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最小成本并行无人机调度车辆路径问题。 (英语) Zbl 1495.90028号

摘要:将无人飞行器(UAV)(也称为无人机)引入最后一英里交付领域,并让其与卡车一起工作,以提高服务质量和降低运输成本,这导致了一类新的车辆路径问题(VRP)。本文介绍了一个新的优化问题,称为最小成本并行无人机调度车辆路径问题(PDSVRP)。这个问题是最近在文献中引入的著名的并行无人机调度旅行推销员问题(PDSTSP)的变体,在该问题中,我们允许多辆卡车,并考虑最小化总运输成本的目标。我们将这个问题描述为一个混合整数线性规划,然后开发了一个破产和重建((mathcal{R})&(mathca{R}\)算法。我们的启发式算法有效地利用了PDSVRP解决方案的特征,在破产阶段通过新的移除操作符将“足够”的空间引入到解决方案中。预计这将增加在重建阶段后期改进解决方案的可能性。在一组新的随机生成实例上进行的多次实验证实了我们的方法的性能。为了探索无人机交付的好处以及了解相关因素对无人机使用对运营成本的贡献的影响,进行了敏感性分析。我们还将所提出的算法用于求解PDSTSP,并通过文献中可用的基准对其进行验证。结果表明,我们的算法在求解质量方面优于最新的算法。在90个考虑过的实例中,它找到了26个新的最知名的解决方案。

MSC公司:

90B06型 运输、物流和供应链管理
90立方厘米 混合整数编程
90 C59 数学规划中的近似方法和启发式
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全文: 内政部

参考文献:

