
4. Descripción de la metaheurística propuesta
5. Ejemplo de aplicación al problema VRPHESTW
6. Conclusiones
Búsqueda en entornos variables (VNS)
Variable Neighborhood Search (VNS)
• La estrategia para eludir un óptimo local consiste en cambiar de operador (Mladenovic y Hansen, 1997).