Оптимизация транспортных расходов: повышение эффективности логистики и использования ресурсов в динамической среде
Ключевые слова:
задача маршрутизации транспортных средств (VRP), линейное программирование (LP), оптимизация методом муравьиных колоний (ACO), целочисленное линейное программирование (ILP), DBSCAN, генетические алгоритмы (GA)Аннотация
Растущий спрос на транспортировку товаров, обусловленный расширением глобальных цепочек поставок и растущими ожиданиями клиентов, подчеркивает острую необходимость оптимизации транспортных расходов для повышения эффективности логистики. В условиях быстро развивающегося и конкурентного рынка предприятия сталкиваются с растущими проблемами в управлении сложными транспортными сетями, минимизации эксплуатационных расходов и удовлетворении разнообразных требований клиентов. Для решения этих проблем в данной статье представлено решение, разработанное для снижения транспортных расходов за счет оптимизации потока товаров и повышения эффективности использования ресурсов. Используя передовые методы оптимизации и стратегии на основе данных, предлагаемое решение позволяет выявить неэффективности, упростить процесс принятия решений и улучшить распределение ресурсов. Первые результаты показывают, что этот подход не только значительно снижает эксплуатационные расходы, но и повышает способность предприятий быстро и эффективно реагировать на меняющиеся требования клиентов, обеспечивая как экономическую эффективность, так и удовлетворенность клиентов. Однако по мере дальнейшего развития логистической отрасли и увеличения объемов транзакций ожидается, что сценарии транспортировки станут более сложными, а требования клиентов – более разнообразными. Эти изменения требуют дальнейшего совершенствования и масштабируемости предложенного решения для работы с расширенными сетями, более сложными логистическими задачами и широким спектром потребительских требований. В будущих исследованиях приоритетное внимание будет уделено разработке крупномасштабных моделей, способных включать больше переменных, повышать вычислительную эффективность и обеспечивать более быстрое и точное принятие решений в условиях растущей сложности логистического сектора. Таким образом, предлагаемое решение представляет собой значительный шаг вперед в оптимизации транспортных расходов и повышении эффективности логистики. Первые результаты показывают, что данное решение позволяет сократить транспортные расходы на 19,02–29,65% и повысить вычислительную эффективность в задачах маршрутизации малого и среднего масштаба (10-20 клиентов). Несмотря на его потенциал, необходимы дополнительные исследования для обоснования масштабируемости для более крупных наборов данных. Таким образом, наш подход обеспечивает прочную основу для оптимизации логистики с четкими перспективами расширения и адаптации в реальных условиях.
Литература
2. Wang Q., Peng S., Liu S. Optimization of electric vehicle routing problem using tabu search. Chinese Control and Decision Conference (CCDC). IEEE, 2020. pp. 2220–2224.
3. Zhang Q., Wu L., Li J. Application of Improved Scatter Search Algorithm to Reverse Logistics VRP Problem. IEEE 5th International Conference on Power, Intelligent Computing and Systems (ICPICS). IEEE, 2023. pp. 283–288.
4. Alolaiwy M., Hawsawi T., Zohdy M., Kaur A., Louis S. Multiobjective Routing Optimization in Electric and Flying Vehicles: A Genetic Algorithm Perspective. Applied Sciences. 2023. vol. 13. no. 18.
5. Ni Q., Tang Y. A Bibliometric Visualized Analysis and Classification of Vehicle Routing Problem Research. Sustainability. 2023. vol. 15. no. 9.
6. Kim B.S., Mozhdehi A., Wang Y., Sun S., Wang X. Clustering Based Enhanced Ant Colony Optimization for Multi-Trip Vehicle Routing Problem with Heterogeneous Fleet and Time Windows: An Industrial Case Study. Proceedings of the 17th ACM SIGSPATIAL International Workshop on Computational Transportation Science GenAI and Smart Mobility Session. 2024. pp. 46–55.
7. Gaon T., Gabay Y., Weiss Cohen M. Optimizing electric vehicle routing efficiency using k-means clustering and genetic algorithms. Future Internet. 2025. vol. 17. no. 3.
8. Gao Y., Wu H., Wang W. A hybrid ant colony optimization with fireworks algorithm to solve capacitated vehicle routing problem. Applied Intelligence. 2023. vol. 53. no. 6. pp. 7326–7342.
9. Gendreau M., Tarantilis C.D. Solving large-scale vehicle routing problems with time windows: The state-of-the-art. Montreal, QC, Canada: Cirrelt, 2010.
10. Khan M.M.R, Siddique M.A.B., Arif R.B., Oishe M.R. Adbscan: Adaptive density-based spatial clustering of applications with noise for identifying clusters with varying densities. 4th International Conference on Electrical Engineering and Information Communication Technology (iCEEiCT). IEEE, 2018. pp. 107–111.
11. Deng D. DBSCAN clustering algorithm based on density. 7th International Forum on Electrical Engineering and Automation (IFEEA). IEEE, 2020. pp. 949–953.
12. Kulkarni O., Burhanpurwala A. A survey of advancements in dbscan clustering algorithms for big data. 3rd International conference on Power Electronics and IoT Applications in Renewable Energy and its Control (PARC). IEEE, 2024. pp. 106–111.
13. Ho W., Ho G.T., Ji P., Lau H.C. A hybrid genetic algorithm for the multi-depot vehicle routing problem. Engineering applications of artificial intelligence. 2008. vol. 21. no. 4. pp. 548–557.
14. Pedram A., Sorooshian S., Mulubrhan F., Abbaspour A. Incorporating vehicle-routing problems into a closed-loop supply chain network using a mixed-integer linear-programming model. Sustainability. 2023. vol. 15. no. 4.
15. Ding H., Yi P., Ramamurthy B. Cost-optimized reservation and routing for scheduled traffic in optical networks. Journal of Optical Communications and Networking. 2013. vol. 5. no. 11. pp. 1215–1226.
16. Zong Z., Wang H., Wang J., Zheng M., Li Y. Rbg: Hierarchically solving large-scale routing problems in logistic systems via reinforcement learning. Proceedings of the 28th ACM SIGKDD Conference on Knowledge Discovery and Data Mining. 2022. pp. 4648–4658.
17. Dhahri, A., Zidi, K., Ghedira, K. Variable neighborhood search based set covering ilp model for the vehicle routing problem with time windows. Procedia Computer Science. 2024. vol. 29. pp. 844-854.
18. Capucho J.H., Resendo L.C. ILP model and effective genetic algorithm for routing and spectrum allocation in elastic optical networks. SBMO/IEEE MTT-S International Microwave Optoelectronics Conference (IMOC). IEEE, 2013. pp. 1–5.
19. Konstantakopoulos G.D., Gayialis S.P., Kechagias E.P. Vehicle routing problem and related algorithms for logistics distribution: A literature review and classification. Operational research. 2022. vol. 22. no. 3. pp. 2033–2062.
20. Zinov V., Kartak V., Valiakhmetova Y. Solving multi-objective rational placement of load-bearing walls problem via genetic algorithm. Informatics and Automation. 2025. vol. 24. no. 2. pp. 464–491.
21. Kim B.S.S. Clustering-based improved ant colony optimization for the multi-trip vehicle routing problem with heterogeneous fleet and time windows: An industrial case study. 2025.
22. Gharbi A., Ayari M., El Touati Y. Intelligent agent-controlled elevator system: Algorithm and efficiency optimization. Informatics and Automation. 2025. vol. 24. no. 1. pp. 30–50.
23. Lin Y.-K., Chen C.-F., Chou T.-Y. Applying cluster analysis to the vehicle routing problem. International Conference on Flexible Automation and Intelligent Manufacturing. Springer, Cham, 2024. pp. 358–365.
24. Li J. Research of density based spatial clustering of applications with noise on TCM patent law evaluation. IEEE 3rd Eurasia Conference on IOT, Communication and Engineering (ECICE). IEEE, 2021. pp. 463–466.
25. Vidal T., Battarra M., Subramanian A., Erdogan G. Hybrid metaheuristics for the clustered vehicle routing problem. Computers & Operations Research. 2015. vol. 58. pp. 87–99.
26. Frias N., Johnson F., Valle C. Hybrid algorithms for energy minimizing vehicle routing problem: Integrating clusterization and ant colony optimization. Ieee Access, 2023. vol. 11. pp. 125800–125821.
27. Argiolas L. Cluster-based approach for route planning optimization of electric vehicles. Ph.D. dissertation, Politecnico di Torino. 2023.
