DE102019109711A1 - Computer-implemented method for assigning vehicles to a vehicle fleet and vehicle assignment system - Google Patents

Computer-implemented method for assigning vehicles to a vehicle fleet and vehicle assignment system Download PDF

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DE102019109711A1
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Marvin Erdmann
Klaus Bogenberger
Florian Dandl
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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06QINFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q10/00Administration; Management
    • G06Q10/04Forecasting or optimisation specially adapted for administrative or management purposes, e.g. linear programming or "cutting stock problem"

Abstract

Die Erfindung beschreibt ein computerimplementiertes Verfahren zum Zuweisen von Fahrzeugen, insbesondere autonom fahrenden Fahrzeugen, einer Fahrzeugflotte, zu anfragenden Kunden, folgende Schritte umfassend:a) Empfangen einer Vielzahl von Anfragen von Kunden in einer vorbestimmten Optimierungsperiode;b) Bestimmen von Zeitrahmen für die Wartezeiten jedes anfragenden Kunden;c) Bestimmen einer Zuweisung mit einem globalen Optimierungsverfahren, wobei die Wartezeiten der anfragenden Kunden und anfallende Kosten minimiert werden, sowieBestimmen eines festen Abholzeitpunktes für jeden anfragenden Kunden;wobei an jeden anfragenden Kunden zunächst der in Schritt b) bestimmte Zeitrahmen für die Wartezeit und nach dem globalen Optimierungsverfahren in Schritt c) die festen Abholzeitpunkte an die anfragenden Kunden kommuniziert wird. Darüber hinaus beschreibt die Erfindung ein computerlesbares Medium gemäß Anspruch 15, eine Zuweisungseinheit nach Anspruch 16 sowie ein Fahrzeugzuweisungssystem gemäß Anspruch 17.Mit der Erfindung wird ein besonders schnelles Verfahren zum Zuweisen von Fahrzeugen einer Fahrzeugflotte zu anfragenden Kunden bereitgestellt, bei dem eine zuverlässige und zeiteffiziente Zuweisung der Fahrzeuge der Fahrzeugflotte zu anfragenden Kunden erreicht wird.The invention describes a computer-implemented method for assigning vehicles, in particular autonomous vehicles, a vehicle fleet, to inquiring customers, comprising the following steps: a) receiving a large number of inquiries from customers in a predetermined optimization period; b) determining time frames for the waiting times of each inquiring customer; c) determining an allocation with a global optimization method, whereby the waiting times of the inquiring customers and the costs incurred are minimized, as well as determining a fixed pick-up time for each inquiring customer; whereby for each inquiring customer initially the time frame for the waiting time determined in step b) and according to the global optimization process in step c) the fixed pick-up times are communicated to the requesting customers. In addition, the invention describes a computer-readable medium according to claim 15, an allocation unit according to claim 16 and a vehicle allocation system according to claim 17. The invention provides a particularly fast method for allocating vehicles from a vehicle fleet to inquiring customers, in which a reliable and time-efficient allocation of the vehicles of the vehicle fleet to be requested is reached.

Description

Die Erfindung betrifft ein computerimplementiertes Verfahren zum Zuweisen von Fahrzeugen einer Fahrzeugflotte zu anfragenden Kunden gemäß Anspruch 1, ein computerlesbares Medium gemäß Anspruch 15, eine Zuweisungseinheit nach Anspruch 16 sowie ein Fahrzeugzuweisungssystem gemäß Anspruch 17.The invention relates to a computer-implemented method for assigning vehicles of a vehicle fleet to inquiring customers according to claim 1, a computer-readable medium according to claim 15, an allocation unit according to claim 16 and a vehicle allocation system according to claim 17.

Die hohe Anzahl an Fahrzeugen, insbesondere in großen Städten führt dazu, dass der Verkehr immer dichter wird. Der Trend führt vermehrt zu On-Demand-Mobility (ODM) Services. Der Vorteil bei ODM besteht darin, dass eine effizientere Nutzung der Fahrzeuge einer Carsharing-Fahrzeugflotte ermöglicht wird sowie unnötige Standzeiten der Fahrzeuge reduziert werden.The high number of vehicles, especially in large cities, means that traffic is becoming increasingly dense. The trend is increasingly leading to on-demand mobility (ODM) services. The advantage of ODM is that the vehicles in a car sharing vehicle fleet can be used more efficiently and unnecessary vehicle downtimes are reduced.

Die Herausforderung, die dabei entsteht, ist eine zeit- und kostenoptimierte Lösung für das Gesamtsystem bestehend aus Fahrzeugflotte und Kunden zu finden. Ziel ist es dabei dem Kunden schnellstmöglich und präzise Auskunft über die Wartezeit zu geben und eine optimierte Route für die Fahrzeuge zu finden um zum einen anfallenden Kosten für die Fahrzeugflotte und zum anderen die Wartezeit der Kunden zu reduzieren.The challenge that arises is to find a time and cost-optimized solution for the overall system consisting of the vehicle fleet and customers. The aim is to provide the customer with precise information about the waiting time as quickly as possible and to find an optimized route for the vehicles, on the one hand to reduce the costs incurred for the vehicle fleet and on the other hand to reduce the customer's waiting time.

Aufgrund des großen Lösungsraumes des Optimierungsproblems, der durch die Vielzahl an Variablen entsteht, ist es rechnerisch nicht möglich in einem vertretbaren Zeitraum das globale Optimum des Optimierungsproblems zu finden. Des Weiteren erfordert die dynamische Natur des Problems eine schnelle Berechnung des Optimums, da das Problem sich mit jeder Kundenanfrage ändert.Due to the large solution space of the optimization problem that arises from the large number of variables, it is not computationally possible to find the global optimum of the optimization problem within a reasonable period of time. Furthermore, the dynamic nature of the problem requires a quick calculation of the optimum, since the problem changes with every customer request.

Im Stand der Technik werden Heuristiken verwendet um schnellstmöglich eine Lösung für das Optimierungsproblem zu finden. Die Schnelligkeit wird auf Kosten der Qualität erreicht. Ein Ansatz, der dafür häufig verwendet wird, ist die Nearest-Neighbour-Policy (NNP). Hierbei wird die geringste Distanz zwischen allen Fahrzeugen der Fahrzeugflotte und den Abholorten der Kunden ermittelt. In the prior art, heuristics are used to find a solution to the optimization problem as quickly as possible. The speed is achieved at the expense of the quality. One approach that is often used for this is the Nearest Neighbor Policy (NNP). The shortest distance between all vehicles in the vehicle fleet and the customer's pick-up locations is determined.

Allerdings werden lediglich die Wartezeiten der aktuellen Kundenanfragen und nicht das Gesamtsystem optimiert, wodurch die anfallenden Flottenkosten steigen und sich die Wartezeiten von nachfolgenden Anfragen erhöhen können.However, only the waiting times for current customer inquiries and not the overall system are optimized, which increases the fleet costs and can increase the waiting times for subsequent inquiries.

Aus diesem Grund werden üblicherweise Metaheuristiken verwendet, die die Lösung dynamisch in einer iterativen Weise verbessern. Jedoch entstehen auch hierbei Nachteile.For this reason, metaheuristics are commonly used that dynamically improve the solution in an iterative manner. However, there are also disadvantages here.

