RAMP para o Problema de Localização de Hubs com Afetação Múltipla e sem Restrições de Capacidade

Os Problemas de Localização de Instalações (Facility Location Problems – FLP) são problemas complexos que assumem um grande foco de estudo por parte da comunidade científica. Os FLP têm várias aplicações no mundo real e em diversas ´áreas, tais como, telecomunicações, redes de computadores, redes de transporte, rede elétrica, localização de hospitais, localização de aeroportos, entre muitos outros. O Problema de Localização de Hubs com Afetação múltipla e Sem Restrições de Capacidade (Uncapacitated Multiple Allocation Hub Location Problem – UMAHLP) faz parte do grupo de problemas de localização extensivamente estudados. Tratando-se de um problema de otimização combinatória NP-difícil, a utilização de métodos exatos na resolução de problemas práticos de grande dimensão pode ser seriamente comprometida pelos tempos computacionais necessários para a obtenção da solução ótima. Para ultrapassar esta dificuldade, um número significativo de algoritmos heurísticos têm sido propostos com o objetivo de encontrar soluções de boa qualidade em tempos tão reduzidos quanto possível. O sucesso da metaheurística Relaxation Adaptive Memory Programming (RAMP) aplicada ao Problema de Localização de Instalações sem Restrições de Capacidade (Uncapacitated Facility Location Problem – UFLP) apresenta esta abordagem como bastante promissora na aplicação a outros problemas de localização. O UMAHLP ´e um exemplo clássico destes problemas. Neste contexto, pretende-se com este estudo, explorar as vantagens da aplicação da abordagem RAMP ao UMAHLP. A abordagem RAMP baseia-se na exploração da relação primal-dual do problema, orientando a pesquisa com base em princípios de memória adaptativa. O m´etodo RAMP faz uso de vários níveis de sofisticação, definidos pelo grau de intensidade que são explorados os lados primal e dual do problema. Deve-se começar pela implementação da versão mais simples do método e só avançar para formas mais complexas, caso seja necessário, uma vez que o método RAMP é incremental. Para o UFLP foram implementados dois algoritmos, um com base na metaheurística Pesquisa por Dispersão (Scatter Search – SS) e outro tendo por base a versão mais sofisticada do método RAMP, designada de PD-RAMP, que explora intensivamente ambos os lados da relação primal-dual. O algoritmo PD-RAMP implementado engloba uma versão mais simples do algoritmo SS proposto, para explorar o espaço de soluções do lado primal, sendo o lado dual explorado pelo método Dual-Ascent. No UMAHLP foi aplicada uma versão mais simples do RAMP, intensificando a exploração do lado dual do Problema, através do método Dual-Ascent, enquanto que o lado primal é explorado, de uma forma mais simples, tendo por base o método de Pesquisa Tabu (Tabu Search – TS). A aplicação do método RAMP aos problemas UFLP e UMAHLP, revelou-se muito robusta e eficiente, demonstrando bons resultados para as instâncias de teste padrão existentes para cada um dos problemas. Em ambos os problemas tratados os algoritmos propostos conseguem encontrar a maior parte das melhores soluções conhecidas, obtendo excelentes resultados. Para o UMAHLP são encontradas duas soluções melhores do que as conhecidas. O método RAMP demonstrou, mais uma vez, ser uma metaheurística, que apesar de ser recente, já apresenta um elevado nível de sucesso na resolução de problemas complexos

XVI Congresso da Associação Portuguesa de Investigação Operacional: livro de resumos

Fundação para a Ciência e a Tecnologia - FC

A multimodal network flow problem with product quality preservation, transshipment, and asset management

In this paper, we present an optimization model for a transportation planning problem with multiple transportation modes, highly perishable products, demand and supply dynamics, and management of the reusable transport units (RTIs). Such a problem arises in the European horticultural chain, for example. As a result of geographic dispersion of production and market, a reliable transportation solutions ensures long-term success in the European market. The model is an extension to the network ow problem. We integrate dynamic allocation, ow, and repositioning of the RTIs in order to nd the trade-o between quality requirements and operational considerations and costs. We also present detailed computational results and analysis

A multimodal network flow problem with product quality preservation, transshipment, and asset management

In this paper, we present an optimization model for a transportation planning problem with multiple transportation modes, highly perishable products, demand and supply dynamics, and management of the reusable transport units (RTIs). Such a problem arises in the European horticultural chain, for example. As a result of geographic dispersion of production and market, a reliable transportation solutions ensures long-term success in the European market. The model is an extension to the network ow problem. We integrate dynamic allocation, ow, and repositioning of the RTIs in order to nd the trade-o between quality requirements and operational considerations and costs. We also present detailed computational results and analysis

Matheuristics:survey and synthesis

In integer programming and combinatorial optimisation, people use the term matheuristics to refer to methods that are heuristic in nature, but draw on concepts from the literature on exact methods. We survey the literature on this topic, with a particular emphasis on matheuristics that yield both primal and dual bounds (i.e., upper and lower bounds in the case of a minimisation problem). We also make some comments about possible future developments

Composite variable formulations for express shipment service network design

Thesis (Ph.D.)--Massachusetts Institute of Technology, Dept. of Electrical Engineering and Computer Science, 2000.Includes bibliographical references (p. 181-187).In this thesis, we consider large-scale network design problems, specifically the problem of designing the air network of an express shipment (i.e., overnight) delivery operation. We focus on simultaneously determining the route structure, the assignment of fleet types to routes, and the flow of packages on aircraft. Traditional formulations for network design involve modeling both flow decisions and design decisions explicitly. The bounds provided by their linear programming relaxations are often weak. Common solution strategies strengthen the bounds by adding cuts, but the shear size of the express shipment problem results in models that are intractable. To overcome this shortcoming, we introduce a new modeling approach that 1) removes the flow variables as explicit decisions and embeds them within the design variables and 2) combines the design variables into composite variables, which represent the selection of multiple aircraft routes that cover the demands for some subset of commodities. The resulting composite variable formulation provides tighter bounds and enables very good solutions to be found quickly. We apply this type of formulation to the express shipment operations of the United Parcel Service (UPS). Compared with existing plans, the model produces a solution that reduces the number of required aircraft by almost 11 percent and total annual cost by almost 25 percent. This translates to potential annual savings in the hundreds of millions of dollars. We establish the composite variable formulation to be at least as strong as the traditional network design formulation, even when the latter is strengthened by Chvital-Gomory rounding, and we demonstrate cases when strength is strictly improved. We also place the composite variable formulation in a more general setting by presenting it as a Dantzig-Wolfe decomposition of the traditional (intractable) network design formulation and by comparing composite variables to Chvital-Gomory cuts in the dual of a related formulation. Finally, we present a composite variable formulation for the Pure Fixed Charge Transportation Problem to highlight the potential application of this approach to general network design and fixed-charge problems.by Andrew P. Armacost.Ph.D