[1] 阿加兹,N。;鲍曼,P。;Schmidt,M.,无人机旅行推销员问题的优化方法,运输科学,52,4,965-981(2018)
[2] Allain,R.(2013)。亚马逊八翼无人机物理。https://www.wired.com/2013/12/physics-of-the-amazon-prime-air-drone/。2020年8月12日查阅。
[3] 鲍曼,P。;阿加兹,N。;Schmidt,M.,无人机旅行推销员问题的动态规划方法,Networks,72,4,528-542(2018)
[4] 布雷曼,L。;弗里德曼,J。;斯通,C.J。;Olshen,R.A.,分类和回归树(1984),CRC出版社·Zbl 0541.62042号
[5] 卡尔森,J.G。;Song,S.,《用卡车和无人机协调物流》,《管理科学》,64,9,4052-4069(2018)
[6] Cheng,C。;阿杜利亚萨克,Y。;Rousseau,L.-M.,《带能量函数的无人机路由:公式和精确算法》,《运输研究B部分:方法学》,139364-387(2020)
[7] 克里斯蒂安斯,J。;Berghe,G.V.,车辆路径问题的字符串删除松弛归纳法,运输科学,54,2,417-433(2020)
[8] Conciçáo,A.,《新分销模式下的物流挑战:无人机交付》,《技术报告》(2019年),高等技术学院
[9] Dayarian,I。;Savelsbergh,M。;Clarke,J.-P.,《无人机补给的同一天交付》,《运输科学》,54,1,229-249(2020)
[10] 德尔·阿米科,M。;蒙特曼,R。;Novellani,S.,并行无人机调度旅行推销员问题的数学算法,运筹学年鉴,289,2,211-226(2020)·兹比尔1496.90072
[11] DHL(2016)。DHL parcelcopter成功尝试融入物流链。https://www.dhl.com/en/press/releases/releases_2016/all/parcel_ecommerce/successful_trial_integration_dhl_parcelcopter_registers_chain.html。2020年8月12日查阅。
[12] de Freitas,J.C。;Penna,P.H.V.,《飞行伙伴旅行推销员问题的可变邻域搜索》,运筹学国际事务,27,1,267-290(2020)·Zbl 07766423号
[13] Ha,Q.M。;Deville,Y。;Pham,Q.D。;Há,M.H.,《关于无人机的最低成本旅行推销员问题》,交通研究第C部分:新兴技术,86,597-621(2018)
[14] Ha,Q.M。;Deville,Y。;Pham,Q.D。;Há,M.H.,无人机旅行推销员问题的混合遗传算法,启发式杂志,26,2,219-247(2020)
[15] Ham,A.M.,《使用约束编程实现受时间窗约束的移动卡车、移动无人机和移动仓库的集成调度》,运输研究第C部分:新兴技术,91,1-14(2018)
[16] Kara,I.,距离约束车辆路径问题的基于弧的整数规划公式,第三届IEEE物流和工业信息国际研讨会,33-38(2011),IEEE
[17] 卡拉,I。;拉波特,G。;Bektas,T.,关于容量受限车辆路径问题的提升Miller-Tucker-Zemlin子图消除约束的注释,欧洲运筹学杂志,158,3,793-795(2004)·Zbl 1061.90020号
[18] 卡拉克,A。;Abdelghany,K.,《接送服务的混合车载路线问题》,《运输研究第C部分:新兴技术》,102427-449(2019)
[19] Kim,E.(2016)。亚马逊即将推出的无人机交付服务最令人震惊的部分。https://www.businessinsider.com/cost-savings-from-amazon-drone-deliveries-2016-6。2020年8月12日查阅。
[20] Kim,S。;Moon,I.,《无人机站的旅行推销员问题》,IEEE系统、人与控制论汇刊:系统,49,1,42-52(2018)
[21] 库恩,M。;Johnson,K.,应用预测模型,26(2013),Springer·Zbl 1306.62014年
[22] Lauryn,E.(2019)。空投-您的下一批货物可能会通过无人机抵达。https://360.here.com/the-potential-imptage-of-drones-on-supply-chain。2020年8月12日查阅。
[23] Ma,X.,《使用分类和回归树:实用引物》(2018),IAP
[24] Macrina,G。;Pugliese,L.D.P。;盖里耶罗,F。;Laporte,G.,《无人机辅助路线:文献综述》,交通研究第C部分:新兴技术,120102762(2020)
[25] 马修,N。;Smith,S.L。;Waslander,S.L.,异构多机器人团队中的包交付规划路径,IEEE自动化科学与工程汇刊,12,412298-1308(2015)
[26] Mbiadou Saleu,R.G。;德鲁西,L。;费利特,D。;Grangeon,N。;Quilliot,A.,并行无人机调度旅行推销员问题的迭代两步启发式,Networks,72,4,459-474(2018)
[27] 梅斯特,D。;Bräysy,O.,《大规模容量受限车辆路径问题的主动引导进化策略》,计算机与运筹学,34,10,2964-2975(2007)·Zbl 1185.90176号
[28] C.C.穆雷。;Chu,A.G.,《飞行伙伴旅行推销员问题:无人机辅助包裹递送的优化》,运输研究第C部分:新兴技术,54,86-109(2015)
[29] C.C.穆雷。;Raj,R.,《多飞行伙伴旅行推销员问题:多无人机包裹交付》,运输研究第C部分:新兴技术,110,368-398(2020)
[30] 波科宁,S。;Golden,B.,《母舰和无人机路由问题》,《计算机信息杂志》,32,2,249-262(2020)·Zbl 1451.90020号
[31] 波科宁,S。;Golden,B.,《多视点无人机路由问题》,计算机与运营研究,113104802(2020)·Zbl 1458.90128号
[32] 波科宁,S。;金色,B。;Wasil,E.A.,《用无人机解决旅行推销员问题的分门别类方法》,《信息计算杂志》,31,2,335-346(2019)·兹bl 07281715
[33] 2021年5月12日访问http://tesi.cab.unipd.it/51947/1/Andrea_Ponza_-_Analisi_e_ottimizzazione_ell'uso_di_droni_per_la_consensgna_di_prodotti.pdf
[34] Reinelt,G.,TSPLIB——旅行推销员问题库,ORSA计算杂志,3,4,376-384(1991)·兹伯利0775.90293
[35] 萨克拉门托,D。;Pisinger,D。;Ropke,S.,《无人机车辆路径问题的自适应大邻域搜索元启发式算法》,运输研究第C部分:新兴技术,102,289-315(2019)
[36] 桑切斯·迪亚兹,I。;Palacios-Argüello,L。;Levandi,A。;Mardberg,J。;Basso,R.,《在城市环境中交付中型卡车的时间效率研究》,《可持续性》,第12、1、425页(2020年)
[37] 萨武拉,H。;Karakaya,M.,部署在移动载体上的无人飞行器的有效路线规划,软计算,20,7,2905-2920(2016)
[38] Schermer,D。;莫伊尼,M。;Wendt,O.,旅行推销员无人机站位置问题,全球优化世界大会,1129-1138(2019),斯普林格
[39] Scikit-lean(2020年)。用户指南。https://scikit-learn.org/stable/modules/generated/sklearn.tree.DecisionTreeRegressor.html。2020年8月12日查阅。
[40] 斯科特·J·E。;Scott,C.H.,《无人机运送药物和其他医疗用品的模型》,无人飞行器:研究和实践的突破,376-392(2019),IGI Global
[41] Solomon,M.M.,带时间窗约束的车辆路径和调度问题的算法,运筹学,35,2,254-265(1987)·Zbl 0625.90047号
[42] 托斯,P。;Vigo,D.,《颗粒禁忌搜索及其在车辆路径问题中的应用》,《信息计算杂志》,第15期,第4期,第333-346页(2003年)·Zbl 1238.90141号
[43] Uchoa,E。;果胶,D。;佩索阿,A。;波吉,M。;维达尔,T。;Subramanian,A.,容量受限车辆路径问题的新基准实例,《欧洲运筹学杂志》,257,3,845-858(2017)·Zbl 1394.90130号
[44] UPS(2020)。重量和尺寸。https://www.ups.com/us/en/help-center/packaging-and-supplies/weight-size.page。2020年8月12日查阅。
[45] 王,D。;胡,P。;杜,J。;周,P。;邓,T。;Hu,M.,带独立无人机和车载无人机的混合无人机协同包裹交付的路由和调度,IEEE物联网杂志,6,6,10483-10495(2019)
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