Θέμα 4: Ανάπτυξη αλγορίθμων δρομολόγησης αυτόνομων ρομποτικών οχημάτων για την παράδοση αγαθών σε αστικό περιβάλλον

Υποβλήθηκε από ntorina.theo στις Παρ, 04/26/2024 - 12:10.

Επιβλέποντες: Βασίλειος Ζεϊπέκης - Βασίλειος Κούτρας

 

Συνοπτική Περιγραφή Έρευνας και Απαιτήσεων: Η ενσωμάτωση των αυτόνομων ρομπότ παράδοσης (Autonomous Delivery Robots (ADRs)) στις αστικές μεταφορές μετασχηματίζει τις διανομές στο τελευταίο μίλι, προσφέροντας καινοτόμες, αποδοτικές και βιώσιμες λύσεις. Η ραγδαία ανάπτυξη του ηλεκτρονικού εμπορίου, σε συνδυασμό με την αυξανόμενη ανάγκη για ταχύτατες παραδόσεις έχουν καταστήσει τα ADRs αντικείμενο εντατικής έρευνας. Ωστόσο, η επιχειρησιακή τους εφαρμογή σε αστικά τοπία με υψηλή κυκλοφοριακή πυκνότητα ενέχει προκλήσεις, όπως η κυκλοφοριακή συμφόρηση και οι περιορισμοί της ενεργειακής αυτονομίας, απαιτώντας προηγμένες μεθοδολογίες δρομολόγησης. Η βελτιστοποίηση της χρήσης τους μπορεί να ενισχύσει την αποδοτικότητα των διανομών, να μειώσει το λειτουργικό κόστος και να συμβάλει στη βιώσιμη αστική κινητικότητα, περιορίζοντας τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις και τη συμφόρηση στις μεταφορές.

Οι σκοποί της εν λόγω ερευνητικής μελέτης διατυπώνονται με τη μορφή των εξής διακριτών κατευθύνσεων:

  • Βιβλιογραφική επισκόπηση για τον χρονοπρογραμματισμό και τη δρομολόγηση αυτόνομων ρομπότ παράδοσης (ADRs) στο τελευταίο μίλι.
  • Μοντελοποίηση του προβλήματος με στόχο την βελτιστοποίηση των διαδρομών των ADRs από ένα συγκεκριμένο σημείο εκκίνησης σε ένα συγκεκριμένο σημείο τερματισμού, λαμβάνοντας υπόψη παραμέτρους όπως η χωρητικότητα των οχημάτων, οι ενεργειακές απαιτήσεις, οι περιορισμοί δρομολόγησης, το δίκτυο φόρτισης και τα χρονικά παράθυρα (time windows) για την παράδοση της παραγγελίας, προκειμένου να εξασφαλιστεί η αποτελεσματική παράδοση των παραγγελιών.
  • Ανάπτυξη ενός αλγορίθμου, ο οποίος θα επεξεργάζεται δεδομένα εισόδου, όπως τη χωρητικότητα των αυτόνομων ρομπότ παράδοσης (ADRs), τον ρυθμό κατανάλωσης της μπαταρίας, τα σημεία εκκίνησης και παράδοσης, το υπάρχον δίκτυο φορτιστών στην περιοχή ενδιαφέροντος, καθώς και τις χιλιομετρικές και χρονικές αποστάσεις μεταξύ όλων των σημείων του δικτύου (εκκίνηση, σταθμοί φόρτισης, σημεία παράδοσης). Ο αλγόριθμος θα αποσκοπεί στην εύρεση των βέλτιστων διαδρομών, καθορίζοντας τη σειρά επίσκεψης των σταθμών φόρτισης και των σημείων παράδοσης, με απώτερο στόχο τη βελτιστοποίηση του συνολικού χρόνου και του κόστους της παράδοσης των παραγγελιών. Η διαδικασία θα λαμβάνει υπόψη τις περιορισμένες ενεργειακές δυνατότητες των ADRs, ενοποιώντας τους περιορισμούς χρονικών παραθύρων (time windows) και την αποδοτική χρήση των πόρων, εξασφαλίζοντας την ακριβή τήρηση των απαιτούμενων χρονικών πλαισίων και την αποτελεσματική ολοκλήρωση των παραδόσεων.

Η ερευνητική καινοτομία επικεντρώνεται σε δύο κύριους πυλώνες: α) μοντελοποίηση και επίλυση με κατάλληλο αλγόριθμο ενός προβλήματος χρονοπρογραμματισμού διαδρομών με την χρήση των αυτόνομων ρομπότ παράδοσης(ADRs) και β) Η εφαρμογή του παραπάνω αλγορίθμου σε πραγματικά σενάρια στην Ελλάδα.

Ο/Η μεταπτυχιακός/η φοιτητής/τρια που θα επιλεγεί πρέπει να έχει καλή γνώση βασικών διαδικασιών logistics και επιχειρησιακής έρευνας καθώς επίσης και καλές γνώσεις προγραμματισμού. Επιπρόσθετα θα πρέπει να μπορεί να ερμηνεύσει τα παραγόμενα αποτελέσματα με τη χρήση θεωρίας και να παρακολουθεί τη σχετική βιβλιογραφία τόσο μεθοδολογικά όσο και ως προς τα θεωρητικά θέματα που συζητούνται.

Ο/Η φοιτητής/τρια θα πραγματοποιεί την έρευνά του και παράλληλα θα έχει τη δυνατότητα να παρακολουθεί ένα μάθημα ανά εξάμηνο κατόπιν εισήγησης της τριμελούς επιτροπής. Τα προτεινόμενα μαθήματα είναι: