JP2015038429A - Route search method, route search device, and program - Google Patents

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圭一 内村
Keiichi Uchimura
圭一 内村
剛 上瀧
Takeshi Kamitaki
剛 上瀧
佑一朗 加来
Yuichiro Kaku
佑一朗 加来
悦彰 大村
Yoshiaki Omura
悦彰 大村
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a route search method or the like capable of creating an appropriate tentative solution by appropriately selecting a seed customer in an insertion method.SOLUTION: When a tentative solution is created by an insertion method, a customer management unit 3 divides a space into a plurality of regions, and a seed customer selection unit 5 selects each seed customer from the customers existing in each of the divided regions. A tentative solution creation unit 7 creates a tentative solution by inserting another customer into a closed circuit between each selected seed customer and a deposit. Thus, customers existing around a certain point are prevented from being intensively selected as a seed customer, and a tentative solution that does not require many executions of the insertion method can be created.

Description

本願発明は、経路探索方法、経路探索装置及びプログラムに関し、特に、制約条件を満たして複数の顧客を巡回する経路を生成する経路探索方法等に関する。   The present invention relates to a route search method, a route search device, and a program, and more particularly to a route search method that generates a route that satisfies a constraint condition and visits a plurality of customers.

現在、運送業界は、例えば、原油高騰による輸送燃料の増加,運送業に携わる労働者の減少などの重大な問題を抱えている。これらの問題は、最適な輸送路の算出による打開が見込まれる。これは、配送経路問題(VRP:Vehicle Routing Problem)を最適化することで解決が期待される。   Currently, the transportation industry has serious problems such as an increase in transportation fuel due to soaring crude oil and a decrease in the number of workers involved in the transportation industry. These problems are expected to be overcome by calculating the optimum transportation route. This is expected to be solved by optimizing the vehicle routing problem (VRP).

発明者らは、VRPを解決するために、列生成法に、挿入法とtwo-opt法を組み合わせたものを提案した(非特許文献1参照)。これは、挿入法により暫定解(タイムウインドウなどの制約条件を守っていて、最適ではないが、それなりに良い解)を複数個生成し、その暫定解をtwo-opt法により改善した後、それを列生成法と組み合わせて最適解を探索するものである。ここで、挿入法は、種顧客と呼ばれる顧客を結ぶ閉路に対して、残りの顧客を、評価値を用いて挿入する手法である(非特許文献2参照)。   In order to solve the VRP, the inventors have proposed a combination of the insertion method and the two-opt method for the column generation method (see Non-Patent Document 1). This is because the insertion method generates a number of provisional solutions (which are not optimal, but a reasonably good solution that observes the constraints such as the time window), and after improving the provisional solution by the two-opt method, Is searched for the optimal solution in combination with the sequence generation method. Here, the insertion method is a method of inserting the remaining customers using evaluation values with respect to a closed circuit connecting customers called seed customers (see Non-Patent Document 2).

加来佑一朗、外4名,“物流コスト削減のための配送集荷経路問題の最適化”,火の国情報シンポジウム2013論文集,C-5-2,2013.Shinichiro Kakui, 4 others, “Optimization of delivery / collection route problem to reduce logistics costs”, Proceedings of Fire Country Information Symposium 2013, C-5-2, 2013. 久保幹雄,“ロジスティクス工学”,朝倉書店,2003Mikio Kubo, “Logistics Engineering”, Asakura Shoten, 2003

しかしながら、従来の手法では、挿入法において、種顧客をランダムに選択していた。そのため、例えばある地点の周辺に存在する複数の顧客が集中的にして選択された場合などには、精度のよい暫定解が得られなかった。   However, in the conventional method, seed customers are randomly selected in the insertion method. Therefore, for example, when a plurality of customers existing around a certain point are selected in a concentrated manner, an accurate provisional solution cannot be obtained.

そこで、本願発明は、種顧客を適切に選択して、より適切な暫定解を生成することが可能な経路探索方法等を提案することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to propose a route search method and the like that can appropriately select a seed customer and generate a more appropriate provisional solution.

