COMBINED HIERARCHICAL CROSSOVER IN A GENETIC ALGORITHM FOR LAST-MILE DELIVERY: EFFICIENCY ANALYSIS

封面

如何引用文章

全文:

详细

This paper considers routing for a group of unmanned aerial vehicles within a promising last-mile delivery system. The routing problem is reduced to the bi-criteria single-depot multiple traveling salesman problem and formalized using a directed graph. Being NP-hard, this problem cannot be efficiently solved by standard exact optimization methods. Therefore, heuristic algorithms should be applied to obtain good approximate solutions in a short time. The problem is solved using NSGA-II, the widespread elitist non-dominated sorting genetic algorithm that demonstrates good results in multicriteria optimization. Some chromosome representation and crossing and mutation operators are implemented in the algorithm. A simulation software tool is presented to investigate the influence of the crossing operators used on the convergence speed of the algorithm. Finally, several genetic crossing operators (Partially-Mapped Crossover, Order Crossover, Cycle Crossover, and Combined Hierarchical Crossover) are compared in terms of efficiency.

作者简介

V. Sosedov

Trapeznikov Institute of Control Sciences, Russian Academy of Sciences

参考

  1. Baur, S. Cargo drones: A potential gamechanger in the logistics industry // Roland Berger. – 2022. – URL: https://www.rolandberger.com/en/Insights/Publications/Cargo-drones-A-potential-gamechanger-in-the-logistics-industry.html (дата обращения: 23.09.2023). [Accessed September 23, 2023.]
  2. Moadab, A., Farajzadeh, F., Fatahi Valilai, O. Drone routing problem model for last-mile delivery using the public transportation capacity as moving charging stations // Scientific Reports. – 2022. – Vol. 12, no. 1. – P. 1–16.
  3. Khoufi, I., Laouiti, A., Adjih, C. A Survey of Recent Extended Variants of the Traveling Salesman and Vehicle Routing Problems for Unmanned Aerial Vehicles // Drones. – 2019. – Vol. 3, no. 3. – Art. no. 66.
  4. Германчук М.С., Лемтюжникова Д.В., Лукьяненко В.А. Метаэвристические алгоритмы для задач многоагентных задач маршрутизации // Проблемы управления. – 2020. – № 6. – С. 3–13. [Germanchuk, M.S., Lemtyuzhnikova, D.V., Lukianenko, V.A. Metaheuristic Algorithms for Multi-Agent Routing Problems // Control Sciences. – 2020. – No. 6. – P. 3–13. (In Russian)]
  5. Bektas, T. The multiple traveling salesman problem: an overview of formulations and solution procedures // Omega. – 2006. – Vol. 34, no. 3. – P. 209–219.
  6. Necula, R., Breaban, M., Raschip, M. Tackling the bi-criteria facet of multiple traveling salesman problem with ant colony systems // IEEE 27th International Conference on Tools with Artificial Intelligence (ICTAI). – Vietri sul Mare, 2015. – P. 873–880.
  7. Bolanos, R., Echeverry, M., Escobar, J. A multiobjective non-dominated sorting genetic algorithm (NSGA-II) for the Multiple Travelling Salesman Problem // Decision Science Letters. – 2015. – Vol. 4. – P. 559–568.
  8. Alves, R.M.F., Lopes, C.R. Using Genetic Algorithms to minimize the distance and balance the routes for the multiple Travelling Salesman Problem // IEEE Congress on Evolutionary Computation (CEC). – Sendai, 2015. – P. 3171–3178.
  9. Carter, A.E., Ragsdale, C. A new approach to solving the multiple traveling salesperson problem using genetic algorithms // European Journal of Operational Research. – 2005. – Vol. 175, no. 1. – P. 246–257.
  10. Саймон Д. Алгоритмы эволюционной оптимизации. – М.: ДМК Пресс, 2020. – 1002 с. [Simon, D. Evolutionary Optimization Algorithms. – New York: John Wiley & Sons, 2013. – 784 p.]
  11. Гладков Л.А., Курейчик В.В., Курейчик В.М. Генетические алгоритмы. 2-е изд., испр. и доп. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2010. – 368 с. [Gladkov L.A., Kureichik V.V., Kureichik V.M. Geneticheskie algoritmy. 2-e izd., ispr. i dop. – M.: FIZMATLIT, 2010. – 368 s. (In Russian)]
  12. Shuaia, Y., Yunfengaand, S., Kai, Z. An effective method for solving multiple travelling salesman problem based on NSGA-II // Systems Science & Control Engineering. – 2019. – Vol. 7, no. 2. – P. 108–116.
  13. Soni, N., Kumar, T. Study of Various Mutation Operators in Genetic Algorithms // International Journal of Computer Science and Information Technologies. – 2014. – Vol. 5, no. 3. – P. 4519–4521.
  14. Deb, K., Pratap, A., Agarwal, S., Meyarivan, T. A Fast and Elitist Multiobjective Genetic Algorithm: NSGA-II // IEEE Transactions on Evolutionary Computation. – 2002. – Vol. 6, no. 2. – P. 182–197.
  15. Benchmark data for the Single-Depot Multiple Traveling Salesman Problem (multiple-TSP). – Iaşi: Alexandru Ioan Cuza University (UAIC). – URL: https://profs.info.uaic.ro/~mtsplib/ (дата обращения: 23.09.2023).
  16. TSPLIB. Symmetric Traveling Salesman Problem (TSP). – Heidelberg: University of Heidelberg. – URL: http://comopt.ifi.uni-heidelberg.de/software/TSPLIB95/tsp/ (дата обращения: 23.09.2023). [Accessed September 23, 2023.]
  17. TSPLIB. – Capacitated Vehicle Routing Problem (CVRP). Heidelberg: University of Heidelberg. – URL: http://comopt.ifi.uni-heidelberg.de/software/TSPLIB95/vpr (дата обращения: 23.09.2023). [Accessed September 23, 2023.]

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML


Creative Commons License
此作品已接受知识共享署名 4.0国际许可协议的许可

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».