MODELOS PARA SISTEMAS DE LOGÍSTICA URBANA: Retos y Oportunidades Jaume Barceló [email protected]Dept. d’Estadística i Investigació Operativa / inLabFIB Universitat Politècnica de Catalunya UPC-Barcelona TECH LOGISTICS BASE LOGISTICS BASE CEDM City Distribution Terminal City Distribution Terminal
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Modelos para sistemas de logística urbana: retos y oportunidades
Modelos para sistemas de logística urbana: retos y oportunidades
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REFLEXIONES SOBRE LOS RETOS Y LAS OPORTUNIDADES DE ACTUACIÓN EN LOGÍSTICA URBANA:
LO QUE EL inLab FIB PUEDE OFRECER• Puntos de Partida
– El informe para el ATM sobre “DESPLEGAMENT DEL PDM: ACTUACIONS ESTRATÈGIQUES AL SECTOR DE MERCADERIES A L’ÀMBIT DE LA REGIÓ METROPOLITANA DE BARCELONA”
– La participación de Grups de Recerca integrados en inLab FIB en Proyectos Europeos del Programa INTERREG IIIB MEDOCCMEROPE (Estudio de factibilidad y diseño del CDEM: Centro Ecologico Distribuzione Merci, Lucca), SESTANTE, MATAARI, CITY PORTS
– Los proyectos de investigación propios sobre:A Microscopic Traffic Simulation Based Decision Support System For Real-Time Fleet Management Combination of Vehicle Routing Models and Dynamic Traffic
Simulation for City Logistic Applications
inLabFIB-Presentación Jornada ICIL 3
DIAGNÓSTICOS E IDEAS FUERZA (I):COORDINAR EL URBANISMO CON LA MOVILIDAD
– Necesidad de adecuación de las normativas urbanas a la movilidad generada por las mercancías.
– Reducción del impacto de la distribución urbana de bienes y servicios sin afectar al suministro a personas y empresas.
– Contribuir a la fluidez del tráfico y al uso eficiente de las infraestructuras
– Replanteamiento del modelo urbano en lo que concierne a las ubicaciones de los usos residenciales, comerciales, terciarios, etc.
– Necesidad de tener en cuenta que la distribución capilar es la última fase de una cadena logística cuya incidencia afecta no sólo al área urbana, sino también las metropolitanas e interurbanas
ADECUACIÓN DE LAS NORMATIVAS URBANAS A LA MOVILIDAD GENERADA POR LAS MERCANCÍAS
PLANTAMIENTOS QUE TENGAN EN CUENTA LAS INTERACCIONES ENTRE ACTORES
inLabFIB-Presentación Jornada ICIL 4
Operadores de Transporte Flotas & Conductores
Administración Local
Clientes &Puntos de Entrega
Condiciones de Suministro & Contratos
Regulaciones del SuministroRegulacio
nes del S
uministro
• Routing & Scheduling de la Flota• Tiempos y condiciones de servicio• Ventanas de tiempo para el servicio
• Restriciones de acceso a las zonas urbanas• Sistemas de control de accesos• Regulaciones de Carga/Descarga• Puntos de Carga/Descarga• Regulaciones sobre vehículos• Políticas medioambientales
inLabFIB-Presentación Jornada ICIL 5
LA DISTRIBUCIÓN CAPILAR COMO ÚLTIMA FASE DE UNA CADENA LOGÍSTICA (I)
Fuentes: H.R. Lourenço, Logistics Management, UPF y City Freight, Inter and Intra City Freight Distribution
Supplier
Supplier’s Supplier
Manufacturer
Wholesaler/Distributor
Retailer
“City Logistics is the process of totally optimizing the logistics and transport activities by private companies in urban areas while considering the traffic environment, traffic congestion and energy consumption within the framework of a market economy”.
Taniguchi et al., 2001
Last-mile logistics
•- clientCITY AREA
Consumer
SUPPLY CHAIN
LA DISTRIBUCIÓN CAPILAR COMO ÚLTIMA FASE DE UNA CADENA LOGÍSTICA (II)
Supplier
Forwarder and transhipment company
Long distance companyPrivate Transport
Receiver
Forwarder and transhipment company
Local transport company
Local transport company
6inLabFIB-Presentación Jornada ICIL
Los modelos de la Logística Urbana han de tener en cuenta una Doble Interacción
Las actividades de la distribución capilar tienen un impacto en la congestiónEs necesario incluir los efectos de las actividades de distribución y recogida de la Logística Urbana en el tráfico urbano
Las actividades de la Logística Urbana están afectadas por la congestión Las restricciones operacionales en los modelos de rutas para la optimización de modelos logísticos han de tomar en consideración los efectos de la congestión y sus variaciones temporales
LOGÍSTICA URBANACONGESTIÓN DEL TRÁFICO
URBANO E IMPACTOS MEDIO AMBIENTALES
CONTRIBUIR A LA FLUIDEZ DEL TRÁFICO Y AL USO EFICIENTE DE LAS INFRAESTRUCTURAS
7inLabFIB-Presentación Jornada ICIL
inLabFIB-Presentación Jornada ICIL 8
REDUCCIÓN DEL IMPACTO DE LA DISTRIBUCIÓN URBANA DE BIENES Y SERVICIOS SIN AFECTAR AL SUMINISTRO A PERSONAS Y EMPRESAS.
• Tener en cuenta las restricciones espaciales– Microestructura urbana– Limitaciones de acceso de vehículos– Entregas/Recogidas de pequeñas cantidades– Alta densidad de puntos de carga/descarga
• Infraestructura de tráfico• Sensibilidad Medioambiental
– Papel creciente de las flotas de vehículos pequeños especializados ( (“green vehicles”, vehículos eléctricos….)
– Bajos niveles de automatización, criticidad del rol humano– Altos costes operacionales
• Es crítica la optimización de las operaciones para minimizar el número de vehículos, los kilómetros recorridos, los tiempos muertos…
• Tener en cuenta el papel creciente de las estrategias colaborativas
inLabFIB-Presentación Jornada ICIL 9
REPLANTEAMIENTO DE MODELOS DE LOCALIZACIÓN DE CENTROS DE SERVICIO:
PLATAFORMAS LOGÍSTICAS / TERMINALES URBANOS
CITY
Customers
Goods DistributionCentre
(City Terminal)
Strategic Decision:Where Locate the City
Terminal?
Operations:Consolidation
Shared Vehicles
Location ModelsCandidate Locations Land Use, Planning
Decision
City Terminal 2
Routing and Scheduling
Vehicles VRP Models
REPLANTEAMIENTO DE MODELOS DE LOCALIZACIÓN DE CENTROS DE SERVICIO
inLabFIB-Presentación Jornada ICIL 10
Terminal / Plataforma Urbana de Nivel 2
Terminal Local ) de Nivel 3 (abierto día n,cerrado día m)Terminal Local de Nivel 3 (cerrado día n, abierto día m)
Vehículos del Nivel 3 (día n)
Vehículos del Nivel 2 (día n)
Servicio Directo (día n)
Clientes/Puntos de entrega o recogida (día n)
Zona Urbana (p.e. distrito)
Vehículos del Nivel 3 (día m)
Vehículos del Nivel 2 (día m)
Clientes/Puntos de entrega o recogida (día m)Clientes/Puntos de entrega o recogida (días n y m)
Terminal Local de Nivel 3 (abierto días n y m)
inLabFIB-Presentación Jornada ICIL 11
RUTAS DINÁMICAS• Ventajas
• Minimizan el uso de los vehículos optimizando la carga transportada• Permiten optimizar el tiempo utilizado y la distancia recorrida• Optimizan el coste integral del servicio
• Inconvenientes• Requieren un sistema informático más complejo para planificarlas• Es necesario introducir muchas variables (horarios de clientes,
restricciones horarias, tiempos de conducción y descanso de los conductores, etc.)
• Es necesario actualizar sistemáticamente estas variables puesto que con frecuencia cambian con el tiempo
• El sistema genera más incertidumbres en la actividad que realizará diariamente cada transportista
INTEGRACIÓN DE LA TECNOLOGÍA EN UN SISTEMA DE GESTIÓN DE FLOTAS EN TIEMPO-REAL
inLabFIB-Presentación Jornada ICIL 14
Políticas de Aceptación de Cargas
• Nuevos pedidos• Demandas insatisfechas• Condiciones de Tráfico• Disponibilidad de la Flota
INFORMACIÓN EN TIEMPO REAL
Plan Operacional Inicial
Dynamic Router and Scheduler
Plan Operacional Dinámico
Demanda de Servicios Conocida/Predicha
Disponibilidad de Conductores/Vehículos
Conocida/Predicha
Pool de Servicios Aceptados
Demanda Inicial y Especificaciones de la Flota
SISTEMA DE AYUDA A LA TOMA DE DECISIONES PARA LA GESTIÓN DINÁMICA DE FLOTAS
Routing and Scheduling
Module
Hipótesis:• Las Flotas están equipadas con tecnologías AVL (GPS+GPRS)• Se dispone de un Sistema de Información de Tráfico en Tiempo-Real
Objetivo:Implantación de un Sistema de Ayuda a la Toma de Decisiones para “Dynamic Routing and Scheduling”
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PEDIDO DE UN NUEVO CLIENTE
inLabFIB-Presentación Jornada ICIL
En Tránsito
En Tránsito
En Servicio
En Servicio
Nuevo Cliente
1
23
4
Desocupados (En espera de asignación de
Servicio)
inLabFIB-Presentación Jornada ICIL 16
Dynamic Routing and Scheduling Module
DEPOT
P1
P5P2
D2
D4 P4
D3
D5
D1
P3
1. Initial fleet scheduling2. Perform routes while tracking vehicles3. New customer pair call is received at time t
P6
D6
4. Check each vehicle position, status and travel time at time t
IN SERVICE
IN SERVICE
IN TRANSIT
5. Recalculate routes
IDLE
6. Execute new routing plan
inLabFIB-Presentación Jornada ICIL 17
RECOGIDA DE DATOS DE MÚLTIPLES FLOTAS Y SUMINISTRO DE INFORMACIÓN DESDE UN CENTRO VIRTUAL DE SERVICIOS LOGÍSTICOS
….…… ….……
Datos GPS
Datos GPS
Datos GPS
Datos GPS
Datos GPS
Datos GPS
Información Rutas, servicios…
Información Rutas, servicios…
Información Rutas, servicios…
Información Rutas, servicios…
Información Rutas, servicios…
Información Rutas, servicios…
CENTRO VIRTUAL DE SERVICIOS LOGÍSTICS
PROVEEDOR DE SERVICIOS
A
PROVEEDOR DE SERVICIOS
F
PROVEEDOR DE SERVICIOS
Q
Flota 1 n1 vehículos
Flota j nj vehículos
….. Flota k nk vehículos
Flota m nm vehículos
….. Flota p np vehículos
Flota q nq vehículos
…..
