Transcript Black and White - wcmasterntruong

BÀI TOÁN THU GOM VẬN
CHUYỂN CHẤT THẢI NGUY HẠI
HV: Nguyễn Trường
Nội dung báo cáo
●
Giới thiệu đề tài
●
Các đề tài liên quan
●
Mô hình toán học
●
Lời giải bài toán
●
Kết quả thử nghiệm
●
Demo
●
Kết luận
●
Hỏi và trả lời
Nội dung báo cáo
●
Giới thiệu đề tài
●
Các đề tài liên quan
●
Mô hình toán học
●
Lời giải bài toán
●
Kết quả thử nghiệm
●
Demo
●
Kết luận
●
Hỏi và trả lời
Nhu cầu của đề tài
●
Hệ thống quản lý CTNH hiện có
Nhu cầu của đề tài
●
Bài toán thu gom vận chuyển CTNH
Nhu cầu của đề tài
●
●
Các ràng buộc
–
Ràng buộc trên phương tiện
–
Ràng buộc trên lộ trình
–
Ràng buộc trên CTNH
–
Ràng buộc khung thời gian
Mục tiêu
–
Tối thiểu hóa số phương tiện sử dụng
–
Tối thiểu hóa khoảng cách và thời gian
di chuyển của phương tiện
–
Tối thiểu hóa thời gian chờ của phương tiện
Mục tiêu và giới hạn của đề tài
●
●
●
●
●
Tìm hiểu nhu cầu bài toán thực tế, bài toán
thu gom vận chuyển CTNH
Tìm hiểu về bài toán VRP và các vấn đề liên
quan.
Tìm ra phương pháp giải cho bài toán thu
gom vận chuyển CTNH
Hiện thực, thử nghiệm kết quả, demo thể hiện
kết quả nghiện cứu
Đề ra hướng phát triển của đề tài
Nội dung báo cáo
●
Giới thiệu đề tài
●
Các đề tài liên quan
●
Mô hình toán học
●
Lời giải bài toán
●
Kết quả thử nghiệm
●
Demo
●
Kết luận
●
Hỏi và trả lời
Bài toán VRP
●
Bài toán TSP, m-TSP
●
VRP, VRPTW
●
Vehicle Routing Problem
with length Constraint (VRPLC)
●
Split delivery VRP
●
Pickup and delivery VRP
Bài toán VRP
●
VRPTW quan tâm trạm xử lí trung gian và loại
CTNH
Các đề tài liên quan
●
http://www.chatthainguyhai.net/index.asp?newsid=932&PageNum=1
●
A CompositeVery-Large-ScaleNeighborhood Search Algorithm for the Vehicle
Routing Problem
●
Dang Vu Tung, Anulark Pinnoi. Vehicle Routing-scheduling for waste collection in
HaNoi. European Journal of Operations Research 125 (2000) 449-468
●
Buyung-In Kim, Seongbea Kim, Surya Sahoo. Waste collection vehicle routing
problem with time windows. Computers & Operations Research 33 (2006) 36243642
●
http://neo.lcc.uma.es/radi-aeb/WebVRP/
●
https://projects.coin-or.org/FlopC
Nội dung báo cáo
●
Giới thiệu đề tài
●
Các đề tài liên quan
●
Mô hình toán học
●
Lời giải bài toán
●
Kết quả thử nghiệm
●
Demo
●
Kết luận
●
Hỏi và trả lời
Mô hình toán học của bài toán
●
●
●
G=(V,A)
V ={0,1,. .. , N , N 1,. .. , N M }
0 : Điểm xuất phát, 1...N: Nhà máy, N+1,...,N+M: Trạm xử lý
[ai , bi ]
Khung thời gian:
●
Thời gian phục vụ: si
●
Nhu cầu thu gom:
di
●
Khoảng cách:
d ij
●
Thời gian:
t ij
●
●
Tập phương tiện: K
X i , j , k , W i , k , Di , k , Oi , k
Các biến:
Mô hình toán học
Hàm mục tiêu
min {1 ∑ ∑ t i , j∗ X i , j , k 2 ∑ ∑ d i , j∗ X i , j , k 3 ∑ ∑ W i ,k −a i  X i , j , k }
k ∈K i , j∈ A
k ∈K i , j ∈ A
k ∈K i , j∈ A
●
●
Các ràng buộc
N M
1. ∑ ∑
k ∈K
NM
2. ∑
i=0
N
j =0
∀ i ∈1,2,3,. .. , N
N M
X i , j ,k = ∑ X j ,i, k
3. ∑ X
j=1
X i , j , k =1
∀ k ∈ K , j∈0,1,. . , N  M
i=0
0, j , k
≤1
∀ k ∈K
4.
D i , k ≤C
∀ k ∈ K ,i∈1,2,3,. . , N , N  M
5.
D m , k =0
∀ k ∈ K , m∈0, N 1, N 2,. . , N  M
6.
D i , k d j – D j , k ≤1 – X i , j , k  BigM
i , j ∈0,1,... , N , .. , N  M
Mô hình toán học
●
Các ràng buộc
7.
