[pt] ROTEAMENTO DE NAVIOS E OTIMIZAÇÃO DE VELOCIDADE COM PERFIS DE CONSUMO DE COMBUSTÍVEL HETEROGÊNEOS

[en] SHIP ROUTING AND SPEED OPTIMIZATION WITH HETEROGENEOUS FUEL CONSUMPTION PROFILES

[pt] GABRIEL ANDRE HOMSI

[pt] META-HEURISTICA

[pt] OTIMIZACAO DE VELOCIDADE

[pt] BRANCH-AND-PRICE

[pt] ROTEAMENTO DE NAVIOS

[pt] OTIMIZACAO CONVEXA

[pt] TRANSPORTE

[en] META-HEURISTICS

[en] SPEED OPTIMIZATION

[en] BRANCH-AND-PRICE

[en] SHIP ROUTING

[en] CONVEX OPTIMIZATION

[en] TRANSPORT

[pt] A indústria de transporte marítimo é essencial para o comércio internacional. No entanto, no despertar da crise financeira de 2008, essa indústria foi severamente atingida. Nessas ocasiões, empresas de transporte só são capazes de obter lucro se suas frotas forem roteadas de forma eficaz. Neste trabalho, nós estudamos uma classe de problemas de roteamento de navios relacionados ao Pickup and Delivery Problem with Time Windows. Para resolver esses problemas, nós introduzimos um método heurístico e um exato. O método heurístico é uma meta-heurística híbrida com uma vizinhança larga baseada em set partitioning, enquanto o método exato é um algoritmo de branch-and-price. Nós conduzimos experimentos em um conjunto de instâncias baseadas em rotas de navios reais. Os resultados obtidos mostram que nossos algoritmos superam as metodologias estado da arte. Em seguida, nós adaptamos o conjunto de instâncias para modelar um problema de roteamento de navios no qual a velocidade em cada segmento de rota é uma variável de decisão, e o consumo de combustível por unidade de tempo é uma função convexa da velocidade e carga do navio. A fim de resolver esse novo problema de roteamento de navios com otimização de velocidade, nós estendemos nossa meta-heurística para encontrar decisões de velocidade ótimas em toda avaliação de solução vizinha de uma busca local. Nossos experimentos demonstram que essa abordagem pode ser altamente rentável, e que requer apenas um aumento moderado de recursos computacionais.

[en] The shipping industry is essential for international trade. However, in the wake of the 2008 financial crisis, this industry was severely hit. In these times, transportation companies can only obtain profit if their fleet is routed effectively. In this work, we study a class of ship routing problems related to the Pickup and Delivery Problem with Time Windows. To solve these problems, we introduce a heuristic and an exact method. The heuristic method is a hybrid metaheuristic with a set-partitioning-based large neighborhood, while the exact method is a branch-and-price algorithm. We conduct experiments on a benchmark suite based on real-life shipping segments. The results obtained show that our algorithms largely outperform the state-of-the-art methodologies. Next, we adapt the benchmark suite to model a ship routing problem where the speed on each sailing leg is a decision variable, and fuel consumption per time unit is a convex function of the ship speed and payload. To solve this new ship routing problem with speed optimization, we extend our metaheuristic to find optimal speed decisions on every local search move evaluation. Our computational experiments demonstrate that such approach can be highly profitable, with only a moderate increase in computational effort.

THIBAUT VICTOR GASTON VIDAL

EDUARDO UCHOA BARBOZA

RAFAEL MARTINELLI PINTO

THIBAUT VICTOR GASTON VIDAL

2018-06-14

2018-02-08

[pt] TEXTO

application/pdf

INGLÊS

https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=34172@1

https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=34172@2

https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.34172