[論文レビュー] On green routing and scheduling problem

Nora Touati, Vincent Jost|arXiv (Cornell University)|Mar 7, 2012

Vehicle Routing Optimization Methods参考文献 108被引用数 7

ひとこと要約

本稿は持続可能な交通分野におけるグリーンルーティングおよびスケジューリング問題（GRSPs）を調査し、危険物輸送、時間依存ルーティング、廃棄物収集、電気自動車ルーティングなどの主要な変種を特定する。環境的制約、不確実性、多目的最適化を組み込んだ車両ルーティング問題に対する組合せ最適化手法を提案し、意思決定フレームワークにおける環境コストとトレードオフの統合を強調する。

ABSTRACT

The vehicle routing and scheduling problem has been studied with much interest within the last four decades. In this paper, some of the existing literature dealing with routing and scheduling problems with environmental issues is reviewed, and a description is provided of the problems that have been investigated and how they are treated using combinatorial optimization tools.

研究の動機と目的

• 環境的、社会的、経済的目的を統合するグリーンルーティングおよびスケジューリング問題（GRSPs）を特定・分類すること。
• 組合せ最適化ツールが環境制約および環境的目標を伴うGRSPsをどのようにモデル化・解釈できるかを検討すること。
• 持続可能なルーティングにおける不確実性、非加法的基準、多目的トレードオフが引き起こす課題を分析すること。
• エネルギールーティングや交通分野における環境影響推定といった未だ研究が不足している分野を強調すること。
• 現実のグリーンルーティングの複雑さに対処するため、標準化されたフレームワークおよび高度な最適化技術を提唱すること。

提案手法

• RHM、RS_TDE、WCVRP、MMVRP、DARP、PDVRP、ERP、ATCの8つの主要なGRSP変種をレビューおよび分類する。
• ルーティング意思決定における経済的、環境的、社会的基準のバランスを図るために多目的最適化手法を適用する。
• 遺伝的アルゴリズム、レキシコグラフィック戦略、および蟻コロニー最適化などの組合せ最適化ツールを、多目的問題に用いる。
• 旅行時間および排出ガスの不確実性を確率的モデリングおよび近似技術を通じて扱う。
• 不確実環境下での非順序保存的基準のため、従来の動的計画法の限界を指摘する。
• 個々の経路最適化ではなく、車両間の相互作用および共有ネットワーク利用を考慮したグローバルなファミリー・ルーティングモデルを提案する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 排出ガスや騒音といった環境コストを、車両ルーティングおよびスケジューリングフレームワークに効果的にモデル化・統合する方法は何か？
• RQ2 標準的車両ルーティング問題とグリーンルーティングおよびスケジューリング問題との間の構造的および手法論的差異は何か？
• RQ3 多目的最適化手法は、交通計画における経済的効率性、環境影響、社会的公平性の間のトレードオフをどのように扱うか？
• RQ4 旅行時間、排出ガス、事故発生率の不確実性が引き起こす課題は何か。これらをレジリient最適化に適合させるにはどのようにモデリングできるか？
• RQ5 非加法的かつ非順序保存的経路属性を有するGRSPsでは、なぜ従来の動的計画法が不適切となるのか？

主な発見

• グリーンルーティングおよびスケジューリング問題は、研究分野として成長しているが、モデル化アプローチや解法技術に著しいばらつきがあるため、断片的である。
• 環境コストのルーティングモデルへの統合は、依然として未発達であり、とりわけ間接的排出ガスや長期的生態的影響については顕著である。
• エネルギールーティング問題（ERP）は、電気自動車の普及促進および車両の自己充足性を最大化する観点から極めて重要であるが、研究が最も不足している分野の一つである。
• 旅行時間および排出ガスの不確実性は非加法的経路属性を引き起こし、標準的動的計画法の適用を無効にし、新たな最適化手法の開発を要する。
• 経済的、環境的、社会的目的のバランスを図るには多目的アプローチが不可欠であるが、時間変動および確率的基準を扱える手法はまだ少ない。
• 関心が高まっているにもかかわらず、ORコミュニティはGRSPsのための標準化された定義、モデル、および解法フレームワークを欠いており、研究の進展と比較可能性の両面で障害要因となっている。