Orientador: Eduardo Candido Xavier / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-24T00:15:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silveira_JeffersonLuizMoisesda_D.pdf: 2236708 bytes, checksum: 8e569408c2f068347058e36031689c3a (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Neste trabalho estamos interessados em problemas de empacotamento e roteamento. Assumindo a hipótese de que P ? NP, sabemos que não existem algoritmos eficientes para resolver tais problemas. Além de algoritmos exatos, duas das abordagens para resolver tais problemas são Algoritmos Aproximados e Heurísticas. Nesta tese mostramos algoritmos baseados nestas três abordagens para ambos os problemas, de empacotamento e roteamento. Os dois primeiros problemas atacados foram generalizações de problemas clássicos de empacotamento: O problema da mochila bidimensional e o problema de empacotamento em faixas. Estes foram generalizados adicionando restrições na forma de carregamento e descarregamento dos itens no recipiente (restrições estas, que aparecem no contexto de problemas de roteamento). O terceiro problema é uma combinação de problemas de empacotamento e roteamento. Neste caso, atacamos uma generalização do clássico Pickup and Delivery Problem. Propomos os primeiros resultados de aproximação para algumas versões dos problemas de empacotamento supracitados. Além disto, apresentamos algumas abordagens práticas para o terceiro problema. As heurísticas foram avaliadas através de experimentos computacionais comparando os seus resultados com algoritmos exatos / Abstract: In this work we are interested in packing and routing problems. Assuming P ? NP, we have that there are no efficient algorithms to deal with such problems. Besides exact algorithms, two approaches to solve such problems are Approximation Algorithms and Heuristics. In this thesis we show algorithms using these three approaches for both packing and routing problems. The first two addressed problems are generalizations of classical packing problems: The Two Dimensional Knapsack problem and the Strip Packing problem. These problems were generalized by adding constraints on the way the items can be inserted/removed into/from the bin (These constraints appear in the context of routing problems). The third problem is combination of packing and routing problems. It is a generalization of the classical Pickup and Delivery problem. We propose the first approximation results for some packing problems. Besides that, we present some practical algorithms for the third problem. The heuristics were assessed through computational experiments by comparing their results with exact algorithms / Doutorado / Ciência da Computação / Doutor em Ciência da Computação

In this Dissertation, the Vehicle Routing Problem with Drones (VRPD), motivated by the growing interest on Unmanned Aerial Vehicles (UAVs, or Drones) by the industry and their applications in logistics is studied. A pioneer work by (MURRAY; CHU, 2015) shows a combination between UAV and a truck to deliver products, presenting an adaptation to the Traveling Salesman Problem (TSP). After a literature review, an extension of the model from Murray and Chu (2015) we present a model for the problem with multiple vehicles. This model is developed as a Mixed Integer Linear Programming (MILP) problem and solved with the solver CPLEX. A heuristic based on a Hybrid Genetic Algorithm (HGA) is also developed and presented. Our results show that the use of drones reduces the total mileage of the trucks by a significant percentage. / Nessa monografia estuda-se o Problema do Roteamento de Veículos com Drones (PRVD), motivado pelo crescente interesse da indústria em Veículos Aéreos Não Tripulados (VANTs) e suas aplicações em logística. O trabalho pioneiro de (MURRAY; CHU, 2015) mostra uma combinação entre VANT e um caminhão para realização de entregas de produtos, no qual foi proposta uma adaptação do Problema do Caixeiro Viajante (PCV). Após uma revisão de literatura, apresenta-se uma extensão do modelo de Murray and Chu (2015) para o problema com múltiplos veículos. Desenvolveu-se um modelo de Programação Linear Inteira Mista que foi resolvido com o solver CPLEX. Uma heurística basead em um Algoritmo Genético Híbrido também foi desenvolvido e é apresentada. Resultados mostram que a utilização dos VANTs reduzem a quilometragem dos caminhões significativamente.