本願発明の第1の観点は、制約条件を満たして複数の顧客を巡回する経路を生成する経路探索方法であって、顧客管理手段が、前記複数の顧客を2つ以上の顧客グループにグループ分けするグループ分けステップと、種顧客選択手段が、種顧客として、前記各顧客グループから一つ又は複数の顧客を選択する種顧客選択ステップと、暫定解生成手段が、前記制約条件の下で開始地点と前記各種顧客を結ぶ閉路に対して前記種顧客以外の顧客を挿入して暫定解を生成する暫定解生成ステップと、経路生成手段が、前記暫定解に基づいて前記複数の顧客を巡回する経路を生成する経路生成ステップを含むものである。   According to a first aspect of the present invention, there is provided a route search method for generating a route that satisfies a constraint condition and circulates a plurality of customers, wherein the customer management means groups the plurality of customers into two or more customer groups. Grouping step, seed customer selecting means as seed customers, seed customer selecting step for selecting one or more customers from each customer group, and provisional solution generating means starting point under the constraint A provisional solution generating step of generating a provisional solution by inserting a customer other than the seed customer with respect to the closed circuit connecting the various customers, and a route in which the route generation means circulates the plurality of customers based on the provisional solution Including a path generation step for generating.

本願発明の第2の観点は、請求項1記載の経路探索方法であって、前記顧客管理手段が、前記複数の顧客のグループ分けを変更して、前記グループ分けステップにおいて分けられた前記顧客グループとは異なる第2顧客グループに変更するグループ変更ステップと、前記種顧客選択手段が、第2種顧客として、前記各第2顧客グループから一つ又は複数の顧客を選択する種顧客選択ステップと、前記暫定解生成手段が、前記開始地点と前記各第2種顧客を結ぶ閉路に対して、前記制約条件を満たす前記第2種顧客以外の顧客を挿入して第2暫定解を生成する第2暫定解生成ステップを含み、前記経路生成ステップにおいて、前記経路生成手段は、前記複数の顧客を巡回する経路を、前記暫定解生成ステップ及び前記第2暫定解生成ステップにおいて生成された前記暫定解及び前記第2暫定解に基づいて生成するものである。   A second aspect of the present invention is the route search method according to claim 1, wherein the customer management unit changes the grouping of the plurality of customers, and the customer group is divided in the grouping step. A group changing step for changing to a different second customer group, and a seed customer selecting step in which the seed customer selecting means selects one or a plurality of customers from each of the second customer groups as a second type customer, The provisional solution generation means generates a second provisional solution by inserting a customer other than the second type customer that satisfies the constraint condition with respect to the closed circuit connecting the start point and each of the second type customers. A provisional solution generation step, wherein in the route generation step, the route generation means converts the route to the plurality of customers into the provisional solution generation step and the second provisional solution generation step. And it generates, based on the provisional solution and the second tentative solutions have been generated had.

本願発明の第3の観点は、第1又は第2の観点の経路探索方法であって、前記各顧客は、空間又は平面上の経由地点に対応し、前記グループ分けステップにおいて、前記顧客管理手段は、前記空間又は前記平面を複数の領域に分割し、前記各顧客グループは、前記各領域に含まれる経由地点に対応する顧客をグループ化したものであり、前記経路生成ステップにおいて、前記経路生成手段が生成する経路は、前記複数の顧客を巡回するコストを小さくするものである。   A third aspect of the present invention is a route search method according to the first or second aspect, wherein each customer corresponds to a waypoint on a space or a plane, and the customer management means in the grouping step Divides the space or the plane into a plurality of regions, and each customer group is a group of customers corresponding to waypoints included in each region. In the route generation step, the route generation The route generated by the means reduces the cost of visiting the plurality of customers.

本願発明の第4の観点は、制約条件を満たして複数の顧客を巡回する経路を生成する経路探索装置であって、前記複数の顧客を2つ以上の顧客グループにグループ分けする顧客管理手段と、種顧客として、前記各顧客グループから一つ又は複数の顧客を選択する種顧客選択手段と、前記制約条件の下で開始地点と前記各種顧客を結ぶ各閉路に対して前記種顧客以外の顧客を挿入して暫定解を生成する暫定解生成手段と、前記暫定解に基づいて前記複数の顧客を巡回する経路を生成する経路生成手段を備えるものである。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a route search apparatus for generating a route that satisfies a constraint condition and circulates a plurality of customers, the customer management means for grouping the plurality of customers into two or more customer groups; A seed customer selecting means for selecting one or a plurality of customers from each customer group as a seed customer, and a customer other than the seed customer for each cycle connecting the start point and the various customers under the constraint conditions And provisional solution generation means for generating a provisional solution and route generation means for generating a route for visiting the plurality of customers based on the provisional solution.

本願発明の第5の観点は、コンピュータにおいて、第1から第3のいずれかの観点の経路探索方法を実現するためのプログラムである。   A fifth aspect of the present invention is a program for realizing a route search method according to any one of the first to third aspects in a computer.

