СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ АЛГОРИТМОВ РЕШЕНИЯ ШТРАФНОЙ QUBO-ФОРМУЛИРОВКИ ДВУХЭШЕЛОННОЙ ЗАДАЧИ МАРШРУТИЗАЦИИ НА МАКРОРЕГИОНАЛЬНОМ ИНСТАНСЕ ЛЕСОПРОМЫШЛЕННОЙ ЛОГИСТИКИ
Р.С. Рогулин
Новгородский государственный университет им. Ярослава Мудрого, Великий Новгород, Российская Федерация rafassiaofusa@mail.ru
Ключевые слова: QUBO, двухэшелонная маршрутизация, 2E-VRP, имитация отжига, генетический алгоритм, штрафные формулировки, комбинаторная оптимизация, лесопромышленная логистика, фиксированные транспортные затраты
Страницы: 46-71
Аннотация
Исследуется вычислительная эффективность различных алгоритмов оптимизации на штрафной QUBO-формулировке двухэшелонной задачи маршрутизации транспорта (2E-VRP). Модель включает переменные и фиксированные транспортные затраты (cfix = 50 000 руб./рейс за активацию транспортного средства) и апробирована на инстансе лесопромышленной логистики УФО + СФО: 207 узлов, 19 субъектов РФ, N = 10 162 бинарных переменных. Установлено, что генетический алгоритм (GA), включая варианты с инициализацией от известного допустимого решения, систематически не достигает допустимости на штрафных QUBO-ландшафтах данного масштаба. Причина - структурная: нулевая диагональ доминирующего блока линеаризации W (87 % переменных) и ловушка тривиального минимума x = 0. В противоположность этому алгоритм имитации отжига (SA) на той же матрице Q находит допустимые решения во всех запусках, улучшая целевую функцию на 55 % относительно конструктивной эвристики. Предложен гибридный подход: трехстадийная конструктивная эвристика «Допустимость прежде всего» (Feasible-First) формирует начальное допустимое решение за 1,7 с, после чего SA оптимизирует его в окрестности допустимой области. Результирующее значение FQUBO = -13 197 240 (разрыв 11,6 % от непрерывной релаксации) при полном выполнении ограничений. Снижение совокупной стоимости перевозок (переменные + фиксированные затраты) относительно GA составляет 65 %.
DOI: 10.34020/2073-6495-2026-3-046-071 |