Aus dem Stand der Technik sind einerseits Ansätze bekannt, bei denen alle Kundenanfragen bei den Lösungen berücksichtigt werden, die zum Zeitpunkt der Berechnung noch nicht bedient worden sind. Hierbei erfährt der Kunde erst kurz vor der Abholung die Wartezeit.On the one hand, approaches are known from the prior art in which all customer inquiries are taken into account in the solutions that have not yet been served at the time of the calculation. The customer only finds out the waiting time shortly before the pick-up.

Ferner werden im Stand der Technik bereits optimierte Kundenanfragen unveränderlich festgelegt, wobei diese bei nachfolgenden Optimierungen nicht mehr berücksichtigt werden. Hierbei entsteht allerdings der Nachteil, dass die Kunden erst nach der Beendigung einer Optimierung Auskunft über die Wartezeit bekommen. Dies führt im Schnitt zu längeren Wartezeiten und einer höheren Unzufriedenheit der Kunden.Furthermore, customer inquiries that have already been optimized are fixed in the state of the art, whereby these are no longer taken into account in subsequent optimizations. However, this has the disadvantage that customers only receive information about the waiting time after an optimization has been completed. On average, this leads to longer waiting times and higher customer dissatisfaction.

Allgemein muss man feststellen, dass weiterhin keine zufriedenstellende technische Lösung für die oben beschriebenen Nachteile vorhanden ist. Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein möglichst schnelles Verfahren zum Zuweisen von Fahrzeugen einer Fahrzeugflotte zu anfragenden Kunden bereitzustellen, bei dem einerseits eine zeiteffiziente Zuweisung der Fahrzeuge der Fahrzeugflotte zu anfragenden Kunden und andererseits eine möglichst optimale Zuweisung zwischen den anfragenden Kunden und den Fahrzeugen der Fahrzeugflotte erreicht wird.In general, it must be stated that there is still no satisfactory technical solution for the disadvantages described above. It is therefore the object of the invention to provide a method for assigning vehicles of a vehicle fleet to inquiring customers as quickly as possible, in which on the one hand a time-efficient allocation of the vehicles of the vehicle fleet to inquiring customers and on the other hand the best possible allocation between the inquiring customers and the vehicles of the vehicle fleet is achieved.

Die Aufgabe wird durch ein computerimplementiertes Verfahren zum Zuweisen von Fahrzeugen einer Fahrzeugflotte zu anfragenden Kunden nach Anspruch 1, ein computerlesbares Medium nach Anspruch 15, eine Zuweisungseinheit nach Anspruch 16 sowie ein Fahrzeugzuweisungssystem nach Anspruch 17 gelöst.The object is achieved by a computer-implemented method for assigning vehicles to a vehicle fleet to be requested by customers according to claim 1, a computer-readable medium according to claim 15, an allocation unit according to claim 16 and a vehicle allocation system according to claim 17.

Insbesondere wird die Aufgabe durch ein computerimplementiertes Verfahren zum Zuweisen von Fahrzeugen, insbesondere autonom fahrenden Fahrzeugen, einer Fahrzeugflotte zu anfragenden Kunden gelöst, folgende Schritte umfassend:

  1. a) Empfangen einer Vielzahl von Anfragen von Kunden in einer vorbestimmten Optimierungsperiode;
  2. b) Bestimmen von Zeitrahmen für die Wartezeiten jedes anfragenden Kunden;
  3. c) Bestimmen einer optimalen Zuweisung mit einem globalen Optimierungsverfahren, wobei die Wartezeiten der anfragenden Kunden und anfallende Kosten minimiert werden, sowie Bestimmen eines festen Abholzeitpunktes für jeden anfragenden Kunden;
wobei an jeden anfragenden Kunden zunächst der in Schritt b) bestimmte Zeitrahmen für die Wartezeit und nach dem globalen Optimierungsverfahren in Schritt c) die festen Abholzeitpunkte an die anfragenden Kunden kommuniziert wird.In particular, the object is achieved by a computer-implemented method for assigning vehicles, in particular autonomous vehicles, to a vehicle fleet to inquiring customers, comprising the following steps:
  1. a) receiving a plurality of requests from customers in a predetermined optimization period;
  2. b) determining time frames for the waiting times of each inquiring customer;
  3. c) Determining an optimal allocation with a global optimization method, the waiting times of the inquiring customers and the costs incurred being minimized, as well as determining a fixed pick-up time for each inquiring customer;
whereby the time frame determined in step b) for the waiting time and, according to the global optimization method in step c), the fixed pick-up times are communicated to the inquiring customer to each inquiring customer.

Ein wesentlicher Kerngedanke der Erfindung beruht darauf, dass anfragende Kunden direkt einen Zeitrahmen für die Wartezeit erhalten. Der Zeitrahmen für die Wartezeit dient einerseits dafür, dass für die anfragenden Kunden direkt ersichtlich ist, wann mit einem Fahrzeug gerechnet werden kann. Insbesondere werden die Zeitrahmen anhand einer in Schritt b) festgelegten vorläufigen Zuweisung zwischen Fahrzeugen und anfragenden Kunden bestimmt. Es ist daher möglich, dass Fahrzeuge direkt losgeschickt werden können, noch bevor das globale Optimierungsverfahren in Schritt c) beendet wurde. Des Weiteren werden die festen Abholzeitpunkte der Kunden direkt nach dem globalen Optimierungsverfahren an die anfragenden Kunden kommuniziert.An essential core idea of the invention is based on the fact that inquiring customers are given a time frame for the waiting time. The time frame for the waiting time is used on the one hand to ensure that the inquiring customer can immediately see when a vehicle can be expected. In particular, the time frames are determined on the basis of a provisional assignment between vehicles and inquiring customers established in step b). It is therefore possible that vehicles can be dispatched directly even before the global optimization process in step c) has ended. Furthermore, the fixed pick-up times of the customers are communicated to the inquiring customers directly according to the global optimization process.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass insbesondere mit dem globalen Optimierungsverfahren eine bessere Zuweisung hinsichtlich der Wartezeiten und der anfallenden Kosten für die Fahrzeugflotte zwischen den Fahrzeugen der Fahrzeugflotte und anfragenden Kunden gefunden werden kann, als mit einer herkömmlichen Heuristik.Another advantage of the present invention is that, in particular with the global optimization method, a better allocation with regard to waiting times and the costs incurred for the vehicle fleet can be found between the vehicles of the vehicle fleet and inquiring customers than with a conventional heuristic.

Unter einem autonom fahrenden Fahrzeug wird ein Fahrzeug verstanden, das eine geeignete Sensorik aufweist und durch geeignete Algorithmen in der Lage ist, ohne, oder mit lediglich geringen, menschlichem Eingreifen zu fahren.An autonomously driving vehicle is understood to mean a vehicle that has suitable sensors and, thanks to suitable algorithms, is able to drive with little or no human intervention.

Eine vorbestimmte Optimierungsperiode bezeichnet einen festen Zeitraum, in dem eine Vielzahl von Anfragen von Kunden empfangen werden kann. Beispielsweise kann die Optimierungsperiode circa 2 Minuten betragen. Es ist ebenfalls denkbar, dass die Optimierungsperiode zwischen 2 und 10 Minuten beträgt.A predetermined optimization period denotes a fixed period of time in which a large number of requests from customers can be received. For example, the optimization period can be around 2 minutes. It is also conceivable that the optimization period is between 2 and 10 minutes.