8.
9.
W i , k si t ij – W j , k ≤1 – X i , j , k  BigM
NM
ai
∑
j=1
NM
X i , j , k ≤W i , k ≤bi
∑
j=1
X i , j ,k
E≤W i , k ≤ L
N  M N M
10. ∑ ∑
i=1
∀ k ∈ K ,i , j ∈ A
j =1
X i , j , k ∗d i , j ≤ H
∀ k ∈ K ,i ∈0,1,. . , N  M
∀ k ∈ K ,i ∈0,1,. . , N  M
∀ k ∈K
11.
O 0, k =0
∀ k ∈K
12.
O i , k – O j , k 1≤ BigM∗1 – X i , j , k 
∀ k ∈K
,
i , j ∈1,. . , N ,... N  M
Mô hình toán học
●
●
●
13
14
15
N M
∑∑
k ∈ K i =1
X i ,i , k =0
N M
∑ ∑
X 0, j , k =0
k ∈ K j =N 1
N M N M
∑ ∑ ∑
k ∈ K i=N 1 j =N 1
X i , j , k =0
N
∑ ∑ X i ,0, k =0
●
16
k ∈ K i =1
●
17
X i , j , k ∈0,1
●
18
Di , k ≥0
∀ k ∈ K ,i , j∈ A
∀ k ∈ K ,i∈0,1,... , N M
Nội dung báo cáo
●
Giới thiệu đề tài
●
Các đề tài liên quan
●
Mô hình toán học
●
Lời giải bài toán
●
Kết quả thử nghiệm
●
Demo
●
Kết luận
●
Hỏi và trả lời
Cấu trúc lời giải
Cấu trúc lời giải
●
Cấu trúc một lộ trình con bình thường
Điểm xuất
phát/Trạm xử lý
●
Nhà
máy
….
Nhà
máy
Nhà
máy
Điểm xuất
phát/Trạm xử lý
Cấu trúc lộ trình con cuối cùng
Điểm xuất
phát/Trạm xử lý
Nhà
máy
….
Nhà
máy
Trạm
xử lý
Điểm xuất phát
Xây dựng lời giải ban đầu
X â y d ự n g lộ
tr ìn h c h ín h
R E F = D E P O T
K h ở i tạ o lộ tr ìn h c o n
th à n h c ô n g (R E F ) ?
Y e s
C h è n c á c n h à m á y
v à o lộ tr ìn h c o n th e o
g iả i th u ậ t S o lo m o
m ở rộ n g
N o
C h è n tr ạ m x ử lý v à o
lộ tr ìn h c o n
R E F = tr ạ m x ử lý
C h è n lộ tr ìn h c o n
v à o lộ tr ìn h c h ín h
K ế t th ú c m ộ t lộ
tr ìn h c h ín h
Xây dựng lời giải ban đầu
●
Khởi tạo lộ trình con
[REF, nhà máy đầu tiên, DEPOT]
●
Giá trị hàm F1 nhỏ nhất
F 1=1 l i −2 t 0i
Giải thuật Solomo mở rộng
L ộ tr ìn h c o n b a n đ ầ u
[R E F , N H À M Á Y , D E P O T ]
●
C 1 i , u , j =1 C 11 i , u , j  2 C 12 i , u , j  , 1 2 =1
●
C 11 i , u , j =d iu d uj − d ij
●
●
L ầ n lư ợ t d u y ệ t q u a
d a n h sá ch n h à m á y
c h ư a đ ư ợ c v iế n g t h ă m
v à c á c v ị t r í t r o n g lộ
tr ìn h c o n
K iể m t r a r à n g b u ộ c k h ố i
lư ơ n g v à m â u t h u ẩ n C T N H
Yes
C 12 i , u , j=b ju −b j
N o
K iể m t r a r à n g b u ộ c
k h u n g t h ờ i g ia n ?
N o
C 2 = d 0u – C 1 i , u , j
N o
Yes
T í n h C 2 ( I , u , j) v à
chèn vào danh
sá ch C 2
N o
K ế t th ú c d a n h s á c h n h à m á y
c h ư a v iế n g t h ă m ?
Yes
C h ọ n đ ư ợ c c 2 ( i * , u * , j* ) c ó g i á t r ị c 2
nhỏ nhất
Yes
N o
C h è n u * v à o g iữ a
hai nhà m áy
( i* , u * , j* )
K ế t t h ú c lộ
tr ìn h c o n
C ậ p n h ậ t lộ t r ì n h
con
Chèn trạm xử lí vào lộ trình con
C =1 C dist 2 C move−time 3 C wait−time
L ộ t r ì n h c o n c ầ n c h è n t r ạ m x ử lý ,
C m in = M a x _ n u m b e r
M = N U LL
L ầ n lư ợ t d u y ệ t q u a c á c t rạ m x ử lý m i t ro n g
d a n h s á c h t rạ m x ử lý
K iể m t ra rà n g b u ộ c t ổ n g k h o ả n g
c á c h d i c h u y ể n c ủ a lộ t rì n h c h í n h
Yes
K iể m t ra rà n g b u ộ c
k h u n g t h ờ i g ia n
Yes
N o
T í n h c h i p h í C i c ủ a lộ t rì n h c o n
sau khi chèn m i
No
C i< C
No
m in
Yes
M = m
i , C m in
= C
i
No
K ế t th ú c
d a n h s á c h t r ạ m x ử lý ?
