Ein Agentenbasiertes Konzept zur Interaktiven Lösung Multikriterieller Tourenplanungsprobleme

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Konzeption eines agentenbasierten Systems zur Lösung komplexer Fragestellungen aus dem Bereich der Transportlogistik. Hierzu wird die generelle Klasse der Tourenplanungsprobleme betrachtet. Das vorgestellte Konzept bietet dem Anwender die Möglichkeit, eine Vielzahl verschiedener problemspezifischer Charakteristika zu berücksichtigen, welche sich beispielsweise durch das Vorhandensein mehrerer Zielsetzungen ergeben. Darüber hinaus erlaubt das System eine direkte Interaktion mit dem Entscheidungsträger, indem dieser in die Lage versetzt wird, seine artikulierten Präferenzen online zu ändern, falls die bis dato ermittelte präferenzspezifische Lösung nicht befriedigend erscheint. Die Konstruktion zulässiger Lösungen und deren Verbesserung bzw. Veränderung bei angepassten Präferenzinformationen erfolgt mittels lokaler Suchverfahren auf der Basis variabler Nachbarschaftssuche. Um das Konzept zu testen, wurden mehrere Instanzen eines Multi-Depot-Tourenplanungsproblems mit Zeitfensterrestriktionen verwendet und das Lösungsverhalten des Systems für diverse Varianten der anfänglichen Präferenzvorgabe und deren anschließenden Anpassung dokumentiert. 1 Einführung in die Problemstellung Wir beschäftigen uns mit knotenorientierten Tourenplanungsproblemen, dargestellt durch einen Graphen G = (V,A). Im klassischen Fall enthält hierbei die Menge aller Knoten V = {v0, v1, . . . , vn} das Fahrzeugdepot v0 sowie die zu beliefernden Kunden v1, . . . , vn. Um den Bedarf der n Kunden q1, . . . , qn zu bedienen, stehen im Depot m Fahrzeuge zur Verfügung, welche die durch die Menge aller Kanten A = {(vi, vj) | vi, vj ∈ V, i %= j} zum Ausdruck gebrachten Verbindungen zwischen den Kunden zurücklegen können. Das Befahren einer bestimmten Strecke (vi, vj) erfordert Zeit (tij) und verursacht Kosten (cij). Eine zulässige Lösung besteht aus einem Tourenplan, welcher die Belieferung aller Kunden gewährleistet, ohne die gegebenen Fahrzeugkapazitäten Qk oder deren verfügbare Einsatzzeiten Tk zu überschreiten. Die Minimierung der zurückgelegten Wegstrecke bzw. der insgesamt verursachten Kosten stellt gängigerweise das verwendete Zielkriterium dar. Erweiterungen ergeben sich beispielsweise durch die Berücksichtung heterogener Fuhrparkstrukturen, tageszeitabhängiger Fahrtzeiten oder weiterer Depots. Des Weiteren werden vielfach kundenspezifische Zeitintervalle vorgegeben [SD88, TBG97]. Neben der Modellierung derartiger Erweiterungen in Form zusätzlicher Nebenbedingungen, werden Tourenplanungsprobleme mehr und mehr unter multikriteriellen Gesichtspunkten analysiert. Relevante Kriterien sind beispielsweise die Minimierung etwaiger Zeitfensterver-