28. Keerthika A., Berlin Hency V. Reinforcement-learning based energy efficient optimized routing protocol for WSN. Peer-to-Peer Networking and Applications. 2022. vol. 15. no. 3. pp. 1685–1704.
29. Granada-Echeverri M., Toro E.M., Santa J.J. A mixed integer linear programming formulation for the vehicle routing problem with backhauls. International Journal of Industrial Engineering Computations. 2019. vol. 10. pp. 295–308.
30. Yu X., Liu K. A spatial decision support system for large scale vehicle routing. International Conference on Measuring Technology and Mechatronics Automation. 2009. vol. 3. pp. 444–449. doi: 10.1109/ICMTMA.2009.270.
31. Yin C., Fang Q., Li H., Peng Y., Xu X., Tang D. An optimized resource scheduling algorithm based on ga and aco algorithm in fog computing. The Journal of Supercomputing. 2024. vol. 80. no. 3. pp. 4248–4285.
32. Mandziuk J. New shades of the vehicle routing problem: Emerging problem formulations and computational intelligence solution methods. IEEE Transactions on Emerging Topics in Computational Intelligence. 2019. vol. 3. no. 3. pp. 230–244.
33. Kumar M., Kumar D. Green logistics optimization model for forward and reverse logistics using genetic algorithm. IEEE International Conference on Industrial Engineering and Engineering Management (IEEM). IEEE, 2015. pp. 717–720.
34. Ransikarbum K., Chaiyaphan C., Pataratanased R. Analysis of logistical aspect of food-safety system in the green supply chain using vehicle routing problem model. Research, Invention, and Innovation Congress: Innovation Electricals and Electronics (RI2C). IEEE, 2021. pp. 48–53.
35. Leu J.-D., Krischke A., Lee Y.-P., Lee L.J.-H., Huang Y.-W. A green vehicle routing method for the regional logistics center. IEEE International Conference on Industrial Engineering and Engineering Management (IEEM). IEEE, 2018. pp. 71–75.
36. Garside A.K., Ahmad R., Muhtazaruddin M.N.B. A recent review of solution approaches for green vehicle routing problem and its variants. Operations Research Perspectives. 2024.
37. Ester M., Kriegel H.-P., Sander J., Xu X. et al. A density-based algorithm for discovering clusters in large spatial databases with noise. kdd. 1996. vol. 96. no. 34. pp. 226–231.
38. Pulido-Gaytan L.B., Tchernykh A., Nesmachnow S., Cristobal-Salas A., Avetisyan A., Barrera H.E.C., Hernandez C.J.B. Multiobjective optimization of vehicle routing with environmental penalty. Supercomputing: 10th International Conference on Supercomputing in Mexico (ISUM). Springer, Cham, 2019. vol. 1151. pp. 147–162.
39. Cao N.A., Phan T.H., Chinh N.T., Tran D.Q., Nguyen H.N., Trang N.T.T., Choi G.S. Optimizing delivery routing problem for logistics companies based on integer linear programming method. International Journal of Internet, Broadcasting and Communication. 2022. vol. 14. no. 4. pp. 212-221.
40. Maroof A., Ayvaz B., Naeem K. Logistics optimization using hybrid genetic algorithm (hga): a solution to the vehicle routing problem with time windows (vrptw). IEEE Access, 2024.
Опубликован
Как цитировать
Раздел
Copyright (c) Unknown, Unknown, Unknown, Unknown, Нгуен Вьет Viet Хунг

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
Авторы, которые публикуются в данном журнале, соглашаются со следующими условиями: Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и передают журналу право первой публикации вместе с работой, одновременно лицензируя ее на условиях Creative Commons Attribution License, которая позволяет другим распространять данную работу с обязательным указанием авторства данной работы и ссылкой на оригинальную публикацию в этом журнале. Авторы сохраняют право заключать отдельные, дополнительные контрактные соглашения на неэксклюзивное распространение версии работы, опубликованной этим журналом (например, разместить ее в университетском хранилище или опубликовать ее в книге), со ссылкой на оригинальную публикацию в этом журнале. Авторам разрешается размещать их работу в сети Интернет (например, в университетском хранилище или на их персональном веб-сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению, а также к большему количеству ссылок на данную опубликованную работу (Смотри The Effect of Open Access).