Yes
M == N U LL
Yes
X ó a n h à m á y c u ố i c ù n g ra k h ỏ i lộ trì n h c o n
C h è n t rạ m x ử lý M v à o lộ
trìn h c o n
Cơ chế sinh lời giải lân cận
●
●
●
−Opt
−Interchagne
Composite Cylic Exchange
Giải thuật tìm kiếm
●
L ờ i g iả i k h ả t h i b a n
đ ầ u S , S b e st = S
Giải thuật leo đồi
L ầ n lư ợ t d u y ệ t q u a t ấ t c ả
c á c lờ i g iả i lầ n c ậ n c ủ a S ,
c h ọ n lờ i g iả i t ố t n h ấ t S ’
C (S ’) < C ( S ) ?
Yes
No
S -B es t = S ’
S = S’
K ế t t h ú c g iả i t h u ậ t
In S b e st
K h ở i t ọ a lờ i g iả i k h ả t h i b a n đ ầ u S
S b e st = S
Giải thuật tìm kiếm
●
K h ở i t ạ o d a n h s á c h t a b u L , v ò n g lặ p t ố i
đa N , M = 0
Tìm kiếm Tabu
M < N
L ầ n lư ợ t d u y ệ t q u a t ấ t c ả c á c lờ i g iả i
lầ n c ậ n c ủ a S , c h ọ n lờ i g iả i t ố t n h ấ t S ’
k h ô n g n ằ m tro n g d a n h s á c h L
S=S’
C hèn S ’ vào danh sách L
M = M + 1
No
C ( S ’) < C ( S
S
b e st)
?
= S’
M = 0
b e st
K ế t t h ú c g iả i t h u ậ t
In S b e st
Giải thuật tìm kiếm
●
Giải thuật mô phỏng luyện kim
Giải thuật tìm kiếm
Giải thuật phân cụm
Giải thuật phân cụm
C á c n h à m á y , t rạ m x ử lý , đ iể m
xuất phát cần phân cụm N
cụm
L ấ y N n h à m á y đ ầ u t iê n là m N đ iể m
tru n g tâ m c h o N c ụ m
L ầ n lư ợ t p h â n b ổ c á c n h à m á y v ề
c á c c ụ m c ó đ iể m t ru n g t â m g ầ n v ớ i
nhà m áy đó nhất
T í n h lạ i đ iể m t ru n g t â m t ạ i N c ụ m
N ế u c ó s ự t h a y đ ổ i đ iể m
tru n g tâ m ít n h ấ t 1 c ụ m
No
P h â n b ổ c á c t rạ m x ử lý , đ iể m x u ấ t
p h á t v ề tấ t c ả c á c c ụ m
K ế t t h ú c g iả i t h u ậ t
Yes
Cải tiến trên lộ trình riêng
●
●
Cải tiến lời giải trên từng lộ trình con với cơ chế
sinh lời giải lân cận or-Opt
Cải tiến lời giải trên các lộ trình con của các lộ
trình chính với cơ chế sinh lời giải −Interchange
Kết quả thực nghiệm
●
Kết quả lời giải ban đầu
●
dữ liệu không ràng buộc CTNH
●
Dữ liệu
102
277
335
444
804
Tổng
Time
0
4
10
5
44
63
K
4
17
15
8
12
56
Dist
394.16
1110.97
414.59
148.04
1339.58
3407.34
Move
1576.62
4443.86
1658.37
592.17
5358.33
13629.36
Wait
34.5
0
0
0
0
34.5
C-Init
795.21
2221.93
829.19
296.08
2679.17
6821.58
Lời giải ban đầu
●
Có ràng buộc CTNH
Dữ liệu
102
277
335
444
804
Tổng
●
Time
0
4
10
5
44
63
K
4
17
15
8
12
56
Dist
394.16
1110.97
414.59
148.04
1339.58
3407.34
Move
1576.62
4443.86
1658.37
592.17
5358.33
13629.36
Wait
34.5
0
0
0
0
34.5
C-Init
795.21
2221.93
829.19
296.08
2679.17
6821.58
Không ràng buộc CTNH
3500
Không ràng buộc
CTNH
Có ràng buộc CTNH
3000
2500
2000
1500
Dữ liệu
102
277
335
444
804
Tổng
Time
0
2
5
3
28
38
K
5
18
15
8
13
59
Dist
437.64
1116.63
431.05
161.43
1609.69
3756.45
Move
1750.56
4466.52
1724.2
645.73
6438.77
15025.78
Wait
101.02
0
0
0
0
101.02
C-Init
895.48
2233.26
862.1
322.86
3219.39
7533.09
1000
500
0
102
277
335
444
804
Demo
Kết luận
Hướng phát triển của đề tài
Hỏi và trả lời