A hybrid approach based on genetic algorithm and nearest neighbor heuristic for solving the capacitated vehicle routing problem

Stanley Jefferson de Araújo Lima, Sidnei Alves de Araújo, Pedro Henrique Triguis Schimit
2018 Acta Scientiarum: Technology  
This work presents a hybrid approach called GA-NN for solving the Capacitated Vehicle Routing Problem (CVRP) using Genetic Algorithms (GA) and Nearest Neighbor heuristic (NN). The first technique was applied to determine the groups of customers to be served by the vehicles while the second is responsible to build the route of each vehicle. In addition, the heuristics of Gillett & Miller (GM) and Downhill (DH) were used, respectively, to generate the initial population of GA and to refine the
more » ... utions provided by GA. In the results section, we firstly present experiments demonstrating the performance of the NN heuristic for solving the Shortest Path and Traveling Salesman problems. The results obtained in such experiments constitute the main motivation for proposing the GA-NN. The second experimental study shows that the proposed hybrid approach achieved good solutions for instances of CVRP widely known in the literature, with low computational cost. It also allowed us to evidence that the use of GM and DH helped the hybrid GA-NN to converge on promising points in the search space, with a small number of generations. Uma abordagem híbrida baseada em algoritmo genético e heurística do vizinho mais próximo para solução do problema de roteamento de veículos capacitado RESUMO. Neste trabalho é apresentada uma abordagem híbrida denominada AG−VMP para solução do Problema de Roteamento de Veículos Capacitado (PRVC) empregando Algoritmo Genético (AG) e heurística do Vizinho Mais Próximo (VMP). A primeira técnica foi empregada para determinar os grupos de clientes a serem atendidos pelos veículos, enquanto a segunda é responsável por construir a rota que cada veículo deve percorrer. Em adição, foram utilizados a heurística de Gillett & Miller (GM) e o algoritmo Descida de Encosta (DE), respectivamente, para geração da população inicial do AG e para o refinamento das soluções providas por ele. Na seção de resultados, primeiro apresentamos experimentos que demostram o desempenho da heurística VMP na resolução dos problemas de Caminho Mínimo (CM) e Caixeiro Viajante (CV), os quais constituem a principal motivação para a proposição do AG-VMP. Os resultados dos experimentos com a abordagem híbrida demonstraram que ela é capaz de fornecer boas soluções para instâncias do PRVC amplamente conhecidas na literatura, com baixo custo computacional. Tais experimentos também permitiram evidenciar que o uso de GM e DE ajudou o AG−VMP convergir para pontos promissores no espaço de soluções, com um pequeno número de gerações. Palavras-chave: problema de roteamento de veículos capacitado; algoritmo genético; heurística do vizinho mais próximo; Gillett & Miller; algoritmo descida de encosta; redes complexas.
doi:10.4025/actascitechnol.v40i1.36708 fatcat:sgw6v3zd75evjoc2v6d4xll7iu