Disseny, implementació i avaluació d'un sistema d'enrutament de vehicles

Abstract

[cat] L’anomenat Vehicle Routing Problem (VRP) és un problema obert d’optimització estretament relacionat amb la planificació de processos industrials. En particular, VRP es demana quin és el conjunt òptim de rutes que permet que una flota de vehicles subministri productes a un conjunt de clients. Tot i l’especificitat de l’enunciat, les solucions que es puguin aportar a VRP són també aplicables a molts d’altres aspectes d’un procés industrial, com ara planificació de l’emmagatzematge o enrutament dins de la cadena de fabricació. Més enllà de la part purament teòrica, una aplicació real i directa de VRP requereix un seguit de tasques que inclouen tant la recollida com l’enviament i el processat de dades. Per exemple, una implementació funcional de VRP requerirà l’accés a dades dels vehicles (com ara la seva posició i destí), la transmissió d’aquestes dades a un centre de processament i la implementació d’un sistema capaç de dur a terme la planificació en un temps reduït. La present proposta de TFM es centra en l’esmentat VRP, plantejant el disseny i la implementació de totes les passes implicades i concretant-ho en un cas real. En particular, es plantegen les següents passes: • Disseny i implementació d’una interfície amb el bus CAN d’un vehicle real, enfocada en el protocol Fleet Management System (FMS). En aquest context es planteja una implementació sobre una placa Arduino. • Disseny i implementació d’un sistema de transmissió de dades des del vehicle cap al centre de processament. Degut a la flexibilitat proporcionada pels smartphones i al fet que aquests ja formen part de qualsevol sistema de distribució de mercaderies per poder tenir comunicació amb el treballador, es planteja realitzar una aplicació Android capaç de rebre les dades des del mòdul anterior mitjançant Bluetooth i de transmetre-les cap al centre de processament mitjançant internet mòbil. • Disseny i implementació d’un centre de processament bàsic. És en aquest punt on s’analitzaran les solucions existents a VRP. La solució adoptada s’implementarà i avaluarà. Ara bé, considerant que una avaluació completa requereix dades de varis vehicles, aquesta no es durà a terme amb les dades proporcionades pels mòduls anteriors, si no que es farà amb conjunts de dades (data sets) públics. A partir dels resultats obtinguts es realitzarà la particularització del VRP a casos més específics, com ara Vehicle Rescheduling Problem with Time Windows (VRPTW) o Capacitated Vehicle Routing Problem (CVRP), entre d’altres possibilitats.

[eng] The so-called Vehicle Routing Problem (VRP) is an open problem of optimization closely related to the planning of industrial processes. In particular, VRP is asked which is the optimal set of routes that allows a fleet of vehicles to provide products to a group of customers. Despite the specificity of the statement, the solutions that can be provided to VRP are also applicable to many other aspects of an industrial process, such as storage planning or routing within the manufacturing chain. Beyond the purely theoretical part, a real and direct VRP application requires a series of tasks that include both the collection and sending and processing of data. For example, a VRP functional implementation will require access to vehicle data (such as its position and destination), the transmission of these data to a processing center and the implementation of a system capable of performing the Planning in a short time. The present TFM proposal focuses on the mentioned VRP, considering the design and implementation of all the steps involved and specifying it in a real case. In particular, the following steps are presented: • Design and implementation of an interface with the CAN bus of a real vehicle, focused on the Fleet Management System (FMS) protocol. In this context an implementation is considered on an Arduino plate. • Design and implementation of a data transmission system from the vehicle to the processing center. Due to the flexibility provided by smartphones and to the fact that they are already part of any system of delivery of merchandise, it is proposed to make an Android application capable of receiving data from the previous module through Bluetooth and transmitting them to the processing center through mobile internet. • Design and implementation of a basic processing center. It is at this point where the solutions existing in VRP will be analyzed. The solution adopted will be implemented and evaluated. However, considering that a complete evaluation requires data from several vehicles, it will not be carried out with the data provided by the previous modules, otherwise it will be done with public datasets. Based on the results obtained, the particularization of the VRP will be performed in more specific cases, such as Vehicle Rescheduling Problem with Time Windows (VRPTW) or Capacitated Vehicle Routing Problem (CVRP), among other possibilities.