【报道】京东2018GOC算法大赛

【报道】京东2018GOC算法大赛

文章作者:运筹OR帷幄
责任编辑:李优,博士,2016年毕业于天津大学,后于中科院过程所完成博士后研究工作,现供职于科大讯飞进行算法开发工作,研究方向为系统建模与优化
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前言

快速而精密运营的物流产业是人们享受到便捷的互联网购物体验的基础,随着社会集约化的深入发展物流企业如何在满足各种限制条件下实现物流降本增效显得尤为重要。近年来迅速发展的京东就非常重视通过算法优化物流方案,同时实现高效和节约。为寻找更优秀解决方案和培养专业人才,京东以其物流数据(脱敏后)为基础,京东物流及京东Y事业部承办的全球运筹优化挑战赛(GOC)于5月28号启动,旨在集结全球领域顶尖人才,目前共同探索基于供应链真实场景的解决方案。


京东运筹算法大赛(GOC)简介

本次大赛是全球首个聚焦于智慧物流、智慧供应链两大无界零售基础设施的顶级运筹优化赛事,参赛队伍需要根据问题巧妙设计高性能运筹优化算法,输出高质量的求解结果。同时,希望参赛队伍能通过本次比赛,探究大规模车辆路径问题求解方法,为电商用户提供更简单、快捷的物流体验。

全球运筹优化挑战赛(GOC)从2018年5月28启动初赛,7月进入复赛,9月底进入决赛答辩。两道赛题根据参赛选手或队伍历史提交最优成绩(刷榜)每日产生名次排名,分别形成排行榜。

京东集团高级副总裁马松表示:“京东致力于成为一家真正的技术和创新驱动的企业,利用技术使零售效率更高,成本更低,用户体验更好。我们举办中国大数据算法大赛,正是希望借助这一舞台,激发算法创新、释放数据价值,引爆新生代的技术力量,为实际业务落地提供更多创新、卓越的算法模型和思路,也为中国零售行业变革挖掘更多优秀的技术人才和中坚力量。”

中国信息通信研究院云计算与大数据研究所所长何宝宏认为:“本次中国大数据算法大赛从产业界实际需求出发,以产出实际应用成果为导向,面向企业经营活动中遇到的实际问题,挖掘优秀算法思路,辅助决策,优化流程,提升价值。”



竞赛场景与试题

大赛将提供基于京东真实场景的用户订单、仓储与物流的海量数据、算法库和模型(脱敏),参赛队伍需要通过大数据分析和优化算法,寻求最优解决方案。大赛共设置两道赛题:

1. 仓储网络智能库存管理

基于京东区域仓与前置仓的两级仓库网络,根据历史数据对各仓库服务区域的销量进行预测,并通过运筹优化算法,制定补货与调拨政策,降低库存与缺货成本,准确地预测不同地区对商品的需求,将顾客需要的货品配置到最合适的仓库,并在保障时效的前提下降低运营成本。

2. 城市物流运输车辆智能调度。

“城市物流运输车辆智能调度”,可溯源于京东的真实业务场景,具体为京东物流城市A的城配物流中心B目前平均每天为分布在本城区的1000余个客户提供城市配送服务,服务对象为B2B或者大宗商品客户,运力资源充足,期望综合各种因素使得综合成本(包括运输成本、等待成本、充电成本和固定使用成本)最低。参赛者需要使用京东提供的数据,巧妙设计高效算法求解上述问题。评测算法将针对参赛者提交的结果,计算得分。

关于“城市物流运输车辆智能调度”,该问题属于运筹优化的路径规划问题,题目要求综合成本最少,综合成本是运输成本,等待成本, 充电成本和固定成本的总和,即为目标函数。对于约束条件,这里有VRP中常见的最大容量约束、时间窗口约束、混合车辆约束、多循环约束、带充电站的电车里程约束。

建模完成后需要调用求解工具或者设计算法去求解问题。但该类问题的规模大,约束复杂。针对规模大的情况,可分区规划,问题规模降低,求解的速度会加快。但有时分配不合理得到的解就会比较差。复杂的约束要充分校验,避免出错。本题车辆数不限,经过测算有可行解。仔细阅读上述题目,目标中考虑了等待成本,这也说明了,车辆在途的等待是可以的,但要花成本,因此,这不仅是个路径规划问题,时间的合理安排也能减少成本。


运筹学模型和算法

路径规划问题往往需要被转化为线性和整数规划问题,然后进行求解。线性整数规划问题的一般形式为:

min obj

s.t. Ax=b

x>=0, x € Z U x € R

一般的只需要将以上数学形式通过编程的方法转化为数学模型即可,例如gurobi和cplex就有多种语言的接口,方便建立模型。

我们曾写过一篇关于线性整数规划的简介,深入浅出地分析了其原理和常用方法。

zhuanlan.zhihu.com/p/27

我们也总结了多种求解器,请参考本公众号的往期文章。

zhuanlan.zhihu.com/p/40

在求解路径规划问题时有时也会需要启发式算,启发式算法的优点是算法工作人员能够对求解器有更全面的控制,但写出一个具有较好可行性和效果的启发式算法也需要付出巨大的工作量。而且启发式算法通常是以问题为导向的(Problem Specific),也就是说,没有一个通用的框架,每个不同的问题通常设计一个不同的启发式算法,通常被用来解组合优化问题。

zhuanlan.zhihu.com/p/30


大赛决赛正在进行中

目前大赛决赛正在激烈角逐中,详细进展可在JDATA主页上查询相关详细信息。

jdata.jd.com/activity/g


结语

京东认为下一个10年到20年,零售业将迎来第四次革命。这场革命改变的不是零售,而是零售的基础设施。随着消费者需求的升级,供应链和物流系统的效率和柔性也面临着新的挑战,全球正悄然酝酿着一场变革。智慧物流和智慧供应链作为两大无界零售基础设施,在可塑化、智能化、协同化上都亟待寻求运筹优化技术的突破。在可预见的未来,运筹优化技术将显著改变世界,与新零售一起,使我们的生活更加美好。

关注运筹优化领域的发展,敬请关注【运筹OR帷幄】公众号,参与到覆盖全球运筹学华人学者圈的交流讨论中。


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发布于 2018-10-10

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