{"id":7578,"date":"2018-04-24T14:03:13","date_gmt":"2018-04-24T19:03:13","guid":{"rendered":"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/?p=7578"},"modified":"2018-04-24T14:05:20","modified_gmt":"2018-04-24T19:05:20","slug":"una-metaheuristica-con-reencadenamiento-de-trayectorias-para-optimizar-planes-territoriales","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/?p=7578","title":{"rendered":"Una metaheuri\u0301stica con reencadenamiento de trayectorias para optimizar planes territoriales"},"content":{"rendered":"<p style=\"text-align: right;\">*Roger Z. R\u00edos Mercado*, Hugo Jair Escalante Balderas**<\/p>\n<p class=\"p1\" style=\"text-align: right;\">CIENCIA UANL \/ A\u00d1O 21, No. 87 enero-febrero 2018<\/p>\n<p class=\"p1\"><b>RESUMEN<\/b><\/p>\n<p class=\"p1\">Dado un conjunto de unidades geogr\u00e1ficas con informaci\u00f3n conocida de n\u00famero de clientes, demanda de producto, carga de trabajo y localizaci\u00f3n espacial, el problema bajo estudio consiste en encontrar una divisi\u00f3n o partici\u00f3n de las mismas en conjuntos (denominados territorios o distritos) que minimicen una medida de dispersi\u00f3n territorial y que cumplan con requerimientos importantes como conectividad territorial y balance territorial con respecto al n\u00famero de clientes, demanda de producto y carga de trabajo. El presente trabajo propone una metodolog\u00eda heur\u00edstica para la soluci\u00f3n de este problema, la cual integra varios componentes, como un m\u00e9todo voraz-adaptativo, una b\u00fasqueda local y un componente de mejora basado en reencadenamiento de trayectorias. Todos estos componentes explotan inteligentemente la estructura matem\u00e1tica del problema. La evidencia emp\u00edrica sobre un conjunto de instancias de prueba revela el impacto positivo de cada uno de los componentes desarrollados en t\u00e9rminos de calidad de la soluci\u00f3n y tiempo de ejecuci\u00f3n.<\/p>\n<p class=\"p1\"><b>Palabras clave: <\/b>investigaci\u00f3n de operaciones, optimizaci\u00f3n combinatoria, dise\u00f1o de territorios comerciales, localizaci\u00f3n discreta; metaheur\u00edsticas.4.<\/p>\n<p class=\"p1\"><b>ABSTRACT<\/b><\/p>\n<p class=\"p1\">Given a set of geographical units with the information known from a number of clientes, product requests, workload and spatial location; the probleme of this study consist in finding a division or partition from the same ground in assemblies (called districts or areas) that minimize a measure of territorial dispersion to fulfill with the important requirements such as territorial conectivity and territorial balance with respect to the number of clients, product requests and workload. This current work proposes a heuristic metodology to fix this problem which involve several components, as an adaptive selection method, a local research and an upgrade component based on relinking trajectories. All of these componentes intelligently exploit the problem\u2019s mathematical structure. The empiric evidence about an assembly of probationary request reveals a positive impact of each of the components developed in terms of quality of the solution and execution time.<\/p>\n<p class=\"p1\"><b><i>Keywords<\/i><\/b>: Operations research, combinatorial optimization, comercial area designs, discreet location; heuristics.<\/p>\n<p class=\"p1\">El problema de dise\u00f1o territorial (TDP por sus siglas en ingl\u00e9s, <i>Territory Design Problem<\/i>) puede definirse como el problema de agrupar peque\u00f1as unidades b\u00e1sicas geogr\u00e1ficas (BUs) en grupos m\u00e1s grandes denominados territorios o distritos, de tal forma que \u00e9stos son aceptables (u \u00f3ptimos) de acuerdo a ciertos criterios de planificaci\u00f3n (Kalcsics, Nickel y Schr\u00f6der, 2005). El campo de dise\u00f1o territorial o distriteo tiene un amplio rango de aplicaciones, como el dise\u00f1o de distritos electorales, dise\u00f1o de territorios de ventas, dise\u00f1o de distritos escolares, dise\u00f1o de distritos para servicios p\u00fablicos y dise\u00f1o de territorios comerciales, por nombrar los m\u00e1s relevantes.