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Llegada vehículo al cliente
Cambios en tiempos
recorrido
Retraso en inicio servicio
MÓDULO DE SEGUIMIENTO DE VEHÍCULOS Y DETECCIÓN
DE EVENTOS
NUEVO PLAN OPERACIONALPedido de un
nuevo cliente
Anulación de un Servicio
Avería de un vehículo
Cambio límites ventanas tiempo
EV
EN
TO
S E
XT
ER
NO
SE
VE
NT
OS
IN
TE
RN
OS
MONITORIZACIÓN DINÁMICA DE EVENTOS
INTERNOS
DYNAMIC ROUTER AND SCHEDULER
MODELOS DE RUTAS DE VEHÍCULOS Y
METAHEURÍSTICAS
Estrategias Reactivas• Uno a Uno• Pooling
Estrategias preventivas• Prelocalización
de Vehículos
Estrategias de Espera• Drive-First• Wait-First
• Combinadas
ESTRATEGIAS DE SOLUCIÓN
SISTEMA DE SOPORTE A LA DECISIÓNGESTIÓN DE FLOTAS EN TIEMPO REAL
inLabFIB-Presentación Jornada ICIL
MODELOS DE RUTAS DE VEHÍCULOS
VRPTW PDPTW
Metaheurística Adaptada al Problema
PRO
BLEM
A A RE
SOLV
ER
MÉT
OD
O
DE
SOLU
CIÓ
N
ESCENARIO TEST
inLabFIB-Presentación Jornada ICIL
43
72
40
44
71
67
4139 65
57
5070
6861
51
69
5949 60
38
45 42
5253
6362
64
4647
54
48
55 56
66
58
< 20
> 80
20 to 40
40 to 60
60 to 80
Retailing
Groceries
Restaurants & Bars
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NIVELES DE SERVICIO PARA DIFERENTES ESTRATEGIAS
inLabFIB-Presentación Jornada ICIL
Random Locations
Clustered Locations
0.80
0.85
0.90
0.95
1.00
Narrow Wide
Serv
ice
Leve
l
None After Service Every 10 mins
0.86
0.88
0.90
0.92
0.94
0.96
0.98
1.00
Narrow Wide
Serv
ice
Leve
l
None After Service Every 10 mins
0.910.920.930.940.950.960.970.980.991.00
Random Clustered
Serv
ice
Leve
lAfter service Every 10 minutes Every 5 minutes
Narrow Time Windows(Evaluation of Feasibility Every 5 mins)
SL = Orders fulfilled / Total orders
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inLabFIB-Presentación Jornada ICIL 21
IMPLICATIONS IN TRAVEL TIMES AND NUMBER OF VEHICLES
Customer Distribution
Time Windows
Feasibility Evaluation
Final Routes
Total Travel Time (secs)
Service Level
Random Narrow None 5.0 21,687.5 90.8%Random Narrow After service 5.3 22,002.2 94.2%Random Narrow Every 10 minutes 5.8 22,525.8 94.6%Random Narrow Every 5 minutes 6.3 24,366.2 97.6%Random Wide None 4.0 12,147.3 87.9%Random Wide After service 5.1 14,255.0 98.8%Random Wide Every 10 minutes 5.4 14,650.9 99.4%Clustered Narrow None 4.0 19,995.3 91.0%Clustered Narrow After service 4.7 22,323.0 94.5%Clustered Narrow Every 10 minutes 5.3 23,383.0 95.9%Clustered Narrow Every 5 minutes 5.9 24,313.9 97.8%Clustered Wide None 4.0 11,092.9 93.9%Clustered Wide After service 4.2 11,822.8 98.5%Clustered Wide Every 10 minutes 5.1 12,495.7 99.5%
• Service level is improved with the cost of additional travel time and number of vehicles used• In practice, some companies are willing to pay the cost in order to reduce service failure