Submitted by CARLA MARIA GOULART DE MORAES (carlagm) on 2015-04-01T18:43:13Z No. of bitstreams: 1 CristianoGalafassi.pdf: 2977122 bytes, checksum: 5d851dbaf2aea5f9599c6ce44fa55ba0 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-04-01T18:43:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CristianoGalafassi.pdf: 2977122 bytes, checksum: 5d851dbaf2aea5f9599c6ce44fa55ba0 (MD5) Previous issue date: 2011 / CNPQ – Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Este trabalho aborda o Problema de Roteamento de Veículos Capacitado com Janelas de Tempo, onde devem ser atendidas as restrições de capacidade do veículo e as janelas de tempo de atendimento do cliente. Para resolver tal problema serão utilizadas as metaheurísticas Busca Tabu e Algoritmos Genéticos, além do desenvolvimento de um Algoritmo Híbrido baseado nas duas metaheurísticas. Busca-se contribuir com o desenvolvimento de um Algoritmo Híbrido focado no Problema de Roteamento de Veículos que utilize o poder de intensificação da Busca Tabu e o poder de diversificação do Algoritmo Genético, objetivando a obtenção de soluções de boa qualidade sem comprometer o tempo computacional. Nos experimentos, no que tange a Busca Tabu, analisa-se o processo de busca da através da variação do tamanho da Lista Tabu e do número máximo de iterações sem melhora do valor da função objetivo, como critério de parada, aplicados a uma política de intensificação. Para o Algoritmo Genético, é analisada a influência e o comportamento da busca com base em três operadores de cruzamento aplicados a duas políticas de elitismo. Ainda assim, para o Algoritmo Híbrido, analisa-se o impacto do tamanho da Lista Tabu e das taxas de Mutação e Cruzamento. Por fim, os resultados obtidos são comparados com os melhores métodos heurísticos encontrados na literatura e com métodos exatos, onde o Algoritmo Híbrido mostra-se robusto, obtendo soluções ótimas para diversas instancias de problemas. / This paper approaches the Capacitated Vehicle Routing Problem with Time Windows, which must obey the restrictions on vehicle capacity and time windows for customer service. To solve this problem will be used two metaheuristics, Tabu Search and Genetic Algorithms, and are developed an hybrid algorithm based on this two metaheuristics. The aim is to contribute with the development of a Hybrid Algorithm focused on Vehicle Routing Problem that uses the Tabu Search intensification power and the Genetic Algorithms diversification power, in order to obtain good quality solutions without compromising the computational time. In the experiments, with respect to Tabu Search, we analyze the search process by varying the size of the Tabu List and the maximum number of iterations without improvement in objective function value, such as stopping criterion, applied to an intensification policy. For the genetic algorithm are analyzed the influence and the search behavior on the basis of three crossover operators, applied to two elitism policies. Still, for the hybrid algorithm, we analyze the impact of the Tabu List size and rates of mutation and crossover. Finally, the results are compared with the best heuristics in the literature and with exact methods, where the Hybrid Algorithm shows robust, getting several optimal solutions.

[pt] Desde a sua origem, as abordagens a problemas de Otimização Combinatória polarizam-se entre métodos exatos e heurísticos. Recentemente, porém, estratégias que combinam ambos os métodos têm sido propostas para os mais variados problemas, apresentando resultados promissores. Nesse contexto, destacam-se os conceitos de vizinhaças de bola e elipsoidal, que realizam buscas em relação a uma ou mais soluções de referência. Este trabalho estuda a aplicação de tais vizinhanças para o Problema de Roteamento de Veículos com Restrição de Capacidade (CVRP), sobre o algoritmo de Branch-and-Cut-and-Price Robusto. Experimentos foram realizados e seus resultados analisados. / [en] Since its inception, approaches to Combinatorial Optimization were polarized between exact and heuristic methods. Recently, however, strategies that combine both methods have been proposed for various problems, showing promising results. In this context, the concepts of ball and ellipsoidal neighborhood appear, which perform a search regarding one or more reference solutions. This work studies the application of such neighborhoods for the Capacitated Vehicle Routing Problem (CVRP), using the Robust Branchand- Cut-and-Price algorithm. Experiments were made and its results were analyzed.