<\/p>\n<p class=\"p1\">El problema estudiado en este trabajo es un problema de dise\u00f1o de territorios comerciales (CTDP, por sus siglas en ingl\u00e9s) motivado por una aplicaci\u00f3n real proveniente de la industria de bebidas embotelladas. El problema, introducido por R\u00edos-Mercado y Fern\u00e1ndez (2009), consiste en encontrar un dise\u00f1o de <i>p <\/i>territorios de m\u00ednima dispersi\u00f3n sujeto a requerimientos de planificaci\u00f3n como conectividad territorial, asignaci\u00f3n \u00fanica de BUs a territorios y balance territorial con respecto a tres atributos asociados con las BUs: n\u00famero de puntos de venta, demanda del producto y carga de trabajo. Brevemente, el requerimiento de conectividad territorial implica que en cada territorio las BUs deben estar conectadas de tal forma que exista una ruta entre ellas contenida totalmente en el territorio. El requerimiento de asignaci\u00f3n \u00fanica de BUs a territorios implica que cada BU debe ser asignada \u00fanica y exclusivamente a un solo territorio, garantizando una partici\u00f3n correcta. El requerimiento de balance territorial significa que cada territorio debe tener, en su totalidad, un valor muy parecido del atributo medible en cada BU.<\/p>\n<p class=\"p1\">Un criterio de marcada importancia en TDPs es la compacidad territorial. T\u00edpicamente, esto se logra mediante la minimizaci\u00f3n de una funci\u00f3n m\u00e9trica de dispersi\u00f3n territorial. Se han estudiado algunos modelos basados en funciones de dispersi\u00f3n provenientes de los conocidos modelos de localizaci\u00f3n de <i>p<\/i>-centro (Elizondo-Amaya, R\u00edos-Mercado y D\u00edaz, 2014; R\u00edos-Mercado y Fern\u00e1ndez, 2009; Salazar-Aguilar, R\u00edos-Mercado y Cabrera-R\u00edos, 2011) y <i>p<\/i>-mediana (R\u00edos-Mercado y L\u00f3pez-P\u00e9rez, 2013; Salazar-Aguilar, R\u00edos-Mercado \u00a0y \u00a0Cabrera-R\u00edos, \u00a02011; \u00a0Salazar-Aguilar <i>et al.<\/i>, \u00a02012). \u00a0Estas funciones de dispersi\u00f3n est\u00e1n basadas en centros territoriales, es decir, la dispersi\u00f3n se mide con distancias eucl\u00eddeas de las BUs al centro o centroide de su territorio. Este tipo de funciones basadas en centroides dependen fuertemente de la ubicaci\u00f3n de los mismos. Si los centroides no est\u00e1n ubicados apropiadamente, el dise\u00f1o territorial resultante puede causar un serio deterioro en la funci\u00f3n objetivo. Adem\u00e1s, en problemas de localizaci\u00f3n, los centroides representan un ente o instalaci\u00f3n f\u00edsica que provee alg\u00fan tipo de servicio; sin embargo, en CDTP, los centroides se ubican artificalmente, ya que en realidad no existe ningun servidor que se ubique en dicho centroide, es simplemente un recurso para tener un punto de referencia y poder calcular la medida de dispersi\u00f3n.<\/p>\n<p class=\"p1\">Estas limitaciones de los modelos existentes motivan a estudiar otro tipo de m\u00e9tricas de dispersi\u00f3n territorial. Por ejemplo, una medida es el di\u00e1metro que mide la distancia m\u00e1s grande entre dos BUs en un territorio. Esta m\u00e9trica es una funci\u00f3n m\u00e1s robusta, ya que no depende de la ubicaci\u00f3n de ning\u00fan centroide, proveyendo una mayor flexibilidad. Inclusive, otra gran ventaja puede verse desde la perspectiva del desarrollo de algoritmos de soluci\u00f3n. Los m\u00e9todos heur\u00edsticos para intentar resolver TDPs bajo funciones de dispersi\u00f3n basadas en centroides tienen que llevar a cabo constantemente procedimientos de actualizaci\u00f3n y rec\u00e1lculo de centroides, ya que \u00e9stos se mueven cada vez que un territorio sufre un cambio. Estas tareas de actualizaci\u00f3n y rec\u00e1lculo, bastante pesadas computacionalmente\u00a0hablando, pueden evitarse si se usan otras m\u00e9tricas no basadas en centroides como el di\u00e1metro, por ejemplo. En este trabajo de investigaci\u00f3n nos enfocamos en el estudio de un problema de dise\u00f1o territorial comercial que busca minimzar la dispersi\u00f3n territorial basado en una funci\u00f3n tipo di\u00e1metro, totalmente independiente de los centroides territoriales. Hasta donde tenemos cono- cimiento, este problema, tal cual, no ha sido estudiado en la bibliograf\u00eda.<\/p>\n<p class=\"p1\">Como la meta es poder resolver instancias de gran escala, se propone e implementa un m\u00e9todo de soluci\u00f3n metaheur\u00edstica conformado por un procedimiento de b\u00fasqueda \u00e1vida aleatoria adapativa (GRASP, por sus siglas en ingl\u00e9s, <i>Greedy Randomized Adaptive Search Procedure<\/i>) con reencadenamiento de trayectorias (PR, por sus siglas en ingl\u00e9s, <i>Path Relinking<\/i>). Denotamos a nuestro algoritmo como GPR-CTDP. En el componente constructivo de GRASP, hemos propuesto y desarrollado un procedimiento que construye exactamente <i>p <\/i>territorios de forma simult\u00e1nea, es decir, el algoritmo empieza sembrando temporalmente <i>p <\/i>nodos (BUs) como semillas y posteriormente, de forma iterativa, va asignando el resto de las BUs a estas semillas hasta que todas las BUs han sido asignadas. Adem\u00e1s, se han propuesto y desarrollado dos estrategias de reencadenamiento de trayectorias: una est\u00e1tica y otra din\u00e1mica, motivados por el trabajo de Resende <i>et al. <\/i>(2010).