なお、本願発明を、第5の観点のプログラムを定常的に記録するコンピュータ読み取り可能な記録媒体として捉えてもよい。   The present invention may be regarded as a computer-readable recording medium that regularly records the program according to the fifth aspect.

本願発明によれば、顧客は、複数のグループに分け、各グループから種顧客を選択することにより、種顧客が集中して選択されることを防ぎ、挿入法の実行回数が少なくても良い暫定解を作成することが可能になる。   According to the present invention, the customers are divided into a plurality of groups, and by selecting seed customers from each group, it is possible to prevent the seed customers from being concentrated and selected, and the provisioning method may be performed less frequently. It becomes possible to create a solution.

さらに、本願発明の第2の観点によれば、グループを変更して改めて挿入法を実行することにより、新たな基準により種顧客を選択して、種顧客が集中的に選択されることを防ぐことが可能になる。   Furthermore, according to the second aspect of the present invention, by changing the group and executing the insertion method again, the seed customer is selected based on a new criterion, and the seed customer is prevented from being intensively selected. It becomes possible.

さらに、本願発明の第3の観点によれば、VRPは、平面又は空間上での移動を前提としており、この平面又は空間における領域分割を基準にして顧客をグループ化することにより、VRPに適した暫定解を得ることが可能になる。   Furthermore, according to the third aspect of the present invention, VRP is premised on movement in a plane or space, and is suitable for VRP by grouping customers based on area division in this plane or space. It is possible to obtain a provisional solution.

本願発明の実施の形態の一例である経路探索装置の概略ブロック図である。It is a schematic block diagram of the route search apparatus which is an example of embodiment of this invention. 図1の経路探索装置1の動作の一例を示すフロー図である。It is a flowchart which shows an example of operation | movement of the route search apparatus 1 of FIG. 図1の顧客管理部3により設定される平面上の領域の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the area | region on the plane set by the customer management part 3 of FIG. 挿入法における評価値演算の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the evaluation value calculation in an insertion method. 列生成法おける処理の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the process in a column production | generation method. 実験により得られたルートの一例を示す第1図である。It is FIG. 1 which shows an example of the route obtained by experiment. 実験により得られたルートの一例を示す第2図である。It is FIG. 2 which shows an example of the route obtained by experiment.

以下では、図面を参照して、本願発明の実施例について説明する。なお、本願発明は、この実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to this embodiment.

図1は、本願発明の実施の形態の一例である経路探索装置の概略ブロック図である。経路探索装置1は、顧客管理部3(本願請求項の「顧客管理手段」の一例)と、種顧客選択部5(本願請求項の「種顧客選択手段」の一例)と、暫定解生成部7(本願請求項の「暫定解生成手段」の一例)と、経路生成部9(本願請求項の「経路生成手段」の一例)と、制御部10と、顧客記憶部11と、制約条件記憶部12と、領域記憶部13と、種顧客記憶部15と、暫定解記憶部17と、経路記憶部19を備える。   FIG. 1 is a schematic block diagram of a route search apparatus which is an example of an embodiment of the present invention. The route search device 1 includes a customer management unit 3 (an example of “customer management unit” in the claims of the present application), a seed customer selection unit 5 (an example of “seed customer selection unit” in the claims of the present application), and a provisional solution generation unit. 7 (an example of “provisional solution generation means” in the claims of the present application), a route generation unit 9 (an example of “route generation means” in the claims of the present application), a control unit 10, a customer storage unit 11, and a constraint condition storage Unit 12, area storage unit 13, seed customer storage unit 15, provisional solution storage unit 17, and route storage unit 19.

顧客記憶部11は、複数の顧客を記憶する。本実施例で、各顧客は、平面上の地点に対応付けられているものとする。当該平面上の所定の位置には、デポが存在する。デポは、探索する経路の開始地点である。例えば、各顧客から集荷したり、各顧客に配荷したりする場合には、デポは、配荷する荷物が集められている場所であり、集荷した荷物が集められる場所である。   The customer storage unit 11 stores a plurality of customers. In this embodiment, it is assumed that each customer is associated with a point on the plane. A depot exists at a predetermined position on the plane. The depot is the starting point of the route to be searched. For example, when collecting from each customer or delivering to each customer, the depot is a place where packages to be delivered are collected and a place where collected packages are collected.

