Applications of simheuristics and horizontal cooperation concepts in rich vehicle routing problems

Abstract

En una economia globalitzada, les companyies s’enfronten a nombrosos reptes associats a les complexes tasques de logística i distribució. Gràcies al desenvolupament de les tecnologies de la informació i la comunicació, els clients es troben en qualsevol part del món, però també els competidors. Per tant, les companyies necessiten ser més competitives, cosa que implica eficiència econòmica i sostenibilitat. Una estratègia que les firmes poden seguir per a ser més competitives és la cooperació horitzontal, que genera economies d’escala, increment en la utilització de recursos i reducció de costos. Molts d’aquests reptes en logística i transport, així com algunes estratègies de cooperació horitzontal, es poden abordar mitjançant diferents variants del conegut problema d’encaminament de vehicles (VRP). Malgrat que el VRP ha estat àmpliament estudiat, la majoria dels treballs publicats corresponen a versions massa simplificades de la realitat. Per a omplir aquest buit entre la teoria i les aplicacions de la vida real, fa poc que ha sorgit el concepte de problemes «enriquits» d’encaminament de vehicles (RVRP). Per tant, es necessiten nous mètodes de solució per a resoldre eficientment nous RVRP, així com per a quantificar els beneficis generats per la implementació d’estratègies de cooperació horitzontal en aplicacions reals, de manera que es puguin fer servir com a suport per a la presa de decisions. Per a abordar aquesta varietat de problemes es proposen diferents metaheurístiques basades en aleatorització esbiaixada. Aquests mètodes es combinen amb simulació (fet que es coneix com simheurístiques) per a resoldre situacions en les quals apareix la incertesa. Els mètodes proposats han estat avaluats utilitzant instàncies de prova tant teòriques com de la vida real.

En una economía globalizada, las compañías se enfrentan a numerosos retos asociados a las complejas tareas de logística y distribución. Gracias al desarrollo de las tecnologías de la información y la comunicación, los clientes se encuentran en cualquier lugar del mundo, pero también los competidores. Por lo tanto, las compañías necesitan ser más competitivas, lo que implica eficiencia económica y sostenibilidad. Una estrategia que las firmas pueden seguir para ser más competitivas es la cooperación horizontal, generando así economías de escala, incremento en la utilización de recursos y reducción de costes. Muchos de estos retos en logística y transporte, así como algunas estrategias de cooperación horizontal, pueden abordarse mediante diferentes variantes del conocido problema de enrutamiento de vehículos (VRP). Pese a que el VRP ha sido ampliamente estudiado, la mayoría de los trabajos publicados corresponden a versiones simplificadas de la realidad. Para llenar este vacío entre la teoría y las aplicaciones de la vida real, recientemente ha surgido el concepto de problemas «enriquecidos» de enrutamiento de vehículos (RVRP). Por lo tanto, se necesitan nuevos métodos de solución para resolver de forma eficiente nuevos RVRP, así como para cuantificar los beneficios generados por la implementación de estrategias de cooperación horizontal en aplicaciones reales, de modo que puedan usarse como apoyo para la toma de decisiones. Para abordar tal variedad de problemas se proponen diferentes metaheurísticas basadas en aleatorización sesgada. Estos métodos se combinan con simulación (lo que se conoce como simheurísticas) para resolver situaciones en las que aparece la incertidumbre. Los métodos propuestos han sido evaluados utilizando instancias de prueba tanto teóricas como de la vida real.

In a globalized economy, companies have to face different challenges related to the complexity of logistics and distribution strategies. Due to the development of information and communication technologies (ICT), customers and competitors may be located anywhere in the world. Thus, companies need to be more competitive, which entails efficiency from both an economic and a sustainability point of view. One strategy that companies can follow to become more competitive is to cooperate with other firms, a strategy known as horizontal cooperation (HC), allowing the use of economies of scale, increased resource utilization levels, and reduced costs. Many of these logistics and transport challenges, as well as certain HC strategies, may be addressed using variants of the vehicle routing problem (VRP). Even though VRP has been widely studied, the majority of research published corresponds to oversimplified versions of the reality. To fill the existing gap between the academic literature and real-life applications, the concept of rich VRPs (RVRPs) has emerged in the past few years in order to provide a closer representation of real-life situations. Accordingly, new approaches are required to solve new RVRPs efficiently and to quantify the benefits generated through the use of HC strategies in real applications. Thus, they can be used to support decision-making processes regarding different degrees of implementation of HC. Several metaheuristic methods based on biased randomization techniques are proposed. Additionally, these methods are hybridized with simulation (ie simheuristics) to tackle the presence of uncertainty. The proposed approaches are tested using a large set of theoretical and real-life benchmarks.