<\/p>\n<p class=\"p1\">En nuestro trabajo de investigaci\u00f3n, estas estrategias de PR dependen de encontrar una \u201cruta\u201d entre dos diferentes soluciones de dise\u00f1o territorial. Para este prop\u00f3sito se plantea y resuelve un subproblema de asignaci\u00f3n asociado para encontrar el mejor aparea- miento entre los centroides territoriales de ambos dise\u00f1os. La soluci\u00f3n a este subproblema provee una manera bastante elegante y eficiente de generar la trayectoria entre estos dos dise\u00f1os dados. Esta idea es novel en la bibliograf\u00eda de dise\u00f1o territorial, convirti\u00e9ndose en otra contribuci\u00f3n cient\u00edfica importante del trabajo.<\/p>\n<p class=\"p1\">Para evaluar la eficiencia del algoritmo propuesto, cada uno de sus componentes y estrategias son extensivamente probados en una amplia base de datos de instancias del problema, lo cual demuestra la gran calidad y aporte de cada uno de los componentes, lo cual resulta en un algoritmo bastante potente, eficiente y robusto que aporta soluciones a instancias bastante grandes del problema en tiempos de c\u00f3mputo razonablemente peque\u00f1os.<\/p>\n<p class=\"p1\"><b>DESCRIPCI\u00d3N DEL PROBLEMA<\/b><\/p>\n<p>Sea <em>G <\/em>= (<em>V<\/em>, <em>E<\/em>) un grafo donde <em>V <\/em>es el conjunto de manzanas o unidades b\u00e1sicas (BUs) y <em>E <\/em>es el conjunto de aristas representando adyacencia entre manzanas, es decir <em>(i, j) <\/em><em>e<\/em> <em>E<\/em> si y s\u00f3lo si BUs <em>i <\/em>y <em>j <\/em>son manzanas adyacentes. Sea\u00a0<a href=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2018\/04\/foto.png\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"alignnone size-full wp-image-7581\" src=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2018\/04\/foto.png\" alt=\"\" width=\"22\" height=\"26\" \/><\/a>\u00a0la distancia eucl\u00eddea entre BUs <em>i <\/em>y <em>j<\/em>, con <em>i<\/em>, <em>j <\/em>\u2208 <em>V<\/em>. Para cada BU <em>i<\/em>\u2208<em>V <\/em>hay tres par\u00e1metros o atributos asociados. Sea\u00a0<a href=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2018\/04\/wia-e1524594439886.png\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"alignnone size-full wp-image-7597\" src=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2018\/04\/wia-e1524594439886.png\" alt=\"\" width=\"23\" height=\"19\" \/><\/a>\u00a0el valor del atributo <em>a <\/em>en el nodo <em>i<\/em>, donde <em>a <\/em>= 1, 2 y 3, representa el n\u00famero de clientes, demanda de producto y carga de trabajo, respectivamente. El n\u00famero de territorios es conocido y dado por el par\u00e1metro <em>p<\/em>. Una <em>p<\/em>-partici\u00f3n de <em>V <\/em>se denota por <em>X<\/em>=(<em>X<\/em>1,&#8230;,<em>X<\/em>p) , donde <em>X<\/em><em>\u03ba <\/em>\u2282 <em>V <\/em>es un territorio de <em>V<\/em>.\u00a0Sea <em>w<\/em><em>\u00aa <\/em>(<em>X\u03ba<\/em><em>\u00a0<\/em>)=\u00a0<a href=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2018\/04\/Z-e1524594998167.png\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"alignnone size-full wp-image-7598\" src=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2018\/04\/Z-e1524594998167.png\" alt=\"\" width=\"63\" height=\"22\" \/><\/a>\u00a0el tama\u00f1o del territorio\u00a0 <a href=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2018\/04\/X-1-e1524595291454.png\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"alignnone size-full wp-image-7601\" src=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2018\/04\/X-1-e1524595291454.png\" alt=\"\" width=\"15\" height=\"20\" \/><\/a><em>\u00a0<\/em>con respecto a la actividad <em>a <\/em>\u2208 <em>A <\/em>= {1, 2, 3}y <em>k <\/em>\u2208 <em>K <\/em>= {1,\u2026,p}. Las restricciones de balance territorial se modelan mediante la introducci\u00f3n de un par\u00e1metro de tolerancia ta aque mide la desviaci\u00f3n relativa permitida de una meta promedio \u03bc\u00aa\u00a0, dada por \u03bc\u00aa<em>\u00a0<\/em>=<em>w\u00aa<\/em><em>\u00a0<\/em>(<em>V<\/em>)\/ <em>p <\/em>, para cada <em>a<\/em>\u2208 <em>A<\/em>. Otro requerimiento es que todos los nodos asignados a un territorio est\u00e1n conectados por una ruta contenida totalmente en el territorio. Finalmente, se persigue minimizar la dispersi\u00f3n territorial. Sea <strong>\u03a0<\/strong> la colecci\u00f3n de todas las <em>p<\/em>-particiones de <em>V<\/em>. El modelo de optimizaci\u00f3n combinatoria (CTDP) est\u00e1 dado por:<\/p>\n<p style=\"text-align: center;\"><a href=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2018\/04\/operacion-e1524595524808.png\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"alignnone size-full