Die Wartezeit eines anfragenden Kunden kann als die Zeit definiert werden, die zwischen der empfangenen Anfrage des Kunden und dem festen Abholzeitpunkt und/oder geschätzten Abholzeiten verstreicht.The waiting time of a requesting customer can be defined as the time that elapses between the received request from the customer and the fixed pick-up time and / or estimated pick-up times.

Insbesondere werden die Schritte a) bis c) periodisch wiederholt, wodurch auf neu eintreffende Anfragen durch Kunden dynamisch reagiert wird.In particular, steps a) to c) are repeated periodically, as a result of which there is a dynamic response to new inquiries from customers.

In einer Ausführungsform wird in Schritt b) mit einer Heuristik, insbesondere mit einem Nearest-Neighbor-Policy Verfahren, für jeden anfragenden Kunden ein Fahrzeug der Fahrzeugflotte bestimmt, das den anfragenden Kunden frühestmöglich abholen kann. Durch Verwendung einer Heuristik kann eine Anfangszuweisung zwischen den anfragenden Kunden und einem Fahrzeug der Fahrzeugflotte möglichst schnell bestimmt werden.In one embodiment, in step b) a heuristic, in particular a nearest neighbor policy method, is used to determine a vehicle of the vehicle fleet for each inquiring customer that can pick up the inquiring customer as early as possible. By using a heuristic, an initial assignment between the requesting customer and a vehicle in the vehicle fleet can be determined as quickly as possible.

Vorzugsweise wird in Schritt b) ferner eine geschätzte Abholzeit für jeden anfragenden Kunden ermittelt und insbesondere ein Fahrzeug der Fahrzeugflotte jedem anfragenden Kunden vorläufig zugewiesen, wodurch eine verlässliche erste geschätzte Abholzeit bestimmt werden kann.Preferably, in step b) an estimated pick-up time is also determined for each inquiring customer and, in particular, a vehicle of the vehicle fleet is provisionally assigned to each inquiring customer, whereby a reliable first estimated pick-up time can be determined.

Es wird bevorzugt, dass in Schritt b) ein vorbestimmter Zeitrahmen um die geschätzten Abholzeiten der anfragenden Kunden gelegt wird. Hierdurch wird es ermöglicht, einen Zeitrahmen derart festzulegen, dass dieser auch tatsächlich eingehalten werden kann.It is preferred that in step b) a predetermined time frame is placed around the estimated pick-up times of the inquiring customers. This makes it possible to set a time frame in such a way that it can actually be adhered to.

Insbesondere wird, sofern eine in Schritt b) geschätzte Abholzeit vor dem Ende der Optimierungsperiode liegt, das dem anfragenden Kunden bisher vorläufig zugewiesene Fahrzeug fest zugewiesen. Das Verfahren wird hierdurch beschleunigt, da Anfragen von Kunden, bei denen noch während der Optimierungsperiode die Möglichkeit besteht, abgeholt zu werden, direkt fest zugewiesen werden.In particular, if a pick-up time estimated in step b) is before the end of the optimization period, the vehicle previously provisionally assigned to the requesting customer is permanently assigned. This speeds up the process, as inquiries from customers who can still be picked up during the optimization period are assigned directly.

In Schritt c) wird vorzugsweise jedem anfragenden Kunden ein Fahrzeug der Fahrzeugflotte fest zugewiesen. Es werden Doppelzuweisungen verhindert, wodurch die Effizienz der Zuweisungslösung steigt.In step c), a vehicle from the vehicle fleet is preferably permanently assigned to each inquiring customer. Duplicate assignments are prevented, which increases the efficiency of the assignment solution.

Es ist bevorzugt, dass in Schritt c) eine Metaheuristik, insbesondere ein Tabu-Search-Verfahren, als globales Optimierungsverfahren verwendet wird, wobei die Wartezeiten der anfragenden Kunden und der voraussichtlich anfallenden Kosten minimiert werden. Durch die Verwendung einer Metaheuristik kann in verhältnismäßig kurzer Rechenzeit eine zielfunktionsgemäß bessere Lösung für das Gesamtsystem gefunden werden. Es ist daher möglich gleichzeitig die Wartezeiten der anfragenden Kunden und die anfallenden Kosten für den Betreiber der Fahrzeugflotte zu minimieren.It is preferred that in step c) a metaheuristic, in particular a taboo search method, is used as the global optimization method, the waiting times of the inquiring customers and the costs likely to be incurred being minimized. By using a metaheuristic, a functionally better solution for the overall system can be found in a relatively short computing time. It is therefore possible to minimize the waiting times of the inquiring customer and the costs incurred for the operator of the vehicle fleet at the same time.

Vorzugsweise umfassen die Anfragen der Kunden mindestens einen Abholort, und insbesondere einen Abgabeort, damit eine globale Optimierung des Gesamtsystems ermöglicht wird.The inquiries from customers preferably include at least one pick-up location, and in particular one delivery location, so that global optimization of the overall system is made possible.

In einer bevorzugten Ausführungsform werden in Schritt c) im globalen Optimierungsverfahren nur die anfragenden Kunden berücksichtigt, die in Schritt b) vorläufig einem Fahrzeug zugewiesen wurden. Wenn in Schritt b) bereits anfragenden Kunden ein Fahrzeug fest zugewiesen wurde, werden die festen Zuweisungen nicht mehr erneut in dem globalen Optimierungsverfahren berücksichtigt. Die festen Zuweisungen bleiben somit unverändert. Dies dient dazu, den Lösungsraum für das globale Optimierungsverfahren zu verkleinern, so dass das erfindungsgemäße Verfahren beschleunigt wird.In a preferred embodiment, in step c) only those inquiring customers are taken into account in the global optimization method who were provisionally assigned to a vehicle in step b). If a vehicle has been permanently assigned to customers who have already made inquiries in step b), the fixed assignments are no longer taken into account again in the global optimization process. The fixed assignments therefore remain unchanged. This serves to reduce the solution space for the global optimization method, so that the method according to the invention is accelerated.

Insbesondere fahren die Fahrzeuge, die in Schritt b) vorläufig und/oder fest einem anfragenden Kunden zugewiesen wurden, in Richtung des Abholorts des zugewiesenen Kunden, sofern das zugewiesene Fahrzeug nicht von einem anderen Kunden verwendet wird. Hierdurch werden die Wartezeiten der anfragenden Kunden nicht unnötig verlängert.In particular, the vehicles that were provisionally and / or permanently assigned to a requesting customer in step b) drive in the direction of the pick-up location of the assigned customer, provided that the assigned vehicle is not being used by another customer. In this way, the waiting times of inquiring customers are not unnecessarily extended.