制約条件記憶部12は、制約条件を記憶するものである。制約条件は、例えば、各車両の最大積載量や、各顧客や各車両のタイムウインドウなどである。例えば、集荷や配荷する場合には、車両の最大積載量を超えて荷物を載せることはできない。そのため、探索する経路上では、各閉路を移動する車両の最大積載量を超えない範囲で、集荷及び配荷がなされるようにする。また、各顧客には、配送可能な時間帯がある。また、各車両にも、デポから出る時間及びデポに帰る時間には制限がある。そのため、探索する経路上では、各車両が、適切な時間帯にデポから出て、各顧客を配送可能な時間帯に経由して、適切な時間帯にデポに戻る必要がある。制約条件記憶部12は、制約条件として、各車両の最大積載量や、各顧客や各車両のタイムウインドウなどを記憶する。   The constraint condition storage unit 12 stores constraint conditions. The constraint conditions are, for example, the maximum load capacity of each vehicle, the time window of each customer, and each vehicle. For example, when picking up and delivering goods, it is not possible to place a load exceeding the maximum load capacity of the vehicle. Therefore, on the route to be searched, collection and distribution are performed within a range that does not exceed the maximum load capacity of the vehicle moving on each closed path. In addition, each customer has a delivery time zone. Each vehicle also has a limit on the time it takes to leave the depot and the time it takes to return to the depot. Therefore, on the route to be searched, each vehicle needs to leave the depot at an appropriate time zone, and return to the depot at an appropriate time zone via a time zone in which each customer can be delivered. The constraint condition storage unit 12 stores, as constraint conditions, the maximum load capacity of each vehicle, the time window of each customer, each vehicle, and the like.

顧客管理部3は、平面を複数の領域に分割し、前記顧客記憶部11に記憶された顧客を、各領域によってグループ化するものである。また、顧客管理部3は、分割された領域を変更することにより、グループ化された顧客を変更する。具体的な動作の一例については、図3を参照して説明する。領域記憶部13は、顧客管理部3によって設定された領域を記憶するものである。   The customer management unit 3 divides the plane into a plurality of regions, and groups the customers stored in the customer storage unit 11 by each region. Moreover, the customer management part 3 changes the grouped customer by changing the divided | segmented area | region. An example of a specific operation will be described with reference to FIG. The area storage unit 13 stores an area set by the customer management unit 3.

種顧客選択部5は、顧客管理部3によって設定された各顧客グループから、種顧客を一つ又は複数選択する。これにより、種顧客が特定の領域に集中することを防ぐことができる。暫定解は、複数存在した方が、探索された経路はよくなる。そのため、種顧客の選択は、複数回行われることとなる。ここで、各グループから選択する種顧客の個数は、選択によって変更することが望ましい。挿入法では、種顧客の数の閉路が生じることとなるため、閉路の個数を変えて、暫定解を求めることが望ましいためである。種顧客記憶部15は、選択された種顧客を記憶する。   The seed customer selection unit 5 selects one or a plurality of seed customers from each customer group set by the customer management unit 3. Thereby, seed customers can be prevented from concentrating on a specific area. If there are a plurality of provisional solutions, the searched route becomes better. Therefore, the selection of the seed customer is performed a plurality of times. Here, it is desirable to change the number of seed customers selected from each group by selection. This is because, in the insertion method, the number of seed customers is closed, and therefore it is desirable to obtain a provisional solution by changing the number of closed circuits. The seed customer storage unit 15 stores the selected seed customer.

暫定解生成部7は、制約条件記憶部12に記憶された制約条件を満たすように、デポと各種顧客を結ぶ各閉路に対して、種顧客以外の顧客を挿入して暫定解を生成する。具体的な動作については、後に説明する。暫定解記憶部17は、生成された暫定解を記憶する。   The provisional solution generation unit 7 generates a provisional solution by inserting a customer other than the seed customer for each cycle connecting the depot and various customers so as to satisfy the constraint condition stored in the constraint condition storage unit 12. Specific operations will be described later. The provisional solution storage unit 17 stores the generated provisional solution.

経路生成部9は、暫定解に基づき、複数の顧客を巡回する経路を生成する。具体的な動作については、後に説明する。経路記憶部19は、経路生成部9が生成した経路を記憶する。   The route generation unit 9 generates a route for visiting a plurality of customers based on the provisional solution. Specific operations will be described later. The route storage unit 19 stores the route generated by the route generation unit 9.

制御部10は、経路探索装置1の動作を制御するものである。   The control unit 10 controls the operation of the route search device 1.

続いて、図2を参照して、図1の経路探索装置1の動作について説明する。図2は、図1の経路探索装置1の動作の一例を示すフロー図である。   Next, the operation of the route search device 1 in FIG. 1 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a flowchart showing an example of the operation of the route search apparatus 1 of FIG.

