Konzeption eines Machine-Learnings-Verfahrens zum Lösen von Green Vehicle Routing Problemen

Abstract

Dieser Beitrag entwickelt ein Konzept zur praktischen Umsetzung eines Machine- Learning-Verfahrens zum Lösen von Vehicle Routing Problemen im Kontext einer nachhaltigen “Letzte-Meile”-Logistik, welches durch einen Prototyp umgesetzt und getestet wurde. Dabei wurden Aspekte von kombinatorischen Optimierungsalgorithmen in Form eines Ameisenalgorithmus zur Unterstützung des angewendeten Machine-Learning-Systems verwendet. Der Prototyp basiert auf einem “Reinforcement Learning”-System und verwendet als Algorithmus “REINFORCE mit Baseline”. In einer Vergleichsanalyse wird der Prototyp mit dem bekannten Vertreter für kombinatorische Optimierungsalgorithmen, Google-OR, an Hand von zwei Anwendungsszenarien verglichen. Die kombinatorischen Optimierungsalgorithmen konnten sich hinsichtlich der Lösungsqualität gegenüber dem Prototyp durchsetzen. Dafür überzeugt der Prototyp in der Laufzeit und dem Automatismus. Es wurde festgestellt, dass der verwendete Machine-Learning-Kontext für kleine bis mittelgroße Logistikdomänen nur geringe Vorteile ergibt. Eine Verwendung von lernenden Systemen für das Vehicle Routing Problem empfiehlt sich bei einem größeren Stoppvolumen und einer erweiterten IT-Infrastruktur. Letztlich bietet der Prototyp in diesem Beitrag eine Alternative gegenüber dem Outsourcing an Drittanbietern zum Lösen von Routingproblemen.