wp-image-7602\" src=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2018\/04\/operacion-e1524595524808.png\" alt=\"\" width=\"500\" height=\"150\" \/><\/a><\/p>\n<p class=\"p1\">El objetivo (1) mide la dispersi\u00f3n territorial. Las restricciones (2) representan el balance territorial con respecto a cada atributo. Las restricciones (3) garantizan la conectividad territorial, donde <i>G\u03ba<\/i><span class=\"s1\"><i>\u00a0<\/i><\/span>es el grafo inducido en <i>G <\/i>por el conjunto de nodos <a href=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2018\/04\/X-1-e1524595291454.png\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"alignnone size-full wp-image-7601\" src=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2018\/04\/X-1-e1524595291454.png\" alt=\"\" width=\"15\" height=\"20\" \/><\/a>. N\u00f3tese que hay un n\u00famero exponencial de estas restricciones. El CTDP es NP-duro (R\u00edos-Mercado y Fern\u00e1ndez, 2009).<\/p>\n<p class=\"p1\"><b>DESCRIPCI\u00d3N DE LA HEUR\u00cdSTICA<\/b><\/p>\n<p class=\"p1\">Como se indic\u00f3 en la secci\u00f3n anterior, todos los m\u00e9todos existentes desarrollados para la distribuci\u00f3n comercial no son aplicables en este caso, dada la naturaleza de la funci\u00f3n objetivo que se optimiza. Es necesario desarrollar software espec\u00edfico.<\/p>\n<p class=\"p1\">En esta secci\u00f3n se presenta GPR-CTDP, una heur\u00edstica GRASP con reencadenamiento de trayectorias para el problema en cuesti\u00f3n. GRASP es una metaheur\u00edstica\u00a0bien conocida basada en mecanismos de b\u00fasqueda \u00e1vida y construcci\u00f3n aleatorizada (Feo y Resende, 1995) que se ha utilizado con \u00e9xito para muchos problemas de optimizaci\u00f3n combinatoria, incluyendo CTDP (R\u00edos-Mercado y Fern\u00e1ndez, 2009). Proponemos un GRASP mejorado con reencaminamiento de trayectorias. Naturalmente, se espera que la incorporaci\u00f3n de un mecanismo de b\u00fasqueda sofisticado como PR proporcione soluciones de mucho mejor calidad que las obtenidas mediante la simple b\u00fasqueda local. La heur\u00edstica comprende un nuevo procedimiento de construcci\u00f3n y un mecanismo de PR muy eficaz. El procedimiento de construcci\u00f3n maneja inteligentemente una estrategia para construir territorios simult\u00e1neamente, mientras que el PR nos permite obtener soluciones de mucho mejor calidad que las obtenidas con la b\u00fasqueda local simple. El detalle de los componentes de la heur\u00edstica pueden encontrarse en R\u00edos-Mercado y Escalante (2016).<\/p>\n<p class=\"p2\"><b>Reencadenamiento de trayectorias<\/b><\/p>\n<p class=\"p1\">El reencadenamiento de trayectorias fue originalmente propuesto por Glover y sus colegas como una forma de incorporar estrategias de intensificaci\u00f3n y diversificaci\u00f3n en la b\u00fasqueda tab\u00fa (Glover, 1996). PR consiste en explorar la trayectoria de las soluciones intermedias entre dos soluciones seleccionadas llamadas\u00a0<a href=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2018\/04\/Xs-e1524595805809.png\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"alignnone size-full wp-image-7603\" src=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2018\/04\/Xs-e1524595805809.png\" alt=\"\" width=\"21\" height=\"17\" \/><\/a>\u00a0y <a href=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2018\/04\/Xt-1-e1524595989162.png\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"alignnone size-full wp-image-7605\" src=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2018\/04\/Xt-1-e1524595989162.png\" alt=\"\" width=\"20\" height=\"19\" \/><\/a><span class=\"s3\">\u00a0<\/span>con la hip\u00f3tesis de que algunas de las soluciones intermedias pueden ser mejores que <a href=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2018\/04\/Xs-e1524595805809.png\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"alignnone size-full wp-image-7603\" src=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2018\/04\/Xs-e1524595805809.png\" alt=\"\" width=\"21\" height=\"17\" \/><\/a><span class=\"s3\">\u00a0<\/span>y <a href=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2018\/04\/Xt-1-e1524595989162.png\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"alignnone size-full wp-image-7605\" src=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2018\/04\/Xt-1-e1524595989162.png\" alt=\"\" width=\"20\" height=\"19\" \/><\/a><span class=\"s3\">\u00a0<\/span>(intensificaci\u00f3n) o comparables, pero suficientemente diferentes de <a href=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2018\/04\/Xs-e1524595805809.png\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"alignnone size-full