まず、顧客管理部3は、平面上を複数の領域に分割し、領域を設定する(ステップST1)。図3を参照して、一例を説明する。図3では、実線23にあるように、デポ21を中心に4つの領域に分割する場合を示す。各領域に存在する顧客をグループ化する。   First, the customer management unit 3 divides the plane into a plurality of areas and sets the areas (step ST1). An example will be described with reference to FIG. In FIG. 3, as indicated by the solid line 23, a case where the depot 21 is divided into four regions is shown. Group customers that exist in each area.

続いて、種顧客選択部5は、各顧客グループから種顧客を選択する(ステップST2)。図3では、各領域から一つの種顧客が選択され、4つの種顧客25、27、29及び31が選択されたとする。   Subsequently, the seed customer selecting unit 5 selects a seed customer from each customer group (step ST2). In FIG. 3, it is assumed that one seed customer is selected from each region and four seed customers 25, 27, 29, and 31 are selected.

続いて、暫定解生成部7は、制約条件を満たすように、デポと各種顧客を結ぶ各閉路に対して、評価値を用いて種顧客以外の顧客を挿入して、暫定解を生成する(ステップST3)。その処理について、一例を説明する。   Subsequently, the provisional solution generation unit 7 inserts a customer other than the seed customer using the evaluation value for each cycle connecting the depot and various customers so as to satisfy the constraint condition, and generates a provisional solution ( Step ST3). An example of the process will be described.

使用される評価値Δは、式(1)により算出される。ここで、djiは、あるルート上で、顧客iの次に顧客jを訪問したときの、その間の距離とする。図4にあるように、評価値Δk ijは、(a)にあるように、顧客iから顧客jに直接行くことに代えて、(b)にあるように、顧客iから顧客kを経由して顧客jへ到達する場合の距離の増加を評価するものである。暫定解生成部7は、各顧客を、制約条件を守れるもののうち、評価値Δが最も小さい箇所に挿入する。なお、評価値を計算するとき、制約条件を守れないものには大きな値を与え、全体としてΔが最も小さな箇所に挿入するようにしてもよい。 The evaluation value Δ used is calculated by the equation (1). Here, d ji is a distance between a customer i and a customer j on a certain route. As shown in FIG. 4, the evaluation value Δ k ij passes from customer i to customer j as shown in (b) instead of going directly from customer i to customer j as shown in (a). Thus, the increase in the distance when the customer j is reached is evaluated. The provisional solution generation unit 7 inserts each customer in a place where the evaluation value Δ is the smallest among those that can satisfy the constraint conditions. When calculating the evaluation value, a large value may be given to those that cannot comply with the constraint condition, and the evaluation value may be inserted into a place where Δ is the smallest as a whole.

挿入法のみで作成された暫定解は、ルート上に交差があるなど、改良の余地のあるルートを多く含む場合がある。そこで、暫定解生成部7は、two-opt法を用いることで、暫定解を改良する。two-opt 法とは、ルート上に存在する枝の交差をなくす手法である。   The provisional solution created only by the insertion method may include many routes that have room for improvement, such as an intersection on the route. Therefore, the provisional solution generation unit 7 improves the provisional solution by using the two-opt method. The two-opt method is a method of eliminating the intersection of branches existing on the route.

ある閉路の中で、顧客iと顧客jの間の経路と、顧客kと顧客lの間の経路が存在するとする。暫定解生成部7は、顧客i,j間と顧客k,l間で式(2)が成立する場合、ルートが交差していると判断する。交差する箇所があると判定された場合は、顧客i,j間と顧客k,l間を、顧客i、k間と顧客j、l間のルートにつなぎかえる。このとき、交差を取り除くことでタイムウインドウが守られなくなる場合は、交差は削除しない。   It is assumed that a route between the customer i and the customer j and a route between the customer k and the customer l exist in a certain cycle. The provisional solution generation unit 7 determines that the routes intersect when the formula (2) is established between the customers i and j and the customers k and l. When it is determined that there is a crossing point, the route between the customers i and j and the customer k and l is connected to the route between the customers i and k and the customers j and l. At this time, if the time window cannot be protected by removing the intersection, the intersection is not deleted.