Es wird ferner bevorzugt, dass in Schritt c) durch das globale Optimierungsverfahren eine Zielfunktion: f o p t = T 1 + T 2

Figure DE102019109711A1_0001
minimiert wird, wobei die Terme T1 und T2 wie folgt definiert sind: T 1 = Σ v C Σ a V Σ b V c a , b   x a , b v ,
Figure DE102019109711A1_0002
T 2 = Σ i P d i ,
Figure DE102019109711A1_0003
mit einem Fahrzeug v, der Menge C aller aktuellen Fahrzeugstandorte und/oder aller Abgabeorte der zuvor fest zugewiesenen Fahrzeuge, der Menge V aller Abholorte P, Abgabeorte D und C, sowie einem Abholort i, wobei eine Indikatorvariable x a , b v
Figure DE102019109711A1_0004
gleich 1 ist, wenn ein Fahrzeug v von einem Ort a nach einem Ort b fährt und ansonsten gleich 0 ist, wobei eine Gewichtung ca,b, die Kosten eines Fahrzeugs umfasst, das von Ort a und Ort b fährt, und ein Strafparameter di ist.It is also preferred that in step c) a target function: f O p t = T 1 + T 2
Figure DE102019109711A1_0001
is minimized, where the terms T 1 and T 2 are defined as follows: T 1 = Σ v C. Σ a V Σ b V c a , b x a , b v ,
Figure DE102019109711A1_0002
T 2 = Σ i P d i ,
Figure DE102019109711A1_0003
with a vehicle v, the amount C of all current vehicle locations and / or all delivery locations of the previously permanently assigned vehicles, the amount V of all collection locations P, delivery locations D and C, and a collection location i, with an indicator variable x a , b v
Figure DE102019109711A1_0004
equals 1 if a vehicle v drives from a location a to a location b and is otherwise equal to 0, where a weighting c a, b comprises the costs of a vehicle that drives from location a and location b, and a penalty parameter d i is.

Die Anzahl aller zum Zeitpunkt der Optimierung bekannten Anfragen wird mit n und die Anzahl aller Fahrzeuge durch m bezeichnet. Jeder anfragende Kunde ist einem Abholort i ∈ {1, ..., n} und einem Abgabeort i + n zugewiesen. Die Mengen aller Abholorte und Abgabeorte werden jeweils durch P und D bezeichnet.The number of all inquiries known at the time of optimization is denoted by n and the number of all vehicles by m. Each inquiring customer is assigned a pick-up location i ∈ {1, ..., n} and a drop-off location i + n. The quantities of all pick-up and drop-off locations are denoted by P and D, respectively.

Für alle Fahrzeuge v ∈ {2n + 1, ..., 2n + m} stellt die Menge C die tatsächlichen Standorte der Fahrzeuge (bei Leerfahrten) oder den Abgabeort der letzten zugewiesenen Anfrage eines Fahrzeugs zum Zeitpunkt der Optimierung dar.For all vehicles v ∈ {2n + 1, ..., 2n + m}, the set C represents the actual locations of the vehicles (for empty trips) or the delivery location of the last assigned vehicle request at the time of optimization.

Die Menge P ∪ D ∪ C wird durch V dargestellt, die alle Knoten eines ungerichteten Graphen G = (V,A) darstellt. Die Menge aller Kanten A enthält alle möglichen Kombinationen der verschiedenen Orte (a,b), wobei a ∈ C und b ∈ P, a ∈ P und b ∈ D , a ∈ D und ein ∈ P sein kann.The set P ∪ D ∪ C is represented by V, which represents all nodes of an undirected graph G = (V, A). The set of all edges A contains all possible combinations of the different locations (a, b), where a ∈ C and b ∈ P, a ∈ P and b ∈ D, a ∈ D and a ∈ P can be.

Die durch die Minimierung von fopt gefundene Lösung muss auch die folgenden Nebenbedingungen erfüllen: Σ v C   x i , i + n v = 1           i P ,

Figure DE102019109711A1_0005
Σ i P   x i , i + n v Σ i , j P   x i + n , j v = 0            v C ,
Figure DE102019109711A1_0006
t i , d = t i , p > 0            i P .
Figure DE102019109711A1_0007
The solution found by minimizing f opt must also meet the following constraints: Σ v C. x i , i + n v = 1 i P ,
Figure DE102019109711A1_0005
Σ i P x i , i + n v - Σ i , j P x i + n , j v = 0 v C. ,
Figure DE102019109711A1_0006
t i , d = t i , p > 0 i P .
Figure DE102019109711A1_0007

Die erste Nebenbedingung legt fest, dass jede Anfrage genau einmal, also mit einem Fahrzeug, zugewiesen werden kann. Es wird auch sichergestellt, dass keine Ansammlungen von Fahrzeugen für einzelne Anfragen in Betracht gezogen werden, da jeder Abholung eines Kunden eine Abgabe des Fahrzeugs folgen muss. Die zweite Nebenbedingung setzt fest, dass die Abholung und Abgabe jedes Kunden vom selben Fahrzeug durchgeführt wird. Die dritte Nebenbedingung legt schließlich fest, dass die Abholzeit jedes Kunden ti,p vor der jeweiligen Abgabezeit ti,d erfolgen muss.The first secondary condition specifies that each request can be assigned exactly once, i.e. with a vehicle. It is also ensured that no collections of vehicles are taken into account for individual inquiries, as every pick-up of a customer must be followed by a drop-off of the vehicle. The second secondary condition stipulates that the pick-up and drop-off of each customer is carried out by the same vehicle. The third secondary condition finally stipulates that the pick-up time of each customer t i, p must take place before the respective drop-off time t i, d .

Vorzugsweise sind die einzelnen Strafparameter di abhängig von den jeweiligen voraussichtlichen Wartezeiten der anfragenden Kunden, wodurch eine Zuweisung mit möglichst kurzen Wartezeiten erreicht wird.The individual penalty parameters d i are preferably dependent on the respective expected waiting times of the inquiring customer, as a result of which an allocation with the shortest possible waiting times is achieved.

Insbesondere steigen die einzelnen Strafparameter di mit zunehmender voraussichtlicher Wartezeit der anfragenden Kunden stärker an. Ein stärkeres Ansteigen der Strafparameter mit zunehmender voraussichtlicher Wartezeit hat zur Folge, dass längere Wartezeiten stärker gewichtet werden, wodurch bei der Minimierung der Zielfunktion kürzere Wartezeiten stärker bevorzugt werden.In particular, the individual penalty parameters d i increase more sharply as the expected waiting time of the inquiring customer increases. A greater increase in the penalty parameters with an increasing expected waiting time has the consequence that longer waiting times are weighted more heavily, whereby shorter waiting times are more preferred when minimizing the objective function.

Die Aufgabe der Erfindung wird darüber hinaus durch ein computerlesbares Medium gelöst, umfassend Anweisungen, die, wenn sie von einem Prozessor ausgeführt werden, bewirken, dass der Prozessor das Verfahren eines der vorherigen Ansprüche ausführt.The object of the invention is also achieved by a computer-readable medium, comprising instructions which, when executed by a processor, cause the processor to execute the method of one of the preceding claims.

Des Weiteren wird die Aufgabe der Erfindung durch eine Zuweisungseinheit gelöst, die dazu konfiguriert ist, Standortinformationen von Fahrzeugen einer Fahrzeugflotte und Anfragen von Kunden zu empfangen, wobei den anfragenden Kunden nach dem Verfahren nach der obigen Art ein Fahrzeug aus der Fahrzeugflotte zugewiesen wird.Furthermore, the object of the invention is achieved by an assignment unit which is configured to receive location information from vehicles in a vehicle fleet and requests from customers, the requesting customer being assigned a vehicle from the vehicle fleet according to the method of the above type.

