Un algoritmo de refinamiento de gráficos para minimizar los retrasos en la entrega al cuadrado utilizando robots de paquetería
Autores: Gnegel, Fabian; Schaudt, Stefan; Clausen, Uwe; Fügenschuh, Armin
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Un algoritmo de refinamiento de gráficos para minimizar los retrasos en la entrega al cuadrado utilizando robots de paquetería
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Volúmenes de paquetes
Industria logística
Robots de entrega
Problema de enrutamiento de vehículos eléctricos
Modelo de programación cuadrática mixta entera
Enfoques de solución
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 36
Citaciones: Sin citaciones
En los últimos años, los volúmenes de paquetería han alcanzado niveles récord, lo que ha llevado a la industria logística a explorar soluciones innovadoras para satisfacer la creciente demanda. En áreas densamente pobladas, los robots de reparto ofrecen una alternativa prometedora a los sistemas de reparto tradicionales basados en camiones. Estos robots eléctricos autónomos operan en aceras y entregan productos sensibles al tiempo, como paquetes express, medicamentos y comidas. Sin embargo, su capacidad de carga limitada y la duración de la batería requieren un regreso a un depósito después de cada entrega. Este desafío se puede modelar como un problema de enrutamiento de vehículos eléctricos con ventanas de tiempo flexibles y restricciones de capacidad de una sola unidad. El objetivo es atender a todos los clientes minimizando la suma cuadrática de retrasos en las entregas y asegurando que cada vehículo opere dentro de sus limitaciones de batería. Para abordar este problema, proponemos un modelo de programación cuadrática mixta entera e introducimos una formulación mejorada utilizando una estructura de grafo en capas. Para este grafo en capas, presentamos dos enfoques de solución basados en relajaciones que reducen el número de nodos y arcos en comparación con la formulación expandida. El primer enfoque, Refinamiento Iterativo, resuelve la relajación actual hasta optimizarla y perfecciona el grafo cuando la solución es inviable para la formulación expandida. Este proceso continúa hasta obtener una solución óptima comprobada. El segundo enfoque, Ramificar y Refinar, integra el perfeccionamiento del grafo en un marco de ramificación y acotamiento, eliminando la necesidad de reinicios. Experimentos computacionales en instancias modificadas de Solomon demuestran la efectividad de nuestros enfoques de solución, con Ramificar y Refinar superando consistentemente a Refinamiento Iterativo en todas las configuraciones de parámetros probadas.
Descripción
En los últimos años, los volúmenes de paquetería han alcanzado niveles récord, lo que ha llevado a la industria logística a explorar soluciones innovadoras para satisfacer la creciente demanda. En áreas densamente pobladas, los robots de reparto ofrecen una alternativa prometedora a los sistemas de reparto tradicionales basados en camiones. Estos robots eléctricos autónomos operan en aceras y entregan productos sensibles al tiempo, como paquetes express, medicamentos y comidas. Sin embargo, su capacidad de carga limitada y la duración de la batería requieren un regreso a un depósito después de cada entrega. Este desafío se puede modelar como un problema de enrutamiento de vehículos eléctricos con ventanas de tiempo flexibles y restricciones de capacidad de una sola unidad. El objetivo es atender a todos los clientes minimizando la suma cuadrática de retrasos en las entregas y asegurando que cada vehículo opere dentro de sus limitaciones de batería. Para abordar este problema, proponemos un modelo de programación cuadrática mixta entera e introducimos una formulación mejorada utilizando una estructura de grafo en capas. Para este grafo en capas, presentamos dos enfoques de solución basados en relajaciones que reducen el número de nodos y arcos en comparación con la formulación expandida. El primer enfoque, Refinamiento Iterativo, resuelve la relajación actual hasta optimizarla y perfecciona el grafo cuando la solución es inviable para la formulación expandida. Este proceso continúa hasta obtener una solución óptima comprobada. El segundo enfoque, Ramificar y Refinar, integra el perfeccionamiento del grafo en un marco de ramificación y acotamiento, eliminando la necesidad de reinicios. Experimentos computacionales en instancias modificadas de Solomon demuestran la efectividad de nuestros enfoques de solución, con Ramificar y Refinar superando consistentemente a Refinamiento Iterativo en todas las configuraciones de parámetros probadas.