制御部10は、同じ領域分割の下で、暫定解の生成処理が所定の回数行われたか否かを判断する(ステップST4)。所定の回数が行われていない場合には、ステップST2の処理に戻る。種顧客選択部5は、各顧客グループから、選択する個数を変更して、種顧客を選択することが望ましい。挿入法は、アルゴリズムの性質上、種顧客数の閉路しか作られない。そのため、種顧客数を増減させることにより、様々な形の暫定解を作成することができるためである。   The control unit 10 determines whether or not the provisional solution generation process has been performed a predetermined number of times under the same region division (step ST4). If the predetermined number of times has not been performed, the process returns to step ST2. It is desirable that the seed customer selection unit 5 selects seed customers by changing the number to be selected from each customer group. The insertion method can create only the number of seed customers due to the nature of the algorithm. Therefore, various forms of provisional solutions can be created by increasing or decreasing the number of seed customers.

所定の回数が行われた場合、顧客管理部3は、領域を変更する(ステップST5)。本実施例では、図3の破線33にあるように、領域を回転することにより変更するとする。これにより、種顧客25及び27は、以前は別のグループに属し、別々のグループから選択されたのに対し、変更後は同じグループから選択されることとなり、例えば種顧客選択部5が各グループから1つずつ種顧客を選択する場合には、同時には選択されないようになる。このように、領域を変更することにより、様々なバリエーションの暫定解を得ることができる。このように、顧客管理部3は、領域の少なくとも一つが、デポ21を中心に放射状となるように設定し、この位置を回転等により変更することにより、領域を変更してもよい。   When the predetermined number of times has been performed, the customer management unit 3 changes the area (step ST5). In the present embodiment, it is assumed that the area is changed by rotating as shown by the broken line 33 in FIG. As a result, seed customers 25 and 27 previously belonged to different groups and were selected from different groups, but after the change, the seed customers 25 and 27 are selected from the same group. When selecting seed customers one by one, they are not selected at the same time. As described above, various variations of provisional solutions can be obtained by changing the region. As described above, the customer management unit 3 may change the region by setting at least one of the regions to be radial with the depot 21 as the center and changing this position by rotation or the like.

続いて、制御部10は、領域の変更が所定の回数行われたか否かを判断する(ステップST6)。領域の変更が所定の回数行われていない場合には、ステップST2に戻り、種顧客選択部5は、新たに設定された領域に基づき種顧客を選択し(ステップST2)、暫定解生成部7は、挿入法及びtwo-opt法により暫定解を生成する(ステップST3)。このように、所定の回数繰り返すことにより、複数の暫定解が得られる。   Subsequently, the control unit 10 determines whether or not the region has been changed a predetermined number of times (step ST6). If the area has not been changed a predetermined number of times, the process returns to step ST2, and the seed customer selecting unit 5 selects a seed customer based on the newly set area (step ST2), and the provisional solution generating unit 7 Generates a provisional solution by the insertion method and the two-opt method (step ST3). Thus, a plurality of provisional solutions are obtained by repeating a predetermined number of times.

経路生成部9は、複数の暫定解に対して、列生成法を用いて最適解を探索する。列生成法は、暫定解の個々のルートを組み合わせることで、最適解を探索するものである。図5は、列生成法による処理の一例を示す。暫定解51及び53が得られたとする。ここで、暫定解51における閉路55と、暫定解53における閉路57を組み合わせることにより、暫定解51及び53よりも移動距離等のコストの低い経路59を得ることができる。列生成法では、組み合わせの候補が増えるほど、解は良くなる。そのため、暫定解は、複数作成しておくことが望ましい。経路生成部9は、最終的な経路として、例えば最も移動距離が短いもののようにコストの低いものを選択する。   The path generation unit 9 searches for an optimal solution using a column generation method for a plurality of provisional solutions. The column generation method searches for an optimal solution by combining individual routes of provisional solutions. FIG. 5 shows an example of processing by the column generation method. It is assumed that provisional solutions 51 and 53 are obtained. Here, by combining the closed path 55 in the provisional solution 51 and the closed path 57 in the provisional solution 53, a route 59 having a lower cost such as a moving distance than the provisional solutions 51 and 53 can be obtained. In the column generation method, the solution becomes better as the number of combination candidates increases. Therefore, it is desirable to create multiple provisional solutions. The route generation unit 9 selects, as a final route, a route with a low cost such as the shortest travel distance.

続いて、実験について説明する。以下では、領域を設定して種顧客を選択することを提案手法といい、ランダムに選択することを従来手法という。はじめに、提案手法と従来手法の計算時間及び総走行距離の分散の比較を行う。次に、それを受けて、提案手法の有用性を検証するためにベンチマーク(http://web.cba.neu.edu/~msolomon/problems.htm参照)を用いた実験を行う。使用したPCのCPUはES-2620 2.00GHz、メモリ64GB、OSはWindows(登録商標)7、プログラミング言語はCである。   Subsequently, the experiment will be described. Hereinafter, setting a region and selecting a seed customer is referred to as a proposed method, and selecting at random is referred to as a conventional method. First, we compare the calculation time and the total travel distance of the proposed method and the conventional method. Next, in order to verify the usefulness of the proposed method, an experiment using a benchmark (see http://web.cba.neu.edu/~msolomon/problems.htm) is performed. The CPU of the used PC is ES-2620 2.00 GHz, memory 64 GB, OS is Windows (registered trademark) 7, and programming language is C.

