巨集啟發式演算法

本階段測試目標為檢測應用轉換作業與關連式旅行網絡結構表是否可 以有效提升啟發式演算法求解 PDPTW 問題的績效，主要目的並非搜尋問題 的最佳解，因此僅採用較基礎、簡單的求解方式，一方面可以縮短測試時 間，另一方面，愈基礎、愈簡單的演算法，亦將愈能凸顯轉換作業的績效。

演算法執行架構如圖 3.4 所示，路徑構建法採用最小成本插入法，路徑改善 法 為 節 點 交 換 法 ， 再 配 合 巨 集 啟 發 式 演 算 法 之 門 檻 接 受 法(Threshold Accepting，TA)輔助跳脫區域最佳解。

  圖3.4 巨集啟發式演算法測試架構圖

一、路徑構建法

路徑構建法方面採用最小成本插入法，每一回合依序利用不同的 作業 (包括一組收、卸貨作業點)開始構建路徑，作業插入時需同時插 入一組收、卸貨作業點，而每回合構建完成的起始可行路徑，皆記錄 於歷史路徑列表中，若不同回合所產生的起始可行路徑，已在歷史路 徑列表中出現過，則跳過路徑改善作業，直接進行下一回合，再重新 構建起始可行路徑。路徑構建方式如圖3.5 所示，

所有顧客皆 有車輛服務?

選擇未指派的顧客I

是否存在 可能可以服務I的

車輛?

增派一輛車 服務顧客I

車輛J 可否服務I的收貨

作業?

選擇車輛J

車輛J 可否服務I的卸貨

作業?

紀錄顧客I指派給車 輛J服務的成本增量

可能 指派的車輛皆判

斷完成?

換下一輛車J

顧客I指派給成本增 輛最小的車服務

否

否

是

是 否

是 否

是

顧客I 是否有車輛可以

服務?

是 否

否

輸出起始 是 可行路徑

  圖3.5 起始可行路徑構建架構圖

圖中第1 步驟所指的顧客，為該回合輪替到的作業，並增派第 1 輛車 進行服務。後續指派車輛服務顧客(將作業指派給車輛)時，皆採用最佳指派 的方式進行，意即選擇總成本增量最少的結果，同時規劃各個顧客(作業)的 最適服務順序。若當前已指派的所有車輛，皆無法同時滿足車容量限制與顧 客服務時間限制(同時包括收卸貨作業)，則新增派一輛車進行服務。

歷史路徑列表中僅紀錄路徑構建法所產生的起始可行路徑，並不紀錄可 行解改善過程中所產生的所有可行解，其原因有二：

1. 由於路徑改善法中並不存在隨機因素，因此相同的起始可行路 徑，經過路徑改善法改善後，必得到相同的結果，因此每回合新 產生的起始可行路徑，若已被紀錄於歷史路徑列表中，則跳過後 續的路徑改善作業。

2. 路徑改善作業中包括路徑間節點交換與路徑間節點插入等兩種改善 方案，依固定的組合依序且反覆執行，因此若改善過程中新產生的 可行路徑，與起始可行路徑相同時，由於後續所執行的改善作業步 驟不同，改善完成後所得之可行解亦可能不同，因此改善過程中產 生的可行路徑，不記錄於歷史路徑列表。

二、路徑改善法

路徑最佳化問題中，過去學者最常使用的三種路徑改善觀念，分別 為同一路徑中節點或節線交換；不同路徑間節點插入；以及不同路徑間 節點交換【12、34、44、50、60、61】。本研究求解之 PDPTW 問題其 作業間存在服務順序與收卸貨配對之關係，為避免增加問題複雜度，因 此僅採用節點交換法，且不同路徑間之交換作業，需同時移動存在收卸 貨配對關係的一組作業點。

交換作業執行時，顧客的收貨作業與卸貨作業加入或換至其他路徑 中時，皆加入到路徑中的最適位置，執行同一路徑中節點交換作業時可 行解品質提升績效應有限，因此本研究所設計的路徑改善作業中僅包含 兩項屬於路徑間改善的方案。

執行方式如圖 3.6 所示，不同路徑間節點重新插入，以及不同路徑

間節點交換兩項改善作業交替執行，直到暫優解無法改善，或反覆改善 次數達到停止條件時，方結束路徑改善作業。 

暫優解進行路徑間 顧客插入作業 總成本增量<0 ?

總成本增量

<門檻值?

交換作業完成 ? 更新

暫優解 更新目前

最佳解

暫優解是否更新?

用暫優解進行路徑間 顧客交換作業 暫優解持

續未更新 次數=0

暫優解 持續未更新

次數=2 ?

總成本增量<0 ? 總成本增量

<門檻值?

交換作業完成 ?

更新 暫優解

更新目前 最佳解 設定暫優解等於

起始可行路徑

否

否 是

是

否

否 暫優解持續未

更新次數加1

暫優解 持續未更新

次數=2 ?

是

暫優解是否更新?

暫優解持續未 更新次數加1

暫優解持 續未更新 次數=0

否 否

是 是 是

是 否

輸出目前 最佳解

是 是

否 是 反覆回合

數完成?

反覆回合 數完成?

否

否 是

是

否

否

.圖 3.6 路徑改善法架構圖