Ferner wird die Aufgabe der Erfindung durch ein Fahrzeugzuweisungssystem gelöst, das eine Fahrzeugflotte bestehend aus mehreren Fahrzeugen, die vorzugsweise autonom fahren, und eine Zuweisungseinheit aufweist, wobei anfragenden Kunden nach dem Verfahren nach der obigen Art ein Fahrzeug aus der Fahrzeugflotte zugewiesen wird.Furthermore, the object of the invention is achieved by a vehicle allocation system which has a vehicle fleet consisting of several vehicles, which preferably drive autonomously, and an allocation unit, with inquiring customers being allocated a vehicle from the vehicle fleet according to the method of the above type.

Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further embodiments emerge from the subclaims.

Um Lösungen für die Minimierung der oben beschriebenen Zielfunktion zu finden, wird eine Metaheuristik verwendet werden. Beispielsweise kann ein Tabu-Search-Verfahren verwendet werden.In order to find solutions for the minimization of the objective function described above, a metaheuristic will be used. For example, a taboo search method can be used.

Die Grundidee des Tabu-Search-Verfahren besteht darin, nicht in lokalen Optima (bzw. Minima) zu verharren, indem auch Lösungen zugelassen werden, die in Bezug auf den Wert der Zielfunktion schlechter sind. Gleichzeitig werden Lösungen, die bereits während der Suche gefunden wurden, nicht erneut zugelassen.The basic idea of the taboo search procedure is not to stick to local optima (or minima) by allowing solutions that are worse in terms of the value of the objective function. At the same time, solutions that have already been found during the search are not allowed again.

Die Initiallösung zu Beginn jeder Optimierung wird beispielsweise durch einen NNP Verfahren erzeugt. Anschließend erfolgt die iterative Optimierung.The initial solution at the beginning of each optimization is generated, for example, by an NNP process. The iterative optimization then takes place.

Bei jeder Iteration des Optimierungsverfahrens wird durch die Anwendung lokaler Transformationen auf die aktuelle Lösung eine Nachbarschaft definiert. Diese Nachbarschaft wird verwendet, um neue Lösungen zu finden.With each iteration of the optimization process, a neighborhood is defined by applying local transformations to the current solution. This neighborhood is used to find new solutions.

Es können beispielsweise drei verschiedene Arten von Transformationen angewendet werden: Swaps, Shifts und Interchange. Ein Swap tauscht Anfragen innerhalb der Route eines Fahrzeugs, während ein Shift die letzte Anfrage der Route eines Fahrzeugs an das Ende der Route eines anderen Fahrzeugs verschiebt. Ein Interchange verändert die Lösung, indem Anfragen von zwei verschiedenen Fahrzeugrouten austauscht werden.For example, three different types of transformations can be applied: swaps, shifts and interchange. A swap exchanges requests within the route of a vehicle, while a shift moves the last request of the route of one vehicle to the end of the route of another vehicle. An interchange changes the solution by exchanging requests from two different vehicle routes.

Alle Lösungen einer Nachbarschaft sind nach dem Wert der Zielfunktion fobj geordnet. Es wird eine sogenannte Tabuliste erstellt und überprüft. Die Tabuliste zeigt an, ob eine Lösung bereits gefunden wurde und daher nicht als neue Initiallösung verwendet werden kann. Es wird eine beste Nachbarlösung akzeptiert, falls diese noch nicht vorhanden ist, und in die Tabuliste aufgenommen.All solutions of a neighborhood are ordered according to the value of the objective function f obj . A so-called tabular list is created and checked. The tabular list shows whether a solution has already been found and therefore cannot be used as a new initial solution. A best neighbor solution is accepted, if it does not already exist, and added to the tabular list.

Akzeptierte Lösungen werden dann mit der besten gefundenen Lösung verglichen, die in der ersten Iteration gleichzeitig die erste Lösung ist. Wenn der Zielfunktionswert der akzeptierten Lösung kleiner ist als der Zielfunktionswert der besten gefundenen Lösung, wird die beste Lösung durch die akzeptierte Lösung ersetzt.Accepted solutions are then compared with the best solution found, which is also the first solution in the first iteration. If the objective function value of the accepted solution is smaller than the objective function value of the best solution found, the best solution is replaced by the accepted solution.

Die Tabuliste kann eine maximale Anzahl von Einträgen aufweisen. Beispielsweise kann die maximale Anzahl 10 Einträge betragen. Wenn diese maximale Anzahl von Einträgen erreicht ist, wird der älteste Eintrag durch die zuletzt hinzugefügte Lösung ersetzt.The tab list can have a maximum number of entries. For example, the maximum number can be 10 Entries amount. When this maximum number of entries is reached, the oldest entry is replaced by the most recently added solution.

Wenn die beste Nachbarlösung bereits auf der Tabuliste steht, wird sie nicht akzeptiert und der nächste auf der geordneten Liste aller Nachbarn wird überprüft bis i) eine Lösung gefunden wird, die nicht auf der Tabuliste steht, ii) alle benachbarten Lösungen überprüft werden oder iii) eine maximale Anzahl von bereits gefundenen Lösungen überprüft wird, was in dieser Arbeit der maximalen Anzahl von Einträgen in der Tabuliste entspricht.If the best neighbor solution is already on the tab list, it is not accepted and the next one on the ordered list of all neighbors is checked until i) a solution is found that is not on the tab list, ii) all neighboring solutions are checked, or iii) a maximum number of solutions already found is checked, which in this work corresponds to the maximum number of entries in the tab list.

Wenn eine Lösung akzeptiert wird, beginnt eine neue Iteration mit dieser Lösung als Initiallösung. Wenn ii) oder iii) der Fall ist, wird die Suche abgebrochen.If a solution is accepted, a new iteration begins with this solution as the initial solution. If ii) or iii) is the case, the search is canceled.

Dieser Vorgang wird iterativ ausgeführt, bis er entweder abbricht oder bis eine maximale Anzahl von Iterationen erreicht ist. Beispielsweise kann eine maximale Anzahl von Iterationen 100 sein. Diese Begrenzung der Iterationen (sowie die relativ geringe maximale Anzahl von Einträgen in der Tabuliste) wird gewählt, um sich auf ein schnelles Suchverfahren zu konzentrieren, was sinnvoll ist, da die ursprüngliche Lösung nicht zufällig erzeugt wird, sondern in einem vielversprechenden Bereich des Lösungsraums liegen soll.This process is carried out iteratively until it either aborts or until a maximum number of iterations is reached. For example, there can be a maximum number of iterations 100 be. This limitation of the iterations (as well as the relatively small maximum number of entries in the tab list) is chosen in order to concentrate on a fast search method, which is useful because the original solution is not generated randomly, but rather lies in a promising area of the solution space should.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von nicht einschränkenden Ausführungsbeispielen unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen weiter erläutert. Hierbei zeigen:

  • 1 ein Ablaufdiagramm von einem Ausführungsbespiel der vorliegenden Erfindung und
  • 2 eine schematische Abbildung eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
In the following, the invention is explained in more detail on the basis of non-limiting exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings. Here show:
  • 1 a flow chart of an embodiment of the present invention; and
  • 2 a schematic illustration of an embodiment of the present invention.

In 1 ist ein Ablaufdiagramm von einem Ausführungsbespiel der vorliegenden Erfindung abgebildet.In 1 Figure 3 is a flow diagram of one embodiment of the present invention.