表1は、提案手法と従来手法の計算時間の比較である。計算時間は、顧客分布により、提案手法及び従来手法の解の変化がそれぞれ1%以内で収束するまで、挿入法の反復回数を変化させた場合の結果である。表1より提案手法の方が高速であることが確認できた。これは、種顧客を適切に選択したことで列生成法に用いる暫定解を削減できたからである。   Table 1 compares the calculation time of the proposed method and the conventional method. The calculation time is the result when the number of iterations of the insertion method is changed until the change in the solution of the proposed method and the conventional method converges within 1% according to the customer distribution. Table 1 confirms that the proposed method is faster. This is because the provisional solution used for the column generation method can be reduced by appropriately selecting seed customers.

また,表2は、試行回数5回での総走行距離の分散の比較である。提案手法は、従来手法に比べて分散が少なく、安定した解を導出できていることが確認できた。これは、種顧客の選択がより均等に行えたためと考えられる。   Table 2 shows a comparison of dispersion of the total travel distance when the number of trials is five. It was confirmed that the proposed method had a smaller variance than the conventional method and derived a stable solution. This is thought to be because the selection of seed customers was made more evenly.

続いて、提案手法の有用性を確かめるために、顧客数が異なる4つのベンチマークを用いて実験を行う。実験結果がベンチマークテストの解に近いほど、最適解が得られたと評価することができる。   Next, in order to confirm the usefulness of the proposed method, we conduct experiments using four benchmarks with different numbers of customers. The closer the experimental result is to the benchmark test solution, the more the optimal solution can be evaluated.

表3は、実験10回のうち、最も総走行距離の短かった結果を示す。また、図6及び図7は、ルートの一例を示す。表3より、提案手法は、ほとんど最適解を導出できたといえる。詳細には、図6のルートは、表3から最適化できたといえる。図7のルートは、ベンチマークの解よりも総走行距離が0.6%程長い結果になった。例えば、or-opt法などの他の局所探索法を用いて暫定解の質を向上することにより、暫定解を向上させることが期待される。   Table 3 shows the result of the shortest total travel distance among the 10 experiments. 6 and 7 show examples of routes. From Table 3, it can be said that the proposed method was able to derive the optimum solution. Specifically, it can be said that the route of FIG. The route in FIG. 7 has a total mileage of about 0.6% longer than the benchmark solution. For example, it is expected to improve the provisional solution by improving the quality of the provisional solution using another local search method such as the or-opt method.

1 経路探索装置、3 顧客管理部、5 種顧客選択部、7 暫定解生成部、9 経路生成部、10 制御部、11 顧客記憶部、12 制約条件記憶部、13 領域記憶部、15 種顧客記憶部、17 暫定解記憶部、19 経路記憶部、21 デポ、23 領域分割、25,27,29,31 種顧客、33 領域分割、41 デポ、43,45,47 顧客、51,53 暫定解、55,57 閉路、59 経路   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Route search device, 3 Customer management part, 5 types customer selection part, 7 Provisional solution generation part, 9 Path generation part, 10 Control part, 11 Customer memory part, 12 Restriction condition memory part, 13 Area | region storage part, 15 kinds customer Storage unit, 17 provisional solution storage unit, 19 route storage unit, 21 depot, 23 area division, 25, 27, 29, 31 type customer, 33 area division, 41 depot, 43, 45, 47 customer, 51, 53 provisional solution , 55,57 closed, 59 route

Claims (5)

