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Type: Tese de Doutorado
Title: Modelos e algoritmos para problemas integrados de distribuição e roteamento (Models and algorithms for the integrated routing and distribution problems)
Authors: Fernando Afonso Santos
First Advisor: Geraldo Robson Mateus
First Co-advisor: Alexandre Salles da Cunha
First Referee: Alexandre Salles da Cunha
Second Referee: Celso da Cruz Carneiro Ribeiro
Third Referee: Henrique Pacca L. Luna
metadata.dc.contributor.referee4: Flávio Keidi Miyazawa
metadata.dc.contributor.referee5: Marcos Vinícius Soledade Poggi de Aragão
Abstract: Após ter sido introduzido por Dantzig and Ramser, o Problema de Roteamento de Veículos (PRV) se tornou um dos problemas mais estudados em Otimização Combi-natória. Diferentes estratégias de solução foram propostas ao longo do tempo para solucionar o PRV e suas variações. Nesta tese, são discutidos dois problemas resul-tantes da integração do PRV com problemas de distribuição de mercadorias.O primeiro problema a ser discutido surge da integração do PR V com decisões sobre carga/descarga de mercadorias em um Cross-Docking, que é um armazém que permite armazenamento de curta duração e a consolidação das cargas entre sua co-leta e a entrega. O problema resultante desta integração é denominado Problema de Roteamento de Veículos com Cross-Docking (PRVCD). São apresentados dois mode-los de programação inteira para o PRVCD e respectivos algoritmos Branch-and-Price (BP) para solucionar tais modelos. Será discutida também uma abordagem alterna-tiva aos modelos tradicionais do PRVCD, na qual os veículos podem evitar passar pelo Cross-Docking na coleta/engrega de cargas, sem consolidá-las. Denomina-se estanova abordagem de Problema de Coleta e Entrega com Cross-Docking (PCECD). Uma formulação matemática e um novo algoritmo BP são introduzidos para solucionar o PCECD. O segundo problema tratado surge dos sistemas multi-elos. O Problema de Rotea-mento de Veículos Capacitado com 2 Elos (PRVC-2E) se caracteriza por definir o fluxode cargas entre o depósito e seus consumidores finais, usando armazéns intermediários denominados satélites. Estes armazéns são responsáveis por integrar o primeiro elo, que contém o depósito, com o segundo elo, aonde estão dispostos os consumidores. Além do mais, as mercadorias podem ser consolidadas nos satélites a fim de minimizar os custos de entrega. São apresentados um modelo matemático para o PRVC-2E, que possui um número exponencial de variáveis, além de quatro famílias de desigualdades válidas parafortalecê-lo. A solução deste modelo, incluindo a separação das desigualdades válidas, é feita por um algoritmo Branch-and-cut-and-price (BCP). Os resultados obtidos peloBCP mostram que o seu desempenho domina o de outros algoritmos propostos para o PRVC-2E na literatura.
Abstract: Since the Vehicle Routing Problem (VRP) was introduced by Dantzig and Ramser, it became one of the most studied problems in Combinatorial Optimization. Different solution approaches were proposed over the past decades to solve the VRP and its vari-ants. In this thesis, we discuss about two VRP variants, resulting from the integrationof VRPs with distribution problems. The first problem takes place by integrating the VRP with loading/unloading de-cisions in a Cross-Docking warehouse, which allows the consolidation of loads between their pickup and delivery. The problem of dealing with routing and distribution deci-sions at the Cross-Docking is named the Vehicle Routing Problem with Cross-Docking (VRPCD). We introduced two Integer Programming (IP) formulations for the VRPCD and respective branch-and-price (BP) algorithms to evaluate them. We also consider aslightly different approach for solving the VRPCD, where vehicles are allowed to bypass the Cross-Docking and loads eventually are not consolidated. We call this problem as the Pickup and Delivery Problem with Cross-Docking (PDPCD). We also introduced an IP model for the PDPCD and a BP algorithm to solve it. The second problem we deal in this thesis arises in multi-echelon systems. The Two-Echelon Capacitated Vehicle Routing Problem (2E-CVRP) arises where loadsmust be shipped from a depot to customers passing through intermediate warehouses named satellites. Loads are shipped from the depot to satellites, where they are con-solidated before to be delivered to their respective customers. We propose an IP for-mulation for 2E-CVRP which holds an exponential number of variables. In addition, we introduce four families of valid inequalities for the problem. To solve such a formu-lation, including valid inequalities, we implement a Branc h-and-cut-and-price (BCP) algorithm. Our computational results show that BCP algorithm evaluates stronger lower and upper bounds than previous algorithms for 2E-CVRP and also provides new optimality certificates for different instances of the literature.
Subject: Computação
language: Inglês
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/ESBF-935LWW
Issue Date: 14-Dec-2012
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