Workload Equity in Vehicle Routing Problems: A Survey and Analysis

Over the past two decades, equity aspects have been considered in a growing number of models and methods for vehicle routing problems (VRPs). Equity concerns most often relate to fairly allocating workloads and to balancing the utilization of resources, and many practical applications have been reported in the literature. However, there has been only limited discussion about how workload equity should be modeled in VRPs, and various measures for optimizing such objectives have been proposed and implemented without a critical evaluation of their respective merits and consequences. This article addresses this gap with an analysis of classical and alternative equity functions for biobjective VRP models. In our survey, we review and categorize the existing literature on equitable VRPs. In the analysis, we identify a set of axiomatic properties that an ideal equity measure should satisfy, collect six common measures, and point out important connections between their properties and those of the resulting Pareto-optimal solutions. To gauge the extent of these implications, we also conduct a numerical study on small biobjective VRP instances solvable to optimality. Our study reveals two undesirable consequences when optimizing equity with nonmonotonic functions: Pareto-optimal solutions can consist of non-TSP-optimal tours, and even if all tours are TSP optimal, Pareto-optimal solutions can be workload inconsistent, i.e. composed of tours whose workloads are all equal to or longer than those of other Pareto-optimal solutions. We show that the extent of these phenomena should not be underestimated. The results of our biobjective analysis are valid also for weighted sum, constraint-based, or single-objective models. Based on this analysis, we conclude that monotonic equity functions are more appropriate for certain types of VRP models, and suggest promising avenues for further research.Comment: Accepted Manuscrip

Optimización multiobjetivo para resolver el problema de ruteo sin retorno al depósito de inicio (OVRP)

La Planificación de ruta es una de las decisiones operacionales de las empresas de logística, transporte y distribución que tienen un alto impacto en la eficiencia y la calidad de los servicios. Hoy en día estos problemas tienen mayor importancia, y no sólo por razones económicas. La posibilidad de obtener soluciones de alta calidad tan pronto como sea posible con independencia de los operadores humanos no puede ser ignorada. La interacción humana puede fallar, retrasar respuestas o provocar errores irrecuperables. Por lo tanto, la disponibilidad de sistemas inteligentes que implementan efectivamente modelos operativos y soluciones adecuadas es una prioridad. Sin embargo, en profundidad se requiere el conocimiento de los modelos en los que han de basarse para tales sistemas. En el problema de ruteo de vehículos abiertos, Open Vehicle Routing Problem (OVRP), un vehículo no vuelve al depósito después de dar servicio el último cliente en una ruta. La descripción de esta variante del problema de rutas para vehículos estándar aparecido en la literatura de hace más de 20 años, pero solo recientemente atrajo la atención de los profesionales e investigadores

Optimización multiobjetivo para resolver el problema de ruteo sin retorno al depósito de inicio (OVRP)

La Planificación de ruta es una de las decisiones operacionales de las empresas de logística, transporte y distribución que tienen un alto impacto en la eficiencia y la calidad de los servicios. Hoy en día estos problemas tienen mayor importancia, y no sólo por razones económicas. La posibilidad de obtener soluciones de alta calidad tan pronto como sea posible con independencia de los operadores humanos no puede ser ignorada. La interacción humana puede fallar, retrasar respuestas o provocar errores irrecuperables. Por lo tanto, la disponibilidad de sistemas inteligentes que implementan efectivamente modelos operativos y soluciones adecuadas es una prioridad. Sin embargo, en profundidad se requiere el conocimiento de los modelos en los que han de basarse para tales sistemas. En el problema de ruteo de vehículos abiertos, Open Vehicle Routing Problem (OVRP), un vehículo no vuelve al depósito después de dar servicio el último cliente en una ruta. La descripción de esta variante del problema de rutas para vehículos estándar aparecido en la literatura de hace más de 20 años, pero solo recientemente atrajo la atención de los profesionales e investigadores