制約条件を満たして複数の顧客を巡回する経路を生成する経路探索方法であって、
顧客管理手段が、前記複数の顧客を2つ以上の顧客グループにグループ分けするグループ分けステップと、
種顧客選択手段が、種顧客として、前記各顧客グループから一つ又は複数の顧客を選択する種顧客選択ステップと、
暫定解生成手段が、前記制約条件の下で開始地点と前記各種顧客を結ぶ閉路に対して前記種顧客以外の顧客を挿入して暫定解を生成する暫定解生成ステップと、
経路生成手段が、前記暫定解に基づいて前記複数の顧客を巡回する経路を生成する経路生成ステップを含む経路探索方法。
A route search method for generating a route that satisfies a constraint condition and visits a plurality of customers,
A grouping step in which customer management means groups the plurality of customers into two or more customer groups;
A seed customer selecting means for selecting one or a plurality of customers from each of the customer groups as a seed customer;
A provisional solution generating step for generating a provisional solution by inserting a customer other than the seed customer with respect to a closed circuit connecting the start point and the various customers under the restriction condition;
A route search method including a route generation step in which a route generation means generates a route for visiting the plurality of customers based on the provisional solution.
前記顧客管理手段が、前記複数の顧客のグループ分けを変更して、前記グループ分けステップにおいて分けられた前記顧客グループとは異なる第2顧客グループに変更するグループ変更ステップと、
前記種顧客選択手段が、第2種顧客として、前記各第2顧客グループから一つ又は複数の顧客を選択する種顧客選択ステップと、
前記暫定解生成手段が、前記開始地点と前記各第2種顧客を結ぶ閉路に対して、前記制約条件を満たす前記第2種顧客以外の顧客を挿入して第2暫定解を生成する第2暫定解生成ステップを含み、
前記経路生成ステップにおいて、前記経路生成手段は、前記複数の顧客を巡回する経路を、前記暫定解生成ステップ及び前記第2暫定解生成ステップにおいて生成された前記暫定解及び前記第2暫定解に基づいて生成する、請求項1記載の経路探索方法。
A group change step in which the customer management means changes the grouping of the plurality of customers to a second customer group different from the customer group divided in the grouping step;
A seed customer selecting step in which the seed customer selecting means selects one or a plurality of customers from each of the second customer groups as a second seed customer;
The provisional solution generation means generates a second provisional solution by inserting a customer other than the second type customer that satisfies the constraint condition with respect to the closed circuit connecting the start point and each of the second type customers. Including a provisional solution generation step,
In the route generation step, the route generation means determines a route for traveling the plurality of customers based on the provisional solution and the second provisional solution generated in the provisional solution generation step and the second provisional solution generation step. The route search method according to claim 1, wherein the route search method is generated.
前記各顧客は、空間又は平面上の経由地点に対応し、
前記グループ分けステップにおいて、前記顧客管理手段は、前記空間又は前記平面を複数の領域に分割し、前記各顧客グループは、前記各領域に含まれる経由地点に対応する顧客をグループ化したものであり、
前記経路生成ステップにおいて、前記経路生成手段が生成する経路は、前記複数の顧客を巡回するコストを小さくするものである、請求項1又は2に記載の経路探索方法。
Each customer corresponds to a waypoint in space or plane,
In the grouping step, the customer management means divides the space or the plane into a plurality of regions, and each customer group is a group of customers corresponding to waypoints included in each region. ,
The route search method according to claim 1 or 2, wherein, in the route generation step, the route generated by the route generation means reduces the cost of visiting the plurality of customers.
制約条件を満たして複数の顧客を巡回する経路を生成する経路探索装置であって、
前記複数の顧客を2つ以上の顧客グループにグループ分けする顧客管理手段と、
種顧客として、前記各顧客グループから一つ又は複数の顧客を選択する種顧客選択手段と、
前記制約条件の下で開始地点と前記各種顧客を結ぶ各閉路に対して前記種顧客以外の顧客を挿入して暫定解を生成する暫定解生成手段と、
前記暫定解に基づいて前記複数の顧客を巡回する経路を生成する経路生成手段を備える経路探索装置。
A route search device that generates a route that satisfies a constraint condition and visits a plurality of customers,
Customer management means for grouping the plurality of customers into two or more customer groups;
Seed customer selecting means for selecting one or more customers from each customer group as seed customers;
Provisional solution generating means for generating a provisional solution by inserting a customer other than the seed customer for each cycle connecting the start point and the various customers under the constraint condition;
A route search device comprising route generation means for generating a route for visiting the plurality of customers based on the provisional solution.
コンピュータにおいて、請求項1から3のいずれかに記載の経路探索方法を実現するためのプログラム。   The program for implement | achieving the route search method in any one of Claim 1 to 3 in a computer.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022145804A1 (en) * 2020-12-29 2022-07-07 포티투닷 주식회사 Method for generating circular traveling route of vehicle, device for generating circular traveling route of vehicle, and recording medium in which program for executing method for generating circular traveling route of vehicle is recorded
EP4216108A1 (en) 2022-01-25 2023-07-26 Fujitsu Limited Information processing apparatus, information processing method, and information processing program

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