wp-image-7603\" src=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2018\/04\/Xs-e1524595805809.png\" alt=\"\" width=\"21\" height=\"17\" \/><\/a><span class=\"s3\">\u00a0<\/span>y <a href=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2018\/04\/Xt-1-e1524595989162.png\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"alignnone size-full wp-image-7605\" src=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2018\/04\/Xt-1-e1524595989162.png\" alt=\"\" width=\"20\" height=\"19\" \/><\/a><span class=\"s3\">\u00a0<\/span>(diversificaci\u00f3n). Las soluciones intermedias se generan realizando movimientos desde la soluci\u00f3n inicial <a href=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2018\/04\/Xs-e1524595805809.png\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"alignnone size-full wp-image-7603\" src=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2018\/04\/Xs-e1524595805809.png\" alt=\"\" width=\"21\" height=\"17\" \/><\/a><span class=\"s3\">\u00a0<\/span>hasta la soluci\u00f3n gu\u00eda <a href=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2018\/04\/Xt-1-e1524595989162.png\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"alignnone size-full wp-image-7605\" src=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2018\/04\/Xt-1-e1524595989162.png\" alt=\"\" width=\"20\" height=\"19\" \/><\/a>, de tal manera que estos movimientos introducen atributos que est\u00e1n presentes en la soluci\u00f3n gu\u00eda <a href=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2018\/04\/Xt-1-e1524595989162.png\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"alignnone size-full wp-image-7605\" src=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2018\/04\/Xt-1-e1524595989162.png\" alt=\"\" width=\"20\" height=\"19\" \/><\/a>.<\/p>\n<p class=\"p1\">En el contexto de GRASP, PR puede ser considerado como una forma de introducir la memoria en el proceso de b\u00fasqueda. Hasta donde sabemos, el PR no se ha utilizado en el contexto del dise\u00f1o de territorios. En este trabajo se consideran dos variantes de PR hacia adelante-y-hacia atr\u00e1s, llamadas est\u00e1tica y din\u00e1mica, que han demostrado ser muy efectivas en problemas relacionados (Resende <i>et al., <\/i>2010).<\/p>\n<p class=\"p1\">Las denominadas estrategias de PR hacia adelante-y-hacia atr\u00e1s exploran las rutas entre <a href=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2018\/04\/Xs-e1524595805809.png\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"alignnone size-full wp-image-7603\" src=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2018\/04\/Xs-e1524595805809.png\" alt=\"\" width=\"21\" height=\"17\" \/><\/a><span class=\"s3\">\u00a0<\/span>y <a href=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2018\/04\/Xt-1-e1524595989162.png\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"alignnone size-full wp-image-7605\" src=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2018\/04\/Xt-1-e1524595989162.png\" alt=\"\" width=\"20\" height=\"19\" \/><\/a><span class=\"s3\">\u00a0<\/span>de dos maneras diferentes (es decir, de <a href=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2018\/04\/Xs-e1524595805809.png\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"alignnone size-full wp-image-7603\" src=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2018\/04\/Xs-e1524595805809.png\" alt=\"\" width=\"21\" height=\"17\" \/><\/a>\u00a0y <a href=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2018\/04\/Xt-1-e1524595989162.png\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"alignnone size-full wp-image-7605\" src=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2018\/04\/Xt-1-e1524595989162.png\" alt=\"\" width=\"20\" height=\"19\" \/><\/a><span class=\"s3\">\u00a0<\/span>y viceversa). El principal beneficio de estas estrategias es que se pueden generar m\u00e1s y diferentes soluciones, aunque se ha encontrado que hay poca ganancia sobre las estrategias unidireccionales (Ribeiro, Uchoa y Werneck, 2002).<\/p>\n<p>Esto puede deberse a la codicia de los m\u00e9todos de PR habituales, los cuales evalu\u00e1n todas las posibles soluciones que se pueden generar al hacer un movimiento desde una soluci\u00f3n inicial y elegir el movimiento que da como resultado la mejor soluci\u00f3n intermedia. Por lo tanto, estos m\u00e9todos exploran un gran n\u00famero de soluciones y, por ende, el PR hacia adelante no ayuda a mejorar la calidad de las soluciones. En este trabajo seleccionamos movimientos de tal manera que se eval\u00faa un solo movimiento para generar soluciones intermedias. Esta forma de PR es m\u00e1s eficiente a expensas de sacrificar un poco el beneficio de estrategias \u00e1vidas. Los detalles de la implementaci\u00f3n pueden encontrarse en R\u00edos-Mercado y Escalante (2016).