Orientador: Prof. Dr. Cláudio Nogueira de Meneses / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação, 2016. / Beyond a complex real world system composed by a set of sophisticated machines and qualied human resources distributed around manufacturing environment, the Auto In- dustry needs a little more to allow their products to reach the nal costumers. Loading vehicles like cars, trucks and vans into auto-carriers and designing routes to delivery sub- sets of vehicles to auto dealers according to their orders are relevant tasks in automotive value chain performed by transportation companies. Given the set of complex constraints related to diferent vehicle models (with diferent dimensions) to be feasibly loaded into dierent auto-carrier models plus the auto-carrier eet routing task, transportation com- panies must explore strong computational alternatives to address this optimization prob- lem. In fact, we explore in this dissertation a real world complex problem composed by two sub-problems, both belonging to NP-hard class: routing and loading. After formally dening the tackled problem, we adopt, in this dissertation, a previously studied procedure based on enumeration techniques for loading task and we propose an alternative approach employing Asynchronous Teams concept, which combines local search algorithms in order to cooperate to each other to try to resolve the routing sub-problem. Setting the results provided by our implementation of Iterated Local Search (ILS) approach (already proposed in literature for solving the routing sub-problem) as benchmark, we propose computational experiments considering real-world instances, to compare performance of ILS to ve vari- ants of our Asynchronous Teams implementations. Final results evidence the power of this proposed alternative approach for founding quality solutions and its exibility to easily assume diferent configurations.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:52:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissRH.pdf: 983555 bytes, checksum: 2f6efc30e82bc4d5f60bb2893dd0bb3f (MD5) Previous issue date: 2004-12-16 / This research consists of the development of algorithms to solve the Periodic Vehicle Routing Problem (PVRP), wich has not received a great deal of attention in the O.R. literature. The objective of the PVRP is to elaborate a set of routes to attend to customers demand along a planning horizon. Each customer roquests that the visits occur in a combination predefined of days. Two heuristics were developed for the PVRP. In the first heuristic, three types of initial solution construction are used to attribute the customers to days. After that, visiting day combinations are changed in order to improvr the solution. The search process is controlled by an adaptative tabu heuristic from the literature which determines intensification and diversification actions, applied for each day in the period. The second heuristic incorporates a similar approach for the period as a whole. Computacional results show that this approach leads to good solution. / Esta pesquisa consiste no desenvolvimento de algoritmos para resolver o Problema de Roteamento de Veículos Periódico (PRPV), o qual tem sido pouco abordado na literatura de Pesquisa Operacional. O objetivo do PRVP é elaborar um conjunto de rotas para atender à demanda de cliente ao longo de um horizonte de planejamento. Cada cliente requer que as visitas aconteçam em uma combinação predefinida de dias. Foram desenvolvidas duas heurísticas para o PRPV, chamadas de VERSÃO 1 e VERSÃO 2. Na VERSÃO 1 são utilizados três tipos de construções iniciais para atribuir os clientes aos dias. Em seguida, são realizadas mudanças de combinações de dias de visitas na tentativa de melhorar a solução. O processo de busca por soluções é controlado por heurísitca tabu adaptativa da literatura que determina as ações de intensificação e diversificação, aplicado a cada dia do período. A VERSÃO 2 incorpora uma abordagem similar para o período como um todo. Resultados computacionais indicam que esta abordagem leva a soluções de boa qualidade.