Es wird zunächst in Schritt 101 geprüft, ob eine oder mehrere neue Anfragen von Kunden empfangen wurden. Falls dies der Fall ist, werden die aktuellen Fahrzeugstandorte und die Abgabezeiten jedes zugewiesenen Fahrzeugs überprüft.It will first step in 101 checked whether one or more new inquiries were received from customers. If so, the current vehicle locations and drop-off times of each assigned vehicle are checked.

In Schritt 102 wird mit einem NNP Verfahren ein Fahrzeug für jeden neuen anfragenden Kunden bestimmt, das am frühesten den neuen anfragenden Kunden abholen könnte. Das nach dem NPP Verfahren bestimmte Fahrzeug wird nun vorläufig dem anfragenden Kunden zugewiesen. Es wird eine dazugehörige Abholzeit für jeden anfragenden Kunden geschätzt und ein Zeitrahmen mit einer vorgegebenen Länge wird um die geschätzte Abholzeit gelegt. Der Zeitrahmen für die Wartezeit wird den jeweiligen Kunden kommuniziert, sobald das NNP-Verfahren die vorläufige Zuweisung gefunden hat. Des Weiteren wird die vorläufige Zuweisung in eine Liste eingetragen, auf der die dem globalen Optimierungsverfahren zu berücksichtigenden Anfragen gesammelt werden.In step 102 an NNP procedure is used to determine a vehicle for each new inquiring customer that could pick up the new inquiring customer at the earliest. The vehicle determined according to the NPP procedure is now provisionally assigned to the requesting customer. An associated pick-up time is estimated for each inquiring customer and a time frame with a predetermined length is placed around the estimated pick-up time. The time frame for the waiting time is communicated to the respective customer as soon as the NNP procedure has found the provisional allocation. Furthermore, the preliminary assignment is made in a list on which the queries to be taken into account in the global optimization process are collected.

Nachdem alle neuen Anfragen zu den zu optimierenden Anfragen hinzugefügt wurden, wird in Schritt 103 überprüft, ob die Fahrzeuge die Abholorte von den vorläufig zugewiesenen Kunden zu diesem Zeitpunkt erreichen. Wenn dies der Fall ist, werden in Schritt 104 diese Anfragen der Kunden durch Hinzufügen zur aktuellen Lösung dem jeweiligen Fahrzeug fest zugewiesen. Des Weiteren werden diese Anfragen der Kunden aus der Liste der von dem globalen Optimierungsverfahren zu berücksichtigenden Anfragen entfernt.After all new requests have been added to the requests to be optimized, step 103 checks whether the vehicles reach the pick-up locations of the provisionally assigned customers at this point in time. If so, be in step 104 These customer requests are permanently assigned to the respective vehicle by adding them to the current solution. Furthermore, these customer requests are removed from the list of requests to be taken into account by the global optimization method.

In Schritt 105 wird überprüft, ob das Ende der Optimierungsperiode erreicht ist. Falls dies nicht der Fall ist, wird in Schritt 100 mit dem nächsten Zeitschritt fortgefahren, indem weitere neue Anfragen empfangen werden.In step 105 it is checked whether the end of the optimization period has been reached. If this is not the case, step 100 proceeded to the next time step by receiving more new requests.

Falls das Ende der Optimierungsperiode erreicht ist, werden in Schritt 106 mit dem globalen Optimierungsverfahren (der Metaheuristik) die aus der Liste der von dem globalen Optimierungsverfahren zu berücksichtigenden Anfragen nach den oben beschriebenen Verfahren optimiert. Mit dem globalen Optimierungsverfahren wird eine Lösung gefunden, die zu einer festen Zuweisung zwischen den anfragenden Kunden und den Fahrzeugen führt.If the end of the optimization period has been reached, step 106 the global optimization method (the metaheuristic) optimizes those from the list of queries to be taken into account by the global optimization method according to the method described above. With the global optimization process, a solution is found that leads to a fixed allocation between the requesting customer and the vehicles.

In Schritt 107 wird nun jedem anfragenden Kunden die exakte Abholzeit kommuniziert. Darüber hinaus wird die Liste der von dem globalen Optimierungsverfahren zu berücksichtigenden Anfragen geleert, so dass bei jeder nachfolgenden Optimierung nur noch Anfragen berücksichtigt werden, die neu eintreffen.In step 107 The exact pick-up time is now communicated to every inquiring customer. In addition, the list of queries to be taken into account by the global optimization method is emptied, so that with each subsequent optimization only new queries are taken into account.

In Schritt 108 wird die aktuelle Lösung durch die von der globalen Optimierungsverfahren gefundenen Lösung ersetzt. Mit der aktuellen Lösung wird anschließend eine neue Optimierungsphase eingeleitet.In step 108 the current solution is replaced by the solution found by the global optimization procedure. A new optimization phase is then initiated with the current solution.

In 2 ist eine schematische Abbildung eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung abgebildet. Die Zuweisungseinheit 1 ist dazu ausgebildet, Anfragen R1, R2 von mehreren Kunden K1 und K2 , während der Optimierungsperiode Tg,opt zu empfangen. Die Zeitpunkte der Anfragen liegen also vor der Optimierungsperiode Tg,opt. Darüber hinaus ist die Zuweisungeinheit 1 dazu ausgebildet, Standortinformationen I1 , I2 , I3 mehrerer Fahrzeuge F1, F2, F3 einer Fahrzeugflotte zu empfangen.In 2 A schematic diagram of an embodiment of the present invention is depicted. The allocation unit 1 is trained to answer inquiries R1 , R2 from multiple customers K1 and K2 , during the optimization period T g, opt to receive. The times of the inquiries are therefore before the optimization period T g, opt . In addition, is the allocation unit 1 trained to provide location information I 1 , I 2 , I 3 multiple vehicles F1 , F2 , F3 a vehicle fleet to receive.

Die Anfragen der Kunden können hierbei beispielsweise über eine Applikation und/oder ein Programm eines Mobiltelefons und/oder eines Benutzerendgeräts an die Zuweisungseinheit versendet werden. Hierfür weist die Zuweisungseinheit entsprechende Empfangsvorrichtungen und/oder eine geeignete Schnittstelle auf, um die Anfragen der Kunden zu empfangen.The customer's inquiries can be sent to the assignment unit, for example, via an application and / or a program on a mobile phone and / or a user terminal. For this purpose, the assignment unit has corresponding receiving devices and / or a suitable interface in order to receive the inquiries from the customers.

Bei den Fahrzeugen der Fahrzeugflotte handelt es sich vorzugsweise um autonom fahrende Fahrzeuge. Die aktuellen Standorte der Fahrzeuge können periodisch und/oder ereignisgesteuert (beispielsweise auf Anfrage der Zuweisungseinheit 1) an die Zuweisungseinheit 1 übermittelt werden.The vehicles in the vehicle fleet are preferably autonomous vehicles. The current locations of the vehicles can be periodic and / or event-controlled (for example at the request of the assignment unit 1 ) to the allocation unit 1 be transmitted.

