Słownik

Problem marszrutyzacji (VRP)

Problem marszrutyzacji (Vehicle Routing Problem, VRP) to problem optymalizacyjny polegający na przydzieleniu zbioru dostaw do floty pojazdów i ustaleniu kolejności przystanków tak, aby zminimalizować koszt przy zachowaniu ograniczeń, takich jak ładowność i okna czasowe.

VRP

Czym jest Problem marszrutyzacji (VRP)?

VRP to skrót od Vehicle Routing Problem. Uogólnia on problem komiwojażera (TSP), który szuka najkrótszej trasy okrężnej dla jednego pojazdu, na całą flotę z rzeczywistymi ograniczeniami: ładownością pojazdów, oknami czasowymi dostaw, czasem pracy kierowców, typami pojazdów i innymi. Dantzig i Ramser opisali go po raz pierwszy w 1959 roku jako „truck dispatching problem” i do dziś jest jednym z najlepiej zbadanych problemów badań operacyjnych.

Większość praktycznych problemów to jego warianty. VRP z ograniczoną ładownością (CVRP) ogranicza to, co może przewieźć każdy pojazd; VRP z oknami czasowymi (VRPTW) dodaje okno odbioru lub dostawy dla każdego przystanku; problem odbioru i dostawy (PDP) łączy każdy odbiór z jego dostawą w tym samym pojeździe; a wersje z wieloma bazami lub mieszaną flotą pozwalają pojazdom startować z różnych miejsc lub różnić się wielkością i wyposażeniem.

VRP jest problemem NP-trudnym: liczba możliwych rozwiązań rośnie lawinowo z każdym przystankiem. Już jeden pojazd z dziesięcioma przystankami może je odwiedzić w 3 628 800 różnych kolejnościach. Metody dokładne sprawdzają się tylko dla małych instancji, dlatego solvery produkcyjne korzystają z heurystyk. Metoda konstrukcyjna, taka jak najbliższy sąsiad czy algorytm oszczędności Clarke’a–Wrighta, buduje pierwszy dopuszczalny plan, a przeszukiwanie lokalne ulepsza go ruchami takimi jak 2-opt, przeniesienie i zamiana, często pod kierunkiem metaheurystyki, np. symulowanego wyżarzania.

Przykład: dystrybutor ma 3 busy o ładowności 1000 kg i 45 dostaw, każdą z oknem czasowym. Planista może ręcznie ułożyć wykonalny plan; solver uwzględnia każde okno i każdą ładowność, minimalizując łączny dystans, i zwraca plan w kilka sekund. Dostawy, które się nie mieszczą, są zgłaszane jako niezaplanowane, więc planista może dodać przestrzeń lub poluzować okno.

Optymalizacja tripów w Transportial czyni solver ustawieniem platformy: PTV OptiFlow, PTV xTour, OSRM do ustalania kolejności dla jednego pojazdu, CloverOpt lub własny solver Transportial, który buduje tripy metodą najbliższego sąsiada, ulepsza je ruchami przeniesienia, zamiany, łączenia i dzielenia, a każdą trasę dopracowuje metodą 2-opt. Optymalizator uwzględnia okna czasowe, wagę, typ pojazdu i ograniczenia wyposażenia, potrafi wstawiać do tras i ETA przerwy wymagane przepisami o czasie jazdy i zwraca podgląd, który planista koryguje przed zapisaniem.

Najczęściej zadawane pytania

Co oznacza VRP w logistyce?

VRP to skrót od Vehicle Routing Problem, czyli problemu marszrutyzacji: decyzji, który pojazd obsługuje których klientów i w jakiej kolejności, tak aby łączny dystans, czas lub koszt był jak najniższy, a każdy pojazd mieścił się w swojej ładowności i każdy przystanek w swoim oknie czasowym.

Jaka jest różnica między TSP a VRP?

Problem komiwojażera (TSP) znajduje najlepszą kolejność przystanków dla jednego pojazdu. VRP dodatkowo decyduje, jak podzielić przystanki między kilka pojazdów przy ograniczeniach ładowności i czasu; po dokonaniu tego podziału trasa każdego pojazdu jest osobnym TSP.

Jak solver VRP pomaga planistom w logistyce?

Automatycznie buduje efektywne tripy, przydzielając przesyłki do pojazdów i ustalając kolejność przystanków, więc planiści poświęcają mniej czasu na ręczne układanie harmonogramów, a flota przejeżdża mniej pustych lub zbędnych kilometrów, z zachowaniem ładowności, okien czasowych i przepisów o czasie jazdy.

Czy solver VRP gwarantuje najlepszy możliwy plan?

Nie przy realistycznej wielkości floty: udowodnienie optimum trwałoby zdecydowanie za długo. Praktyczne solvery dążą do bardzo dobrego planu w ciągu sekund lub minut i zgłaszają przystanki, których nie udało się umieścić, a właśnie tego planiści potrzebują na co dzień.

Zobacz Problem marszrutyzacji (VRP) w prawdziwym TMS

Transportial wprowadza te pojęcia w życie na jednej platformie operacyjnej: planowanie, śledzenie, dokumenty i finanse.