A concern of logistics management is the correct and efficient use of the available fleet. The central focus of fleet management is determining the routes that will be used in customer service and the efficient allocation of available resources (vehicles). The correct fleet management can generate a competitive advantage. There is a problem in the Operations Research dedicated to working this type of situation, the Vehicle Routing Problem (VRP). The VRP tries to generate the most economical route to efficient use of the available fleet. The case study discussed in this work was a particular situation VRP where there is a heterogeneous fleet and where the collections and deliveries of passengers are carried at separate times. To solve this problem we designed a Genetic Algorithm. Additionally, three different crossover operators were tested in the search for better results. At the end of the study, the Genetic Algorithm was capable of solving the problem in a short time and finding the most economical way to generate routes, using efficiently the fleet and fulfilling all requests. / Uma das preocupaÃÃes da gestÃo logÃstica à a correta e eficiente utilizaÃÃo da frota disponÃvel. O foco central da gestÃo da frota està em determinar as rotas que serÃo utilizadas no atendimento aos clientes e a alocaÃÃo eficiente dos recursos (veÃculos) disponÃveis. A gestÃo correta da frota pode gerar um diferencial competitivo. Existe na Pesquisa Operacional um problema dedicado a trabalhar este tipo de situaÃÃo, denominado Problema de Roteamento de VeÃculos (PRV). O PRV procura gerar a rota mais econÃmica com utilizaÃÃo eficiente da frota disponÃvel. No estudo de caso, realizado neste trabalho, foi abordada uma situaÃÃo particular do PRV onde hà uma frota heterogÃnea e as coletas e entregas de passageiros sÃo realizadas em momentos separados. Para a resoluÃÃo deste problema foi desenvolvido e implementado um Algoritmo GenÃtico (AG). Adicionalmente, trÃs operadores de cruzamento diferentes foram testados na busca dos melhores resultados encontrados pelo AG. Ao final, o Algoritmo GenÃtico conseguiu se mostrar capaz de resolver o problema em tempo hÃbil e de maneira a gerar rotas mais econÃmicas, utilizando eficientemente a frota e atendendo todas as solicitaÃÃes.

[pt] A busca pelo desenvolvimento sustentável tem como importante fator diferencial as fontes de energia renováveis. O biodiesel desponta como uma das alternativas mais relevantes, mas suas formas de obtenção no Rio de Janeiro não foram suficientemente investigadas. Este trabalho identifica a oportunidade da produção de biodiesel a partir de óleos residuais de fritura neste cenário, enfatizando os custos de transporte do óleo desde os principais produtores comerciais até a obtenção do biocombustível. O objetivo é avaliar os custos de forma a verificar a viabilidade do emprego desta alternativa. Para tanto, foram estudadas as diversas ferramentas de resolução do Problema de Roteamento de Veículos e foi proposto um algoritmo que visa à otimização dos custos. A formulação matemática utilizada baseia-se numa extensão de algoritmos clássicos, como o apresentado por Arenales et al. (2007), e nas equações desenvolvidas em Kallehauge (2006). Os resultados do modelo de roteamento, atrelados aos custos de produção, impostos e insumos, foram comparados com informações sobre a comercialização do biodiesel, comprovando sua viabilidade econômica. A consolidação dos dados obtidos aponta a produção de biodiesel a partir de óleo residual de fritura como viável, com custos logísticos equivalentes a R/tmp/aaaUFg8ya,19 por litro e custo final de R,22 por litro. / [en] The search for a sustainable development has in renewable energy sources an important differential factor. Biodiesel is one of the most important alternatives, but its obtainment forms in Rio de Janeiro have not been investigated enough. This work identifies the opportunity of biodiesel production from waste cooking oil in this scenery, emphasizing oil`s transport costs until factories, where it is possible to obtain biodiesel in its final form. The objective is to evaluate costs in order to verify viability of this alternative source of energy. Hence, this research analysed several tools for solving Vehicle Routing Problem and it proposes an algorithm that results in cost optimization. The adapted mathematic formulation is based in an extension of classic algorithms, like those presented by Arenales (2007), and in equations developed by Kallehauge (2006). The routing model results, linked to production, tributes and input costs, have been compared with information about biodiesel commercialization, verifying its economic viability. The data consolidation obtained indicates that the biodiesel production from waste cooking oil is viable, with logistic costs equal to R/tmp/aaaPLIh7a,19 per liter and final cost equal to R,22 per liter.