<\/p>\n<p><strong>RESULTADOS COMPUTACIONALES<\/strong><\/p>\n<p>En esta secci\u00f3n se presentan los resultados experimentales obtenidos con GPR-CTDP. El m\u00e9todo propuesto\u00a0fue implementado en MATLAB\u00ae. Todos los experimentos se ejecutaron en una estaci\u00f3n de trabajo de 64\u00a0bits con un procesador Corei7 a 3.4 GHz y 8 GB en\u00a0RAM. Para los experimentos utilizamos la base de datos de R\u00edos-Mercado y Fern\u00e1ndez (2009). Se trata de\u00a0instancias generadas aleatoriamente basadas en datos\u00a0de instancias reales. Los conjuntos de datos DS y DT\u00a0se consideran para la experimentaci\u00f3n. El primer conjunto genera los pesos de las BUs a partir de una distribuci\u00f3n uniforme y el segundo utiliza una distribuci\u00f3n\u00a0triangular. Estos conjuntos de datos se describen completamente en R\u00edos-Mercado y Fern\u00e1ndez (2009). Para\u00a0cada uno de los conjuntos de datos DS y DT hay 20\u00a0instancias diferentes de tama\u00f1o <em>n<\/em> = 500 y<em> p<\/em> = 10. Para\u00a0todas las instancias de los conjuntos de datos usamos\u00a0un nivel \u03c4\u00aa\u00a0= 0.05, a \u2208 \u0391. A lo largo de la evaluaci\u00f3n,\u00a0el GRASP se ejecuta con<em> i<\/em>\u00a0max= 500. Basado en la experimentaci\u00f3n preliminar para calibrar los par\u00e1metros algor\u00edtmicos de GPR-CTDP, se utilizan los valores reportados en la tabla I.<\/p>\n<p><a href=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2018\/04\/tabla1-2.png\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"aligncenter size-large wp-image-7584\" src=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2018\/04\/tabla1-2-1024x463.png\" alt=\"\" width=\"1024\" height=\"463\" srcset=\"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2018\/04\/tabla1-2-1024x463.png 1024w, https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2018\/04\/tabla1-2-300x136.png 300w, https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2018\/04\/tabla1-2-768x347.png 768w, https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2018\/04\/tabla1-2.png 1877w\" sizes=\"auto, (max-width: 1024px) 100vw, 1024px\" \/><\/a><\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p><strong>Evaluaci\u00f3n de los procedimientos de construcci\u00f3n y b\u00fasqueda local dentro del marco de GRASP<\/strong><\/p>\n<p>En esta secci\u00f3n se presentan los resultados de los experimentos dise\u00f1ados para evaluar el efecto de los procedimientos de construcci\u00f3n y b\u00fasqueda local. Para ello se aplica la fase de construcci\u00f3n dentro de un marco GRASP, es decir, no se aplica ninguna fase PR en este experimento. Primero aplicamos el GRASP s\u00f3lo con fase de construcci\u00f3n y luego aplicamos el GRASP completo con fases de construcci\u00f3n y b\u00fasqueda local\u00a0(no PR). Para cada ejecuci\u00f3n probamos los dos conjuntos de datos DT y DS.<\/p>\n<p>La tabla II resume el desempe\u00f1o de los procedimientos de construcci\u00f3n y b\u00fasqueda local en todas las instancias de los conjuntos de datos DT y DS. Para el t\u00e9rmino de dispersi\u00f3n (funci\u00f3n objetivo) <em>F(S)<\/em>, se muestra la desviaci\u00f3n relativa entre la soluci\u00f3n obtenida con cada procedimiento y la mejor soluci\u00f3n conocida para cada instancia, RDB =\u00a0<a href=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2018\/04\/best-1-e1524596311678.png\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"alignnone size-full wp-image-7607\" src=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2018\/04\/best-1-e1524596311678.png\" alt=\"\" width=\"200\" height=\"26\" \/><\/a>\u00a0La columna etiquetada como \u201cb\u00fasqueda local\u201d indica que ambas fases (construcci\u00f3n y b\u00fasqueda local) son aplicadas. El t\u00e9rmino<em> G(S)<\/em> representa el grado de infactibliad, es decir, mide qu\u00e9 tanto la soluci\u00f3n <em>S<\/em> se desv\u00eda de las restricciones de balance. Un valor <em>G(S)<\/em>=0 significa que no hay violaci\u00f3n a las restricciones, es decir, es factible. De esta tabla podemos apreciar que el promedio de la suma de las infactibilidades relativas se mantiene bajo en el procedimiento de construcci\u00f3n para ambos\u00a0conjuntos de datos. El procedimiento propuesto es capaz de obtener soluciones aceptables en t\u00e9rminos del grado de satisfacci\u00f3n de las restricciones de balance a pesar de que parte del procedimiento de construcci\u00f3n se basa en un criterio puramente de distancia.