Problema de ruteo de helicópteros para el transporte de pasajeros y/o carga

Abstract

La exploración petrolera requiere de una gran movilización de personal en zonas de difícil acceso, lo que implica una gran inversión económica para realizar proyectos de exploración. Se desea transportar una cantidad de personas y/o cargas (cuyos pesos son conocidos) para que realicen diferentes tareas de exploración o envío de diferentes artefactos especializados. Para cada pasajero y/o carga se especifica el lugar de recojo (lugar en donde se aborda el helicóptero) y el lugar de destino. Debido al difícil acceso de vehículos terrestres en la zona, se opta por utilizar transporte aéreo con helicópteros que operan con capacidad de carga máxima y horas máxima de vuelo, además los helicópteros inician y terminan sus recorridos en el lugar base fijado para su posterior revisión técnica y carga de combustible. Para dicho problema proponemos un modelo de optimización entero mixto (MIP), tomando en cuenta el tiempo máximo de vuelo, la carga máxima que puede transportar cada helicóptero, con una flota heterogénea de helicópteros, y con una función objetivo que maximiza la cantidad de personal y/o carga transportada y al mismo tiempo minimiza el recorrido realizado por cada helicóptero. Este modelo propuesto será comparado computacionalmente con los modelos de recojo y entrega propuestos en los artículos [Gansterer et al., 2017] y [Gansterer and Hartl, 2016]. Tomando datos reales en una zona de exploración petrolera en el valle del río Vilcanota en Perú, el modelo propuesto es ejecutado para diferentes instancias, en el lenguaje de programación Julia 1.5.3 con un solver comercial de licencia académica Gurobi 9.1.1. Y finalmente se aplica la heurística Fix and Relax al modelo propuesto, con las que se generan los números de pasos o saltos adecuados que necesita cada helicóptero. Estos saltos adecuados son aplicados a una variante del modelo propuesto, con las que se obtiene un mejor desempeño computacional del modelo propuesto.

Oil exploration requires a large mobilization of personnel in areas of difficult acces, which implies a large economic investiment to carry out exploration projects . It is desired to transport a number of people and/or loads (whose weights are known) to perform different exploration tasks or send different specialized artifacts. For each passenger and/or cargo, the pick-up point (place where the helicopter is boarded) and the destination are specified. Due to the difficult acces of land vehicles in the area, it is decided to use air transport with helicopters that operate with maximum load capacity and maximum flight hours, in addition, the helicopters begin and end their routes at the base place set for its subsequent technical review and fuel loading. For this problem we propose a mixed integer optimization model (IOM), taking into account the maximum flight time, the maximum load that each helicopter can transport,with a heterogeneous fleet of helicopters, and with a function objetive that maximizes the number.of personnel and/or cargo transported and at the same time minimizes the route taken by each helicopter. This proposed model will be computationally compared with the pickup and delivery models proposed in the articles [Ganterer et al., 2017] and [Gansterer and Hartl, 2016]. Taking real data in an oil exploration zone in the Vilcanota river valley in Peru, the proposed model is executed for different instances, in the Julia 1.5.3 programing languaje with a commercial solver of academic license Gurobi 9.1.1. And finally, the Fix and Relax heuristic is applied to the proposed model, with which the appropriate number of steps or jumps needed by each helicopter are generated. These adequate jumps are appied to a variant of the proposed model, with which a better computational performance of the proposed model is obtained.