Αλγόριθμος βελτιστοποίησης σμήνους μελισσών για πρόβλημα δρομολόγησης οχημάτων εφοδιαστικής

Abstract

Το πρόβλημα δρομολόγησης οχημάτων προκύπτει κατά την παράδοση προϊόντων σε πελάτες, ξεκινώντας από μία συγκεκριμένη αποθήκη μέσω ενός δεδομένου οδικού δικτύου. Λόγω ύπαρξης περιοριστικών παραγόντων (χωρητικότητα μέσου μεταφοράς, χρόνος διαδρομής), δεν ικανοποιούνται όλοι οι πελάτες με μία διαδρομή, έτσι καθορίζεται ένα σύνολο διαδρομών (κυκλικές διαδρομές) όπου καθεμία από αυτές ξεκινά και καταλήγει στην αποθήκη. Οι στόχοι που τίθενται για την επίλυση του συγκεκριμένου προβλήματος είναι η ελαχιστοποίηση του συνολικού κόστους μεταφοράς των προϊόντων, δηλαδή ελαχιστοποίηση της συνολικής απόστασης που διανύεται και του συνολικού χρόνου που απαιτείται. Αλγόριθμος σμήνους μελισσών είναι ένας αλγόριθμος, ο οποίος βασίζεται στη συνέργεια ενός πλήθους μελισσών, ώστε να λυθούν με συλλογικό τρόπο πολύπλοκα προβλήματα συνδυαστικής βελτιστοποίησης. Καθεμία μέλισσα παράγει (καταλήγει σε) μία λύση του προβλήματος. Ο αλγόριθμος αποτελείται από δύο στάδια. Στο πρώτο στάδιο, κάθε μέλισσα με προκαθορισμένο αριθμό κινήσεων προσπαθεί να βελτιώσει τη λύση του προβλήματος, παράγοντας κάθε φορά μία νέα λύση. Έχοντας βρει ένα μέρος της λύσης, επιστρέφει στην κυψέλη και ξεκινά το δεύτερο στάδιο, κατά το οποίο μοιράζονται όλες οι μέλισσες τις λύσεις τους. Σε αυτό το δεύτερο στάδιο, η μέλισσα είτε προσπαθεί να πείσει τις υπόλοιπες να την ακολουθήσουν στον δικό της προορισμό, είτε εγκαταλείπει τον δικό της προορισμό για να ακολουθήσει κάποια άλλη. Στη φύση οι μέλισσες επικοινωνούν με χορευτικές κινήσεις, γνωστοποιώντας στο σμήνος την ποσότητα και την απόσταση της τροφής. Στον αλγόριθμο η ποιότητα της λύσης εμφανίζεται με τη βοήθεια της αντικειμενικής συνάρτησης (συνάρτηση της συνολικής απόστασης που έχει διανυθεί και του χρόνου).