<\/p>\n<p><a href=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2018\/04\/tabla2-1.png\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"aligncenter size-large wp-image-7585\" src=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2018\/04\/tabla2-1-1024x339.png\" alt=\"\" width=\"1024\" height=\"339\" srcset=\"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2018\/04\/tabla2-1-1024x339.png 1024w, https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2018\/04\/tabla2-1-300x99.png 300w, https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2018\/04\/tabla2-1-768x254.png 768w, https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2018\/04\/tabla2-1.png 1881w\" sizes=\"auto, (max-width: 1024px) 100vw, 1024px\" \/><\/a><\/p>\n<p>Despu\u00e9s de aplicar la b\u00fasqueda local a las soluciones construidas, la medida de dispersi\u00f3n <em>F(S)<\/em> se mejora ya que muestra una reducci\u00f3n importante en la desviaci\u00f3n relativa con respecto al mejor valor de dispersi\u00f3n. En el caso del conjunto de datos DT, las soluciones obtenidas con b\u00fasqueda local est\u00e1n muy pr\u00f3ximas a las mejores en t\u00e9rminos de dispersi\u00f3n (desviaci\u00f3n media de 1.51%), mientras que para el DS hay mucho m\u00e1s margen de mejora (desviaci\u00f3n media de 14.51%). Para el conjunto de datos DT, la funci\u00f3n objetivo se mejora en promedio en 32.61%, mientras que para el conjunto de datos DS la mejora es de 6.4%. \u00c9stas son diferencias bastante importantes que evidenc\u00edan la eficacia del mecanismo de b\u00fasqueda local propuesto. Es muy importante destacar que la dispersi\u00f3n se mejora al reducir tambi\u00e9n considerablemente <em>G(S).<\/em><\/p>\n<p><strong>GRASP VS. GPR-CTDP<\/strong><\/p>\n<p>En esta secci\u00f3n se presentan los resultados experimentales de las mejoras de las estrategias de PR sobre la implementaci\u00f3n directa de GRASP. La tabla III muestra el rendimiento de GPR-CTDP tanto en la estrategia est\u00e1tica (columnas GPR-ST) como din\u00e1mica (columnas GPR-DY) para los conjuntos de datos DT y DS. En la tabla, se compara el rendimiento de GPR-CTDP cuando se utiliza PR y cuando s\u00f3lo se usa GRASP sin PR. Se muestra la desviaci\u00f3n relativa entre la mejor soluci\u00f3n obtenida con cada m\u00e9todo y la mejor soluci\u00f3n conocida para cada caso.<\/p>\n<p><a href=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2018\/04\/tabla3-1.png\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"aligncenter size-large wp-image-7586\" src=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2018\/04\/tabla3-1-1024x318.png\" alt=\"\" width=\"1024\" height=\"318\" srcset=\"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2018\/04\/tabla3-1-1024x318.png 1024w, https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2018\/04\/tabla3-1-300x93.png 300w, https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2018\/04\/tabla3-1-768x238.png 768w, https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2018\/04\/tabla3-1.png 1887w\" sizes=\"auto, (max-width: 1024px) 100vw, 1024px\" \/><\/a><\/p>\n<p>Como podemos ver, para el conjunto DT, las mejoras obtenidas con PR sobre la b\u00fasqueda local son relativamente peque\u00f1as mas no despreciables. Creemos que este resultado puede ser debido al hecho de que nos estamos acercando al \u00f3ptimo global para este conjunto de datos y puesto que el procedimiento de b\u00fasqueda\u00a0local proporciona soluciones muy competitivas por s\u00ed mismo, las mejoras debidas a PR son muy peque\u00f1as. Sin embargo, es importante enfatizar que todas las soluciones encontradas con GRASP y GPR-CTDP son factibles para este conjunto de datos. Para DT la estrategia de PR est\u00e1tica super\u00f3 la din\u00e1mica por menos de\u00a01% en t\u00e9rminos de la funci\u00f3n objetivo. Para el conjunto DS, las mejoras debidas a PR son mayores. De nuevo, GPR-CTDP con PR est\u00e1tico supera los resultados de la b\u00fasqueda local en un promedio de cerac de 13% en t\u00e9rminos de la funci\u00f3n objetivo, mientras que la estrategia din\u00e1mica supera la b\u00fasqueda local en menos de 1%. La variante est\u00e1tica de PR consigue importantes mejoras en t\u00e9rminos del objetivo de dispersi\u00f3n (<em>F<\/em>(<em>S<\/em>)), al tiempo que reduce el t\u00e9rmino de infactibilidad.<\/p>\n<p><strong>CONCLUSIONES<\/strong><\/p>\n<p>En este trabajo de hemos introducido un nuevo modelo para el CTDP, el cual usa una funci\u00f3n de dispersi\u00f3n basada en el di\u00e1metro en lugar de las tradicionales m\u00e9tricas basadas en centroides. Se dise\u00f1\u00f3 un novel procedimiento constructivo tipo GRASP y se aportaron dos variantes de PR (est\u00e1tica y din\u00e1mica). Todos los componentes de la metaheur\u00edstica fueron ampliamente evaluados en instancias del problema de 5000 BUs. Cabe destacar que los m\u00e9todos exactos apenas resuelven problemas de 50-80 BUs.