Diseño de un modelo ecológico de optimización aplicado al ruteo de vehículos con ventanas de tiempo
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Date
2020
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Publisher
Pontificia Universidad Javeriana Cali
Abstract
El problema de enrutamiento de vehículos es conocido en la literatura académica como Vehicle Routing Problem (VRP), y es uno de los problemas de optimización combinatoria más importantes. El objetivo es determinar el conjunto óptimo de rutas que debe realizar una flota de vehículos para atender a un conjunto determinado de clientes, de forma que se minimicen los costos de transporte. Una de las variantes del VRP con mayor relevancia en la actualidad es el Pollution Routing Problem (PRP) que considera la minimización de los costos de transporte y la reducción de emisiones contaminantes. El presente proyecto propone el diseño de un modelo de programación lineal entera-mixta y una metaheurística de Búsqueda Tabú para la solución del Pollution Routing Problem with Time Windows and Speed Decisions. Para la validación de los diseños propuestos se adaptaron las instancias de Kramer, et all. y se compararon los resultados obtenidos con el algoritmo del vecino más cercano planteado como solución actual. Mediante la implementación se obtuvieron soluciones óptimas para instancias pequeñas (de 10 y 15 clientes) por medio del del modelo matemático, mejorando en promedio, un 62,08% los costos totales y un 81,23% las emisiones de CO2. Mientras que la Búsqueda Tabú demostró eficiencia en relación con los resultados obtenidos y el tiempo de cómputo para las instancias de todos los tamaños, obteniendo un porcentaje de mejora promedio para los costos totales de 66,04% y de 90,97% para las emisiones de CO2.
Description
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The vehicle routing problem is known in the academic literature as the Vehicle Routing Problem (VRP), and is one of the most important combinatorial optimization problems. The objective is to determine the optimal set of routes for a fleet of vehicles to serve a given set of customers, so as to minimize transportation costs. One of the most relevant variants of VRP at present is the Pollution Routing Problem (PRP) which considers the minimization of transport costs and the reduction of polluting emissions. This project proposes the design of a mathematical model and a metaheuristic taboo search for the solution of the Pollution Routing Problem with Time Windows and Speed Decisions. For the validation of the proposed designs, Kramer, et all. instances were adapted and the results obtained were compared with the nearest neighbor algorithm proposed as the current solution. Through the implementation, optimal solutions were obtained for small instances (10 and 15 clients) by means of the mathematical model, improving in average, 62.08% the total costs and 81.23% the CO2 emissions. While Taboo Search showed efficiency in relation to the results obtained and the computation time for instances of all sizes, obtaining an average percentage of improvement for total costs of 66.04% and 90.97% for CO2 emissions.
Keywords
Metaheurística, Logística verde, Programación lineal, VRP, PRP, Metaheuristics, Green logistics, Linear programming