Hybrid methodologies for symmetric and asymmetric vehicle routing problems

Resumen

En las últimas décadas, la globalización ha impulsado la adaptación del sector del Transporte y la Logística a las nuevas demandas sociales. Al mismo tiempo, el transporte ha sido la columna vertebral de la globalización. Esta necesidad social crea consumidores ambiciosos que necesitan sus productos de forma rápida y a un precio asequible muchas veces sin ser conscientes de su origen, el transporte o los aspectos medioambientales, entre otros factores. Sin embargo, para satisfacer las demandas del cliente, es necesario encontrar el modo de transporte más barato, que significa la mejora de la logística del transporte de estos productos. Por lo tanto, estas demandas requieren un servicio cada vez más flexible para satisfacer las necesidades del cliente, y, además, las empresas quieren un transporte eficiente y productivo. Traveling Salesman Problems (TSP) and Vehicle Routing Problems (VRP) proporcionan el marco teórico para tratar este tipo de problemas logísticos relacionados con la distribución física de mercancías desde un almacén central hasta los clientes. Son dos de los problemas más desafiantes e investigados debido a su complejidad y aplicabilidad. El objetivo principal de esta tesis doctoral es la introducción de metodologías híbridas que integran varias técnicas para resolver de manera eficiente rich VRPs con restricciones realistas. Esta tesis comienza con problemas teóricos y evoluciona hacia escenarios más realistas abordando un total de seis problemas combinatorios relacionados con el transporte por carretera. Una metaheurística llamada Tailored Lagrangian Metaheuristic (TLM) se ha desarrollado para abordar el TSP. Está basa en la relajación de Lagrange que se utiliza para explotar la estructura del problema que reduce considerablemente su complejidad moviendo restricciones difíciles de satisfacer a la función objetivo, asociando una penalización en caso de que no se cumplen. La metaheurística desarrollada para el TSP se ha integrado en dos metodologías híbridas combinadas con Constraint Programming para hacer frente a problemas más complejos. En primer lugar, el Capacitated Vehicle Routing Problem (CVRP), cuyos los vehículos tienen limitaciones de capacidad de carga de las mercancías que deben ser entregadas, es abordado. En segundo lugar, se ha abordado un problema real, Home Health Care (HHC), del servicio de Salud en el municipio de Ferrara, Italia. Este consiste en la asignación de los tratamientos de los pacientes a las enfermeras que viajan a las casas de los pacientes. Investigaciones teóricas suelen asumir la simetría de los costes basados en la distancia de viajar de un lugar a otro y la existencia de una flota homogénea de vehículos con una misma capacidad. Esta tesis estudia diferentes variantes centradas en el impacto que causa la asimetría de los costes y la heterogeneidad de la flota. Para estos estudios, se abordan la versión con costes asimétricos del TSP y del CVRP -el Asymmetric Traveling Salesman Problem (ATSP) y el Asymmetric Capacitated Vehicle Routing Problem (ACVRP)- y la versión con flota heterogénea del ACVRP –el Asymmetric and Heterogeneous Vehicle Routing Problem (AHVRP).