使用 OptaPlanner 解决具有容量的车辆路径问题

Question

您好所有 optaplanners。我是使用 optaplanner 的新手，在这里我对规划具有重量和体积容量的车辆路线有一些疑问。感谢您的帮助，感谢您的任何建议。

我正在实施一个具有容量的 VRP，但要求容量的尺寸是重量和体积。我走的路就是以optaplanner为例，从体积和重量上重构车辆容量，在重量和体积上重构访问的需求。然后我修改了使用数量来处理容量的约束提供程序，以处理重量，然后我实现了另一个非常相似但处理体积的约束提供程序。从现在开始，我还将要求车辆的容量和访客（客户）的负载的其他维度。

1- 作为一个新手，我想知道我的假设是否正确，我是否走在正确的道路上？

2- 我想知道为每个维度与约束提供者一起工作是否正确，或者我是否应该加入一个约束提供者的所有重量和体积或其他计算。如果可能，我该怎么做？

3- 如果我有一辆只有重量容量的车辆和另一辆只有容量容量的车辆，但我有拜访（客户）的需求需要同时覆盖重量和体积，因此我会永远不会获得可行的路线，因为只有一辆车经过同一次访问。我该如何解决这个问题？

4- 我如何管理当访问（客户）的需求超过车辆的容量时，车辆会多次前往同一访问，直到它覆盖访问（客户）的总需求？

在这里我分享我的修改以获得更好的上下文。谢谢！

重构载具容量：

public class PlanningVehicle implements Standstill {

@PlanningId
private long id;
private int weightCapacity;
private int volumeCapacity;
...
}

重构了访问的需求：

@PlanningEntity(difficultyWeightFactoryClass = DepotAngleVisitDifficultyWeightFactory.class)
public class PlanningVisit implements Standstill {

    @PlanningId
    private long id;
    private PlanningLocation location;
    private int weightDemand;
    private int volumeDemand;
    ...
}

我实现了两个硬分，每个维度（重量和体积）一个：

@ConstraintConfiguration(constraintPackage = "com.router.solver")
public class VehicleRoutingConstraintConfiguration {
     ...    
   public static final String VEHICLE_WEIGHT_CAPACITY = "Vehicle capacity in weight";
   public static final String VEHICLE_VOLUME_CAPACITY = "Vehicle capacity in volume";
     ...
   @ConstraintWeight(VEHICLE_WEIGHT_CAPACITY)
   private HardSoftLongScore vehicleWeightCapacity = HardSoftLongScore.ONE_HARD;
   @ConstraintWeight(VEHICLE_VOLUME_CAPACITY)
   private HardSoftLongScore vehicleVolumeCapacity = HardSoftLongScore.ONE_HARD;
}

我实现了两个独立的约束：

 public class FirstConstraintProvider implements ConstraintProvider {
      ...
     
      protected Constraint vehicleWeightCapacity(ConstraintFactory constraintFactory) {
            return constraintFactory.from(TimeWindowedVisit.class)
              .groupBy(PlanningVisit::getVehicle, sum(PlanningVisit::getWeightDemand))
              .filter((vehicle, demand) -> demand > vehicle.getWeightCapacity())
              .penalizeConfigurableLong(
                    VEHICLE_WEIGHT_CAPACITY,
                    (vehicle, demand) -> demand - vehicle.getWeightCapacity());
      }

      protected Constraint vehicleVolumeCapacity(ConstraintFactory constraintFactory) {         
        return constraintFactory.from(TimeWindowedVisit.class)
              .groupBy(PlanningVisit::getVehicle, sum(PlanningVisit::getVolumeDemand))
              .filter((vehicle, demand) -> demand > vehicle.getVolumeCapacity())
              .penalizeConfigurableLong(
                      VEHICLE_VOLUME_CAPACITY,
                      (vehicle, demand) -> demand - vehicle.getVolumeCapacity());
      }
     ...
 }

Answer 1

对角阅读：

• 1. 是的，我更喜欢将重量和体积分成单独的约束，以使它们保持隔离，这样更便于维护。此外，一旦您开始使用 ConstraintMatchTotals 等向用户“解释分数”，这肯定会更好。
• 3 & 4) 典型的方法是将一次客户访问拆分为同一地点的多次访问。所以分成多个部分。例如，如果车辆在一个位置拾取 5 个部件中的 3 个，则这 3 个位置之间的行驶时间为零，并且装载/卸载时间被折叠（参见自动折叠设计模式）。最大的挑战是在 optaplanner 解决之前确定这些部分的粒度。这是一个微调练习。如果您要移动箱子、托盘、物品等，这很有效。可能的例外是，如果您要移动水、钱、煤气等。在这种情况下，类似于 InvestementPortofio 示例的电源调整可能很有趣而是这样做了。