<\/p>\n<p>Los resultados experimentales mostraron que el procedimiento constructivo propuesto es capaz de generar soluciones de muy buena calidad. Tambi\u00e9n se observ\u00f3 que la b\u00fasqueda local de GPR-CTDP mejora notablemente las soluciones constru\u00eddas en t\u00e9rminos de su calidad (funci\u00f3n de dispersi\u00f3n) y del balance territorial. Los resultados tambi\u00e9n indicaron que ambas estrategias de PR ayudaron en forma impactante a mejorar a\u00fan m\u00e1s la calidad de las soluciones obtenidas con el procedimiento constructivo y la b\u00fasqueda local, con- firmando el excelente desempe\u00f1o de la combinaci\u00f3n GRASP-PR. En particular, se observ\u00f3 que mejores soluciones se obtienen con la versi\u00f3n est\u00e1tica de PR.<\/p>\n<p><strong>AGRADECIMIENTOS<\/strong><\/p>\n<p>Esta investigaci\u00f3n fue apoyada por el Conacyt (apoyos CB-2005-01\/48499-Y, CB- 2011-01\/166397 y CB- 241306), UANL-Paicyt (apoyos CE012-09, IT511-10 y CE728-11) y Promep (apoyo 103.5\/11\/4330).<\/p>\n<p style=\"text-align: right;\">*Universidad Aut\u00f3noma de Nuevo Le\u00f3n.<\/p>\n<p style=\"text-align: right;\">**Instituto Nacional de Astrof\u00edsica, \u00d3ptica y Electr\u00f3nica.<\/p>\n<p style=\"text-align: right;\">Contacto: roger.rios@uanl.edu.mx<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p><strong>REFERENCIAS<\/strong><\/p>\n<p>Elizondo-Amaya, M.G., R\u00edos-Mercado, R.Z., y D\u00edaz, J.A. (2014). A dual bounding scheme for a territory design problem. Annals of Operations Research, 44:193- 205.<\/p>\n<p>Feo, T.A. y Resende, M.G.C. (1995). Greedy randomized adaptive search procedures. J. of Global Optimization, 6(2):109-133.<\/p>\n<p>Glover, F. (1996). Tabu search and adaptive memory programming-Advances, applications, and challenges. En R.S. Barr, R.V. Helgason y J.L Kennington (editors), Interfaces in Computer Science and Operations Research, cap\u00edtulo 1, pp. 1-75. Kluwer, Dordrecht, Holanda.<\/p>\n<p>Kalcsics, J., Nickel, S., y Schr\u00f6der, M. (2005). Towards a unified territorial design approach: Applications, algorithms, and GIS integration. TOP, 13(1):1-56.<\/p>\n<p>Resende, M.G.C., et al. (2010). GRASP and path relinking for the max-min diversity problem. Computers &amp; Operations Research, 37(3):498-508.<\/p>\n<p>Ribeiro, C.C., Uchoa, E., y Werneck, R.F. (2002). A hybrid GRASP with perturbations for the Steiner problem in graphs. INFORMS J. on Computing, 14(3):228-246.<\/p>\n<p>R\u00edos-Mercado, R.Z., y Escalante, H.J. (2016). GRASP with path relinking for commercial districting. 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Annals of Operations Reseach, 199(1):343-360.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p style=\"text-align: right;\">Recibido: 8 de septiembre de 2017<\/p>\n<p style=\"text-align: right;\">Aceptado: 13 de octubre de 2017<\/p>\n<p class=\"p1\">\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>*Roger Z. R\u00edos Mercado*, Hugo Jair Escalante Balderas** CIENCIA UANL \/ A\u00d1O 21, No. 87 enero-febrero 2018 RESUMEN Dado un conjunto de unidades geogr\u00e1ficas con informaci\u00f3n conocida de n\u00famero de clientes, demanda de producto, carga de trabajo y localizaci\u00f3n espacial, el problema bajo estudio consiste en encontrar una divisi\u00f3n o partici\u00f3n de las mismas en conjuntos (denominados territorios o distritos) [&#8230;]<\/p>\n","protected":false},"author":4,"featured_media":7602,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_monsterinsights_skip_tracking":false,"_monsterinsights_sitenote_active":false,"_monsterinsights_sitenote_note":"","_monsterinsights_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[27,1],"tags":[],"class_list":["post-7578","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-investigacion","category-uncategorized"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/7578","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/users\/4"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcomments&post=7578"}],"version-history":[{"count":3,"href":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/7578\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":7609,"href":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/7578\/revisions\/7609"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/media\/7602"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fmedia&parent=7578"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcategories&post=7578"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Ftags&post=7578"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}