Vor Ablauf der Optimierungsperiode Tg,opt werden Zeitrahmen T1win , T2win für die Wartezeiten jedes anfragenden Kunden bestimmt. Die Zeitrahmen T1win , T2win können dadurch bestimmt werden, dass zunächst eine mit einer Heuristik (beispielsweise nach der Nearest-Neighbor-Policy) eine vorläufige Zuweisung zwischen den Fahrzeugen F1, F2, F3 der Fahrzeugflotte und den anfragenden Kunden K1, K2 vorgenommen wird. Aus der vorläufigen Zuweisung kann eine geschätzte Abholzeit bestimmt werden, um die ein Zeitbereich mit einer vorbestimmten Länge gelegt wird. Die derart bestimmten Zeitrahmen T1win , T2win werden vor Ablauf der Optimierungsperiode Tg,opt jeweils an die anfragenden Kunden K1, K2 gesendet. Darüber hinaus können die Fahrzeuge direkt über die vorläufige Zuweisung informiert werden.Time frames become before the end of the optimization period T g, opt T1 win , T2 win intended for the waiting times of every inquiring customer. The time frames T1 win , T2 win can be determined by initially making a preliminary assignment between the vehicles using a heuristic (for example, according to the nearest neighbor policy) F1 , F2 , F3 the vehicle fleet and the inquiring customer K1 , K2 is made. An estimated pick-up time can be determined from the preliminary assignment, around which a time range with a predetermined length is placed. The timeframes so determined T1 win , T2 win are sent to the requesting customer before the end of the optimization period T g, opt K1 , K2 Posted. In addition, the vehicles can be informed directly about the provisional assignment.

Anschließend findet das globale Optimierungsverfahren (beispielsweise nach einer Metaheuristik, wie der Tabu-Search) statt, wobei die Wartezeiten der anfragenden Kunden und anfallenden Kosten minimiert werden. Bei dem globalen Optimierungsverfahren werden nur die Anfragen der Kunden berücksichtigt, die bisher vorläufig zugewiesen wurden. Es wird außerdem ein fester Abholzeitpunkt t1,p , t2,p für jeden anfragenden Kunden K1, K2 bestimmt. Die festen Abholzeitpunkte t1,p , t2,p werden an die anfragenden Kunden K1, K2 kommuniziert. Then the global optimization process takes place (for example according to a metaheuristic such as taboo search), whereby the waiting times of the inquiring customers and the costs incurred are minimized. In the global optimization process, only those customer inquiries that were previously assigned are considered. There will also be a fixed pick-up time t 1, p , t 2, p for every inquiring customer K1 , K2 certainly. The fixed pick-up times t 1, p , t 2, p will be sent to the inquiring customer K1 , K2 communicates.

Des Weiteren ist die Zuweisungseinheit 1 dazu ausgebildet, die Abholorte p1 , p2 der fest zugewiesenen Anfragen der Kunden K1, K2 an das jeweils zugewiesene Fahrzeug F1, F2, F3 zu kommunizieren. In dem Ausführungsbespiel, das in 2 dargestellt ist, wurde Fahrzeug F1 der Kunde K1 zugewiesen, folglich wird der Abholort p1 an Fahrzeug F1 übermittelt. Fahrzeug F3 wurde der Kunde K2 zugewiesen, folglich wird der Abholort p2 an Fahrzeug F3 übermittelt.Furthermore is the assignment unit 1 trained to pick up locations p 1 , p 2 of the permanently assigned customer inquiries K1 , K2 to the assigned vehicle F1 , F2 , F3 to communicate. In the working example shown in 2 shown was vehicle F1 the customer K1 assigned, hence the pick-up location p 1 on vehicle F1 transmitted. vehicle F3 became the customer K2 assigned, hence the pick-up location p 2 on vehicle F3 transmitted.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

100100
Schritt, bei dem in einen nächsten Iterationsschritt übergegangen wird;Step in which a transition is made to a next iteration step;
101101
Abfrage, ob neue Anfragen empfangen wurden;Query whether new requests have been received;
102102
Bestimmen der Zeitrahmen für die Wartezeiten der anfragenden Kunden und kommunizieren der Wartezeiten an die Kunden;Determine the time frame for the waiting times of the inquiring customers and communicate the waiting times to the customers;
103103
Abfrage, ob die Fahrzeuge die Abholorte von den vorläufig zugewiesenen Kunden erreichen werden;Query whether the vehicles will reach the pick-up locations of the provisionally assigned customers;
104104
feste Zuweisung;fixed assignment;
105105
Abfrage, ob das Ende der Optimierungsperiode erreicht ist;Query whether the end of the optimization period has been reached;
106106
globales Optimierungsverfahren;global optimization process;
107107
Kommunizieren der festen Abholzeiten an jeden anfragenden Kunden;Communicating the fixed pick-up times to each requesting customer;
108108
aktuelle Lösung;current solution;
11
Zuweisungseinheit;Allocation unit;
F1, F2, F3F1, F2, F3
Fahrzeuge der Fahrzeugflotte;Vehicles in the vehicle fleet;
K1, K2K1, K2
anfragende Kunden;inquiring customers;
I1, I2 I3 I 1 , I 2 I 3
aktuelle Standorte der Fahrzeuge der Fahrzeugflotte;current locations of the vehicles in the vehicle fleet;
p1, p2 p 1 , p 2
fest zugewiesener Abholort;permanently assigned pick-up location;
R1, R2R1, R2
Anfragen der Kunden;Customer inquiries;
T1win, T2win T1 win , T2 win
Zeitrahmen für die Wartezeit der anfragenden Kunden; undTime frame for the waiting time of the inquiring customer; and
t1,p, t2,p t 1, p , t 2, p
fester Abholzeitpunkt für die anfragenden Kunden;fixed pick-up time for inquiring customers;

Claims (17)

