Solving the Vehicle Routing Problem with Genetic ALgorithm and Simulated Annealing

This Thesis Work will concentrate on a very interesting problem, the Vehicle Routing Problem (VRP). In this problem, customers or cities have to be visited and packages have to be transported to each of them, starting from a basis point on the map. The goal is to solve the transportation problem, to be able to deliver the packages-on time for the customers,-enough package for each Customer,-using the available resources- and – of course - to be so effective as it is possible.Although this problem seems to be very easy to solve with a small number of cities or customers, it is not. In this problem the algorithm have to face with several constraints, for example opening hours, package delivery times, truck capacities, etc. This makes this problem a so called Multi Constraint Optimization Problem (MCOP). What’s more, this problem is intractable with current amount of computational power which is available for most of us. As the number of customers grow, the calculations to be done grows exponential fast, because all constraints have to be solved for each customers and it should not be forgotten that the goal is to find a solution, what is best enough, before the time for the calculation is up. This problem is introduced in the first chapter: form its basics, the Traveling Salesman Problem, using some theoretical and mathematical background it is shown, why is it so hard to optimize this problem, and although it is so hard, and there is no best algorithm known for huge number of customers, why is it a worth to deal with it. Just think about a huge transportation company with ten thousands of trucks, millions of customers: how much money could be saved if we would know the optimal path for all our packages.Although there is no best algorithm is known for this kind of optimization problems, we are trying to give an acceptable solution for it in the second and third chapter, where two algorithms are described: the Genetic Algorithm and the Simulated Annealing. Both of them are based on obtaining the processes of nature and material science. These algorithms will hardly ever be able to find the best solution for the problem, but they are able to give a very good solution in special cases within acceptable calculation time.In these chapters (2nd and 3rd) the Genetic Algorithm and Simulated Annealing is described in details, from their basis in the “real world” through their terminology and finally the basic implementation of them. The work will put a stress on the limits of these algorithms, their advantages and disadvantages, and also the comparison of them to each other.Finally, after all of these theories are shown, a simulation will be executed on an artificial environment of the VRP, with both Simulated Annealing and Genetic Algorithm. They will both solve the same problem in the same environment and are going to be compared to each other. The environment and the implementation are also described here, so as the test results obtained.Finally the possible improvements of these algorithms are discussed, and the work will try to answer the “big” question, “Which algorithm is better?”, if this question even exists.

Vägprojektering för minskade drift- och underhållskostnader : Brister och möjligheter

För att kunna bygga en ny väg måste den först planeras och projekteras. Vägplanering innebär att man undersöker förutsättningarna för att bygga vägen t.ex. konsekvenser för miljö, samhälle, trafiksäkerhet, framkomlighet, tillgänglighet samt tekniska och ekonomiska förutsättningar. Vägprojektering innebär att man bestämmer vägens utformning på detaljnivå t.ex. vägsträckning, bredd, profil, vägutrustning, etc. Planering och projektering av vägar är en komplicerad process med tanke på alla komponenter som en väg består av samt alla aspekter som man måste ta hänsyn till under vägens livstid. Planerings- och projekteringsprocessen utgör en avvägning av många aspekter för att hitta den optimala lösningen. Drift- och underhållsåtgärder på vägnätet föranleds ofta av att problem uppstått på ett fåtal ställen. Kostnaden för att åtgärda dessa ställen kan uppgå till stora belopp under vägens livslängd. Med en lämpligare utformning av vägen hade dessa problem i en del fall sannolikt kunnat undvikas. Bland de aktörer, som är inblandade i planerings- och projekteringsprocessen, finns det olika åsikter om orsaken till att man inte tar tillräcklig hänsyn till drift- och underhållaspekten under planerings- och projekteringsskedet. Vissa aktörer tycker att det är projektörens kunskapsbrister som leder till att vägen får olämplig utformning avseende drift och underhåll. Andra tycker att det är en kombination av olika brister hos väghållaren. Dessa brister kan då finnas i såväl planerings- och projekteringsprocessen som i drift- och underhållsprocessen. Denna rapport presenterar resultatet för en förstudie som har utförts inom doktorandprojektet ”Vägprojektering för minskade drift- och underhållskostnader”. Syftet med förstudien var att identifiera brister och problem på övergripande nivå som leder till att man inte tar tillräcklig hänsyn till drift- och underhållsaspekten vid planerings- och projekteringsprocessen. Ett annat syfte med förstudien var att föreslå förändringsbehov inom planerings- och projekteringsprocessen genom att analysera de identifierade problemen, analysera verksamheten vid planering och projektering, analysera verksamhetens mål, formulera nya mål för verksamheten och fastställa de nödvändiga förändringsbehoven.