The robust pickup and delivery problem with time windows

dc.contributor.advisor-co1Costa, Luciano Carlos Azevedo da
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3954372189546017
dc.contributor.advisor-co1orcidhttps://orcid.org/0000-0002-6324-6556
dc.contributor.advisor1Munari, Pedro
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1328868140869976
dc.contributor.advisor1orcidhttp://orcid.org/0000-0001-5929-593X
dc.contributor.authorAbreu, Alex Paranahyba de
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/0273240076049563
dc.contributor.authororcidhttps://orcid.org/0000-0002-8338-7452
dc.date.accessioned2025-02-13T18:23:18Z
dc.date.issued2025-01-29
dc.description.abstractThis study addresses the robust pickup and delivery problem with time windows (RPDPTW), in which uncertainty in demands and travel times is modelled using robust optimisation. The RPDPTW involves determining the least-cost routes to serve transportation requests from origins to destinations, while respecting vehicle capacity and time window constraints under all anticipated realisations of uncertain data. Two robust counterpart formulations are proposed. The first employs the linearisation of recursive equations to produce a compact formulation, suitable for implementation with general-purpose mixed-integer programming solvers. The second relies on a cutting-plane approach, incorporated into a tailored branch-and-cut (B&C) algorithm. Extensive computational experiments were conducted to evaluate the proposed methods across diverse instance configurations. While the compact formulation performed effectively in some cases, the B&C algorithm solved a larger number of instances to optimality and consistently provided high-quality solutions under uncertainty. Robust solutions significantly reduced the risk of infeasibility compared to deterministic solutions, with modest increases in routing costs. In addition, we provide managerial insights by analysing the results of Monte Carlo simulations across different instance characteristics.eng
dc.description.resumoEste estudo aborda o problema de coletas e entregas com janelas de tempo robusto (RPDPTW, do inglês robust pickup and delivery problem with time windows), no qual a incerteza nas demandas e nos tempos de viagem é modelada por meio da otimização robusta. O RPDPTW consiste em determinar rotas de menor custo para atender às requisições de transporte, levando cargas de origens a destinos, respeitando restrições de capacidade de veículos e de janelas de tempo considerando todas realizações antecipadas dos dados incertos. Duas formulações robustas foram propostas. A primeira emprega a técnica de linearização de equações recursivas resultando em uma formulação compacta, adequada para ser implementada com resolvedores de programação inteira mista de propósito geral. A segunda baseia-se em uma abordagem de planos de corte, sendo incorporada a um algoritmo especializado do tipo branch-and-cut (B&C). Experimentos computacionais extensivos foram realizados para avaliar os métodos propostos em diversas configurações de instâncias. Embora a formulação compacta tenha se mostrado eficiente em alguns casos, o algoritmo B&C solucionou um maior número de instâncias até a otimalidade e forneceu, de forma consistente, soluções de alta qualidade sob incerteza. As soluções robustas obtidas com os métodos reduziram significativamente o risco de infactibilidade em comparação com soluções determinísticas, com aumentos modestos nos custos de transporte. Além disso, foram fornecidos insights gerenciais analisando os resultados das simulações de Monte Carlo em diferentes características de instância.
dc.description.sponsorshipFundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
dc.description.sponsorshipIdProcesso nº 2023/08678-8, Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)
dc.description.sponsorshipIdProcesso nº 2022/10993-6, Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)
dc.description.sponsorshipIdCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior – Brasil (CAPES) – Código de Financiamento 1
dc.identifier.citationABREU, Alex Paranahyba de. The robust pickup and delivery problem with time windows. 2025. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Produção) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2025. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/21368.por
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14289/21368
dc.language.isoeng
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlos
dc.publisher.addressCampus São Carlos
dc.publisher.initialsUFSCar
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia de Produção - PPGEP
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
dc.subjectRoteamento de veículos
dc.subjectRroblema de coletas e entregas
dc.subjectJanelas de tempo
dc.subjectDemanda incerta
dc.subjectTempo de viagem incerto
dc.subjectVehicle routingeng
dc.subjectPickup and delivery problemeng
dc.subjectTime windowseng
dc.subjectDemand uncertaintyeng
dc.subjectTravel time uncertaintyeng
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA DE PRODUCAO::PESQUISA OPERACIONAL
dc.titleThe robust pickup and delivery problem with time windowseng
dc.title.alternativeO problema de coletas e entregas com janelas de tempo robusto
dc.typeDissertação

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