Computerimplementiertes Verfahren zum Zuweisen von Fahrzeugen, insbesondere autonom fahrenden Fahrzeugen, einer Fahrzeugflotte, zu anfragenden Kunden, folgende Schritte umfassend: a) Empfangen einer Vielzahl von Anfragen von Kunden in einer vorbestimmten Optimierungsperiode; b) Bestimmen von Zeitrahmen für die Wartezeiten jedes anfragenden Kunden; c) Bestimmen einer Zuweisung mit einem globalen Optimierungsverfahren, wobei die Wartezeiten der anfragenden Kunden und anfallende Kosten minimiert werden, sowie Bestimmen eines (festen) Abholzeitpunktes für jeden anfragenden Kunden; wobei an jeden anfragenden Kunden zunächst der in Schritt b) bestimmte Zeitrahmen für die Wartezeit und nach dem globalen Optimierungsverfahren in Schritt c) die festen Abholzeitpunkte an die anfragenden Kunden kommuniziert wird.Computer-implemented method for assigning vehicles, in particular autonomous vehicles, a vehicle fleet, to inquiring customers, comprising the following steps: a) receiving a plurality of requests from customers in a predetermined optimization period; b) determining time frames for the waiting times of each inquiring customer; c) Determining an assignment with a global optimization method, the waiting times of the inquiring customers and the costs incurred being minimized, as well as determining a (fixed) pick-up time for each inquiring customer; whereby the time frame determined in step b) for the waiting time and, according to the global optimization method in step c), the fixed pick-up times are communicated to the inquiring customer to each inquiring customer. Verfahren nach Anspruch 1, wobei Schritte a) bis c) periodisch wiederholt werden.Procedure according to Claim 1 , steps a) to c) being repeated periodically. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei in Schritt b) mit einer Heuristik, insbesondere mit einem Nearest-Neighbor-Policy Verfahren, für jeden anfragenden Kunden ein Fahrzeug der Fahrzeugflotte bestimmt wird, das den anfragenden Kunden frühestmöglich abholen kann.Procedure according to Claim 1 or 2 , wherein in step b) a vehicle of the vehicle fleet is determined for each inquiring customer with a heuristic, in particular with a nearest neighbor policy method, which vehicle can pick up the inquiring customer as early as possible. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in Schritt b) ferner eine geschätzte Abholzeit für jeden anfragenden Kunden ermittelt wird und insbesondere ein Fahrzeug der Fahrzeugflotte jedem anfragenden Kunden vorläufig zugewiesen wird.Method according to one of the preceding claims, wherein in step b) an estimated pick-up time is also determined for each inquiring customer and in particular a vehicle of the vehicle fleet is provisionally assigned to each inquiring customer. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in Schritt b) ein vorbestimmter Zeitrahmen um die geschätzten Abholzeiten der anfragenden Kunden gelegt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein in step b) a predetermined time frame is placed around the estimated pick-up times of the inquiring customers. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei, sofern eine in Schritt b) geschätzte Abholzeit vor dem Ende der Optimierungsperiode liegt, das dem anfragenden Kunden bisher vorläufig zugewiesene Fahrzeug fest zugewiesen wird.Method according to one of the preceding claims, wherein, if a pick-up time estimated in step b) is before the end of the optimization period, the vehicle previously provisionally allocated to the requesting customer is permanently assigned. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in Schritt c) jedem anfragenden Kunden ein Fahrzeug der Fahrzeugflotte fest zugewiesen wird.Method according to one of the preceding claims, wherein in step c) a vehicle of the vehicle fleet is permanently assigned to each inquiring customer. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in Schritt c) eine Metaheuristik, insbesondere ein Tabu-Search-Verfahren, als globales Optimierungsverfahren verwendet wird, wobei die Wartezeiten der anfragenden Kunden und der voraussichtlich anfallenden Kosten minimiert werden.Method according to one of the preceding claims, wherein in step c) a metaheuristic, in particular a taboo search method, is used as the global optimization method, the waiting times of the inquiring customers and the likely costs being minimized. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Anfragen der Kunden mindestens einen Abholort, und insbesondere einen Abgabeort, umfassen.Method according to one of the preceding claims, wherein the inquiries from the customers include at least one collection location, and in particular one delivery location. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach den Ansprüchen 4 bis 6, wobei in Schritt c) im globalen Optimierungsverfahren nur die anfragenden Kunden berücksichtigt werden, die in Schritt b) vorläufig einem Fahrzeug zugewiesen wurden.Method according to one of the preceding claims, in particular according to Claims 4 to 6th , whereby in step c) only those inquiring customers are considered in the global optimization process who were provisionally assigned to a vehicle in step b). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Fahrzeuge, die in Schritt b) vorläufig und/oder fest einem anfragenden Kunden zugewiesen wurden, in Richtung des Abholorts des zugewiesenen Kunden fahren, sofern das zugewiesene Fahrzeug nicht von einem anderen Kunden verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the vehicles that were temporarily and / or permanently assigned to a requesting customer in step b) drive in the direction of the pick-up location of the assigned customer, provided the assigned vehicle is not being used by another customer. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in Schritt c) durch das globale Optimierungsverfahren eine Zielfunktion: f o p t = T 1 + T 2
Figure DE102019109711A1_0008
minimiert wird, wobei die Terme T1 und T2 wie folgt definiert sind: T 1 = Σ v C Σ a V Σ b V c a , b   x a , b v
Figure DE102019109711A1_0009
T 2 = Σ i P d i ,
Figure DE102019109711A1_0010
mit einem Fahrzeug v, der Menge C aller aktuellen Fahrzeugstandorte und/oder aller Abgabeorte der zuvor fest zugewiesenen Fahrzeuge, der Menge V aller Abholorte P, Abgabeorte D und C, sowie einem Abholort i, wobei eine Indikatorvariable x a , b v
Figure DE102019109711A1_0011
gleich 1 ist, wenn ein Fahrzeug v von einem Ort a nach einem Ort b fährt und ansonsten gleich 0 ist, wobei eine Gewichtung ca,b, die Kosten eines Fahrzeugs umfasst, das von Ort a und Ort b fährt, und ein Strafparameter di ist.
Method according to one of the preceding claims, wherein in step c) a target function is achieved by the global optimization method: f O p t = T 1 + T 2
Figure DE102019109711A1_0008
is minimized, where the terms T 1 and T 2 are defined as follows: T 1 = Σ v C. Σ a V Σ b V c a , b x a , b v
Figure DE102019109711A1_0009
T 2 = Σ i P d i ,
Figure DE102019109711A1_0010
with a vehicle v, the amount C of all current vehicle locations and / or all delivery locations of the previously permanently assigned vehicles, the amount V of all collection locations P, delivery locations D and C, and a collection location i, with an indicator variable x a , b v
Figure DE102019109711A1_0011
equals 1 if a vehicle v drives from a location a to a location b and is otherwise equal to 0, where a weighting c a, b comprises the costs of a vehicle that drives from location a and location b, and a penalty parameter d i is.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 11, wobei die einzelnen Strafparameter di abhängig von den jeweiligen voraussichtlichen Wartezeiten der anfragenden Kunden sind.Method according to one of the preceding claims, in particular according to Claim 11 , whereby the individual penalty parameters d i are dependent on the respective expected waiting times of the inquiring customer. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 12 oder 13, wobei die einzelnen Strafparameter di mit zunehmender voraussichtlicher Wartezeit der anfragenden Kunden stärker ansteigen.Method according to one of the preceding claims, in particular according to Claim 12 or 13 , whereby the individual penalty parameters d i increase more strongly with increasing expected waiting time of the inquiring customer. Computerlesbares Medium, umfassend Anweisungen, die, wenn sie von mindestens einem Prozessor ausgeführt werden, bewirken, dass der Prozessor das Verfahren eines der vorherigen Ansprüche ausführt.A computer readable medium comprising instructions which, when executed by at least one processor, cause the processor to carry out the method of any preceding claim. Zuweisungseinheit, die dazu konfiguriert ist, Standortinformationen von Fahrzeugen einer Fahrzeugflotte und Anfragen von Kunden zu empfangen, wobei den anfragenden Kunden nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14 ein Fahrzeug aus der Fahrzeugflotte zugewiesen wird.Assignment unit which is configured to receive location information from vehicles of a vehicle fleet and inquiries from customers, wherein the requesting customer according to the method according to one of Claims 1 to 14th a vehicle from the vehicle fleet is assigned. Fahrzeugzuweisungssystem, das eine Fahrzeugflotte bestehend aus mehreren Fahrzeugen, die vorzugsweise autonom fahren, und eine Zuweisungseinheit aufweist, wobei anfragenden Kunden nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14 ein Fahrzeug aus der Fahrzeugflotte zugewiesen wird.Vehicle allocation system which has a vehicle fleet consisting of several vehicles, which preferably drive autonomously, and an allocation unit, with inquiring customers according to the method according to one of the Claims 1 to 14th a vehicle from the vehicle fleet is assigned.
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