Submitted by Nadir Basilio (nadirsb@uninove.br) on 2018-01-24T20:35:47Z No. of bitstreams: 1 Luigi Tavolaro Santini.pdf: 2357766 bytes, checksum: b70528f7db6bf88f1285744982eb4234 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-01-24T20:35:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Luigi Tavolaro Santini.pdf: 2357766 bytes, checksum: b70528f7db6bf88f1285744982eb4234 (MD5) Previous issue date: 2017-02-23 / The present work deals with the Capacitated Vehicle Routing Problem with Three-Dimensional Loading Constraints. This problem is difficult to solve exactly, still relatively little studied, but important in the logistics activities of movement, warehousing and transportation. This problem consists in minimizing the total traveled distance by a homogeneous fleet of vehicles that address the issue of deliveries of customer demands, in which these demands are composed of items that have three relevant spatial dimensions. The objective of the present work is to develop heuristic and metaheuristic algorithms to solve the problem in question. The algorithms are based on the Clarke & Wright and George & Robinson heuristics, and on the Iterated Local Search and Adaptive Large Neighborhood Search metaheuristics. In the proposed algorithm, the routing problem is firstly addressed by adapting the Clarke & Wright heuristic, creating routes that are used to verify the loading pattern, thus obtaining an initial solution. In the following, an extensive search in the solution neighborhood is applied with the Iterated Local Search metaheuristic. For the best results of this search, it is checked if the loading pattern is feasible using an adapted George & Robinson algorithm. If it is not feasible, the Adaptive Large Neighborhood Search metaheuristic is executed in an attempt to find a feasible solution to the loading problem. Instances from the literature are used to evaluate the efficiency of the developed methods. The results obtained for the routing problem individually were of paramount importance to ensure the effectiveness of the Iterated Local Search metaheuristic. For the loading problem individually, the tests were also satisfactory, allowing for several feasible loading patterns using the adapted George & Robinson algorithm and the Adaptive Large Neighborhood Search metaheuristic. The results obtained with the proposed algorithm for the integrated problem were also good, being very close to those in the literature and with computational time relatively lower. As perspectives for future research, it is intended to investigate more efficient ways of exploring the solution space of the integrated problem, as well as the use of other metaheuristics. / O presente trabalho trata do Problema de Roteamento de Veículos Capacitado com Restrições de Carregamento Tridimensional. Este é um problema de difícil solução exata, ainda relativamente pouco estudado, porém importante nas atividades logísticas de movimentação, armazenagem e transporte de produtos. Este problema consiste em minimizar a distância total percorrida por uma frota homogênea de veículos que supram a questão das entregas das demandas de clientes, em que tais demandas são compostas por itens que possuem três dimensões espaciais relevantes. O objetivo do presente trabalho consiste em desenvolver algoritmos heurísticos e meta-heurísticos para resolver o problema em questão. Os algoritmos são baseados nas heurísticas de Clarke & Wright e de George & Robinson, e nas meta-heurísticas Iterated Local Search e Adaptive Large Neighborhood Search. No algoritmo proposto, primeiro trata-se o problema de roteamento adaptando-se a heurística de Clarke & Wright, criando roteiros que são utilizados para a verificação do padrão de carregamento, tendo-se assim uma solução inicial. Em seguida, é aplicada uma busca extensiva na vizinhança com a meta-heurística Iterated Local Search. Para os melhores resultados desta busca, verifica-se se o padrão de carregamento é viável utilizando o algoritmo de George & Robinson adaptado. Nos casos em que não é viável, a meta-heurística Adaptive Large Neighborhood Search é executada na tentativa de se encontrar soluções viáveis para o problema de carregamento. Instâncias da literatura são utilizadas para avaliar a eficiência dos métodos desenvolvidos. Os resultados obtidos para o problema de roteamento separadamente foram de suma importância para assegurar a eficiência do meta-heurística Iterated Local Search. Para o problema de carregamento separadamente, os testes utilizando o algoritmo de George & Robinson adaptado e a meta-heurística Adaptive Large Neighborhood Search também foram satisfatórios, permitindo a obtenção de vários padrões de carregamento factíveis. Os resultados obtidos com o algoritmo proposto para o problema integrado também foram bons, sendo bastante próximos aos da literatura e com tempo computacional relativamente menor. Como perspectivas de pesquisas futuras, pretende-se estudar formas mais eficientes de se explorar o espaço de busca do problema integrado, bem como a utilização de outras meta-heurísticas.

