Problema del agente viajero selectivo con restricciones adicionales

En esta tesis se introduce una variante del Problema del Agente Viajero Selectivo, también conocido en la literatura como Orienteering Problem (OP). En el OP se tiene un conjunto de clientes potenciales, a cada uno de los cuales se le asocia una puntuación o beneficio que recibe el agente al visitarlo, el objetivo es el de diseñar una ruta que comience y termine en el depósito y que maximice el puntaje colectado, tomando en cuenta que existe un límite máximo en la duración de la ruta. En este trabajo se consideran restricciones de conflictos entre clientes, es decir, si dos de ellos tienen conflicto, no pueden ser incluidos ambos en la ruta; por otra parte, existe un subconjunto de clientes que deben ser visitados de manera obligatoria. Se proponen dos modelos matemáticos del problema, cuya diferencia principal es la manera en que aborda la eliminación de ciclos. El primer modelo usa restricciones de tipo secuencial inspiradas en las propuestas por Miller et al. (1960) y el segundo utiliza restricciones basadas en flujo de múltiples productos y se basan en las restricciones propuestas por Wong (1980) y Claus (1984). Asimismo, se proponen dos algoritmos para la solución del problema planteado, el primero es de tipo heurístico y está basado en un esquema GRASP (Greedy Randomized Adaptive Search Procedure) reactivo, cuya fase de mejora es un método tipo VNS (Variable Neighborhood Search) general, el segundo es una estrategia de descomposición basada en generación de columnas. El desempeño de los algoritmos propuestos es evaluado a través de experimentos computacionales sobre un gran conjunto de instancias y los resultados obtenidos son comparados contra las soluciones ´optimas obtenidas al resolver los modelos matemáticos haciendo uso del solver Cplex 12.6

Mathematical formulations and optimization algorithms for solving rich vehicle routing problems.

Objectives and methods of study: The main objective of this work is to analyze and solve three different rich selective Vehicle Routing Problems (VRPs). The first problem is a bi-objective variant of the well-known Traveling Purchaser Problem (TPP) in which the purchased products are delivered to customers. This variant aims to find a route for which the total cost (transportation plus purchasing costs) and the sum of the customers’s waiting time are simultaneously minimized. A mixed integer bi-objective programming formulation of the problem is presented and tested with CPLEX 12.6 within an ǫ-constraint framework which fails to find non-dominated solutions for instances containing more than 10 nodes. Therefore, a heuristic based on relinked local search and Variable Neighborhood Search (VNS) is proposed to approximate the Pareto front for large instances. The proposed heuristic was tested over a large set of artificial instances of the problem. Computational results over small-sized instances show that the heuristic is competitive with the ǫ-constraint method. Also, computational tests over large-sized instances were carried out in order to study how the characteristics of the instances impact the algorithm performance. The second problem consists of planning a selective delivery schedule of multiple products. The problem is modeled as a multi-product split delivery capacitated team orienteering problem with incomplete services, and soft time windows. The problem is modeled through a mixed integer linear programming formulation and approximated by means of a multi-start Adaptive Large Neighborhood Search (ALNS) metaheuristic. Computational results show that the multi-start metaheuristic reaches better results than its classical implementation in which a single solution is build and then improved. Finally, an Orienteering Problem (OP) with mandatory visits and conflicts, is formulated through five mixed integer linear programming models. The main difference among them lies in the way they handle the subtour elimination constraints. The models were tested over a large set of instances of the problem. Computational experiments reveal that the model which subtour elimination constraints are based on a single-commodity flow formulation allows CPLEX 12.6 to obtain the optimal solution for more instances than the other formulations within a given computation time limit. Contributions: The main contributions of this thesis are: • The introduction of the bi-objective TPP with deliveries since few bi-objective versions of the TPP have been studied in the literature. Furthermore, to the best of our knowledge, there is only one more work that takes into account deliveries in a TPP. • The design and implementation of a hybrid heuristic based on relinked local search and VNS to solve the bi-objective TPP with deliveries. Additionally, we provide guidelines for the application of the heuristic when different characteristics of the instances are observed. • The design and implementation of a multi-start adaptive large neighborhood search to solve a selective delivery schedule problem. • The experimental comparison among different formulations for an OP with mandatory nodes and conflicts

Uso de un algoritmo Stackelberg-Evolutivo para resolver el problema de fijación de cuotas en una red de transporte

El problema de fijación de cuotas en una red de transporte de bienes múltiples TOP (por sus siglas en inglés, Toll Optimization Problem) se modela como una problema binivel en el cual el líder busca determinar un conjunto de tarifas que se asignan a determinados arcos de dicha red y el seguidor debe elegir por cuáles arcos transportar los bienes, sabiendo que debe pagar las cuotas establecidas por el líder. El siguiente trabajo presenta un algoritmo Stackelberg-Evolutivo para resolver el TOP que estudia la interacción entre el líder y el seguidor como un juego de Stackelberg; asimismo, explota los principios de la computación evolutiva, en la cual se realizan cambios aleatorios entre los individuos de una población de soluciones factibles del problema, seleccionando individuos que contribuyen en mayor medida a mejorar la utilidad de los agentes del juego de Stackelberg. Dicha selección permite que en cada iteración las mejores soluciones tengan mayor probabilidad de sobrevivir, permitiendo que las utilidades del líder y del seguidor vayan mejorando su calidad