Manipulační náklady a trojrozměrné balení

Tento problém integruje plánování trasování a nakládky v rámci jednoho modelu.
Vozidla musí být nakládána s ohledem na rozměry zboží a zároveň optimalizována trasa pro efektivní rozvoz a svoz. Manipulační náklady (např. balení, nakládka a vykládka) jsou součástí celkových nákladů.

Optimalizační cíle:
– Minimalizace počtu vozidel nebo počtu jízd.
– Minimalizace kombinovaných nákladů na přepravu, manipulaci a balení.
– Efektivní využití úložného prostoru vozidel.

Zajímavosti

• Integrované plánování
  Tento problém kombinuje dvě tradičně oddělené úlohy: nakládku zboží (balení) a trasování (směrování).
  Rozměry zboží ovlivňují nejen kapacitu vozidla, ale i pořadí vykládky a nakládky.
• Pracuje s „prázdným“ prostorem:
  Nejde jen o celkovou kapacitu v tunách nebo litrech, ale o skutečný geometrický objem a rozložení zboží v ložném prostoru vozidla.
• Zpětné toky ve hře:
  Simultánní rozvoz a svoz klade zvýšené nároky na nakládku — vozidlo nesmí být plné na začátku trasy, protože během trasy přibývají svážené položky.
• Náklady na manipulaci nejsou zanedbatelné:
  Manipulační náklady (balení, nakládka, vykládka) mohou tvořit významnou část celkových nákladů — a někdy je optimalizace právě v tomto klíči rozhodující.
  

Praktická využití

• E-commerce a zásilkové služby – Doručování a svoz zboží z výdejních míst nebo k zákazníkům s ohledem na velikost balení. Personalizované balení zásilek (např. dárkové balení, rozdělení zásilek na různé typy balíků)
• Distribuce nábytku a velkých předmětů – Když se doručují objemné položky (např. skříně, sedací soupravy) a zároveň se sváží vrácené zboží nebo obaly. Optimalizace rozmístění zboží ve vozidle kvůli rozměrům.
• Průmyslová logistika a vracení obalů – Rozvoz nových výrobků a současný svoz prázdných vratných obalů, palet, boxů. Jsou kladeny vysoké nároky na nakládku, protože obaly mají různé velikosti a je třeba využít prostor ve vozidle co nejefektivněji.
• Logistika vratného odpadu – Například při rozvozu produktů a současném svozu obalového odpadu nebo zbytkového materiálu.

Metody měření

• Hybridní metaheuristiky
• Genetické algoritmy
• ALNS
• Fuzzy heuristiky (např. Fuzzy vkládací heuristiky – u neurčitých rozměrů nebo požadavků)
• 3D Bin Packing + Routing (speciální optimalizační metoda)

3D VRPSPDM modeluje situace, kdy je potřeba efektivně kombinovat rozvoz a svoz zboží s ohledem na rozměry zásilek a zároveň zohlednit náklady na manipulaci se zbožím (balení, nakládka, vykládka).
Vozidla mají omezenou kapacitu nejen z hlediska hmotnosti nebo objemu, ale také rozměrů zásilek v prostoru.

Optimalizace v tomto modelu hledá rovnováhu mezi: efektivním využitím ložného prostoru, minimalizací přepravních a manipulačních nákladů a správným pořadím rozvozu a svozu.
Použití je typické pro logistické řetězce, kde velikost zásilek hraje klíčovou roli a kde je třeba zvládnout i zpětné toky zboží nebo obalů.

Zdroje:
[1] Hornstra, R. P., Silva, A., Roodbergen, K. J., Coelho, L. C. (2020). The vehicle routing problem with simultaneous pickup and delivery and handling costs. Computers and Operations Research, 115.
[2] Koch, H., Bortfeldt, A., Wäscher, G. (2018). A hybrid algorithm for the vehicle routing problem with backhauls, time window and three-dimensional loading constraints. OR Spectrum.
[3] Reil, S., Bortfeldt, A., Mönch, L. (2018). Heuristics for vehicle routing problem wiht backhauls, time windows, and 3D loading constraints. European Journal of Operational Reseach, 266(3).