[pt] Na atualidade, as organizações públicas e privadas buscam otimizar seus processos de modo que, estes garantam a qualidade dos serviços e o retorno sobre o capital investido nas diversas operações que estão envolvidas. Com isso, as organizações que não se preocupam em desenhar seus processos com eficácia e eficiência, estarão sujeitas a falhas, onerando assim os custos de operação. O estudo em questão propõe uma política de atendimento às demandas de manutenção e a utilização de uma ferramenta de roteirização diária no desempenho das operações do setor de manutenção de uma universidade pública do estado de Minas Gerais. O Problema de Roteirização de Veículos (PRV), do inglês Vehicle Routing Problem (VRP), como é conhecido na literatura, é definido como o atendimento a pontos de demanda geograficamente dispersos, por intermédio de uma frota de veículos disponíveis que, em geral, partem e retornam a um depósito central. O PRV tem como objetivo encontrar rotas viáveis com um menor custo que respeite as restrições operacionais, como duração da jornada de trabalho, capacidade dos veículos, duração das rotas, entre diversas outras. No trabalho será proposta uma metodologia que sugere uma nova política de distribuição de profissionais e materiais necessários para realização dos atendimentos às demandas de manutenção das unidades internas e externas da universidade e faz uso de um software de solução do PRV para verificar o desempenho das políticas propostas. Os resultados do estudo para as estratégias propostas apresentaram reduções significativas, variando de 17,86 porcento a 66,27 porcento do custo mensal, além de oportunidades de ganhos operacionais frente ao cenário atual. Espera-se que o software de PRV seja utilizado na programação diária dos roteiros dos veículos do setor. / [en] Currently, public and private organizations seek to optimize their process-es in order to guarantee the quality of services and the return on capital invested in the various operations that are involved. As a result, organizations that are not concerned with designing their processes effectively and efficiently, will be sub-ject to failures, thus increasing operating costs. The study in question proposes a policy to meet maintenance demands and the use of a daily routing tool in the performance of operations in the maintenance sector of a public university in the state of Minas Gerais. The Problema de Roteamento de Veículos (PRV), from the English Vehicle Routing Problem (VRP), as it is known in the literature, is defined as the service to meet geographically dispersed demand points, through a fleet of available vehicles that, in general, depart and return to a central depot. The VRP aims to find viable routes at a lower cost that respects operational re-strictions, such as working hours, vehicle capacity, duration of routes, among others. In the work, a methodology will be proposed that suggests a new policy for the distribution of professionals and materials needed to fulfill the demands of maintenance of the university s internal and external units and makes use of a VRP solution software to verify the performance of the proposed policies. The results of the study for the proposed strategies showed significant reductions, varying from 17.86 percent to 66.27 percent of the monthly cost, in addition to opportunities for operational gains compared to the current scenario. It is expected that the VRP software will be used in the daily programming of the routes for vehicles in the sector.