Modelos para sistemas de logística urbana: retos y oportunidades

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Modelos para sistemas de logística urbana: retos y oportunidades

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  • Acerca del funcionamiento del seguimiento de vehículos por GPS
  • Esquema de Reagan sobre operaciones dinámicas en flotas de vehículosPor otro lado, tenemos también la propuesta de Reagan que plantea un esquema general para las operaciones dinámicas de una flota de vehiculos.En primer lugar, tenemos una demanda de servicio que es conocida o prevista y por otro una disponibilidad de vehículos que también será conocida o al menos prevista. Esta información inicial sobre la demanda se usa para determinar un plan de operaciones para la flota al principio del periodo de planeación. Sin embargo, durante este tiempo, puede haber nuevas demandas, fallas en el servicio, cambios en las condiciones de la red de tráfico o disponibilidad de la flota. Los autores definen entonces un generador dinámico que reasigna o redefine las rutas de los vehiculos cambiando el plan operacional inicial.
  • Sistema de Soporte a la Decisión propuesto.En este gráfico, exponemos el sistema de soporte a la decisión propuesto para la administración de flotas de vehiculos en tiempo real. Basicamente, es una extensión de los esquemas expuestos anteriormente.El sistema parte de un plan operacional inicial el cual es modelado utilizando AIMSUN NG. Con la ayuda de esta misma herramienta, podremos por un lado generar modelos probabilisticos para los eventos externos y por otra, monitorear lo que suceda con los eventos internos. La ocurrencia de algun evento externo dispara la aplicación de un algoritmo del Dynamic Router and Scheduler, el cual consiste básicamente en una base de algoritmos de inserción, técnicas de búsqueda local y la implementación de un Tabu Search, como método de optimización.Los eventos internos son monitoreados por un herramienta que denominamos Internal Events Dynamic Monitoring, que de acuerdo a cierto parámetros, disparará o no el recálculo de rutas utilizando el Dynamic Router and Scheduler. En ambos casos, el sistema considera la definición de diferentes estrategias de resolución, que incluyen reactivas (uno a uno o hacer un pooling), estrategias preventivas (como relocalización de vehículos) y estrategias para minimizar los tiempos de espera.Si el sistema dinámico de ruteo determina un cambio en el plan, este se convierte y se renvían las nuevas indicaciones a AIMSUN NG, el cual continua la simulación de la flota de vehiculos y su interacción con el tráfico urbano.
  • Modelos para sistemas de logística urbana: retos y oportunidades

    1. 1. CEDM City Distribution Terminal City Distribution Terminal MODELOS PARA LOGISTICS BASE SISTEMAS DE LOGÍSTICA URBANA:Retos y Oportunidades Jaume Barceló jaume.barcelo@upc.eduDept. d’Estadística i Investigació Operativa / inLabFIB Universitat Politècnica de Catalunya UPC-Barcelona TECH
    2. 2. 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 MEDOCC MEROPE (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 2
    3. 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 inLabFIB-Presentación Jornada ICIL 3
    4. 4. ADECUACIÓN DE LAS NORMATIVAS URBANAS A LA MOVILIDAD GENERADA POR LAS MERCANCÍAS  PLANTAMIENTOS QUE TENGAN EN CUENTA LAS INTERACCIONES ENTRE ACTORES Operadores de Transporte Clientes & Flotas & Conductores Puntos de Entrega Condiciones de Suministro & Contratos • 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 Administración Local 4 ICIL
    5. 5. LA DISTRIBUCIÓN CAPILAR COMO ÚLTIMA FASE DE UNA CADENA LOGÍSTICA (I)Fuentes: H.R. Lourenço, Logistics Management, UPF y City Freight, Inter and IntraCity Freight Distribution inLabFIB-Presentación Jornada ICIL 5
    6. 6. LA DISTRIBUCIÓN CAPILAR COMO ÚLTIMA FASE DE UNA CADENA LOGÍSTICA (II) Supplier’s Supplier “City Logistics is the process of totally optimizingS the logistics and transport activities by privateU Supplier companies in urban areas while considering the traffic environment, traffic congestion and energyP consumption within the framework of a market ManufacturerP economy”.L Wholesaler/Distributor Taniguchi et al., 2001Y Supplier Retailer Last-mile logistics Local transport companyC ConsumerH Forwarder and transhipment companyA Private Transport Long distance companyI Forwarder and transhipment companyN Local transport company •- client Receiver CITY AREA inLabFIB-Presentación Jornada ICIL 6
    7. 7. CONTRIBUIR A LA FLUIDEZ DEL TRÁFICO Y AL USO EFICIENTE DE LAS INFRAESTRUCTURASLos modelos de la Logística Urbana han de tener en cuenta una Doble Interacción Las actividades de la distribución capilar tienen un impacto en la congestión Es necesario incluir los efectos de las actividades de distribución y recogida de la Logística Urbana en el tráfico urbano CONGESTIÓN DEL TRÁFICO LOGÍSTICA URBANA URBANO E IMPACTOS MEDIO AMBIENTALES 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 inLabFIB-Presentación Jornada ICIL 7
    8. 8. REDUCCIÓN DEL IMPACTO DE LA DISTRIBUCIÓN URBANA DE BIENES YSERVICIOS 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 8
    9. 9. REPLANTEAMIENTO DE MODELOS DE LOCALIZACIÓN DE CENTROS DE SERVICIO:PLATAFORMAS LOGÍSTICAS / TERMINALES URBANOS CITY Routing and Goods Distribution Scheduling Centre Vehicles (City Terminal) VRP Models Operations: Consolidation Shared Vehicles Strategic Decision: Where Locate the City Terminal?  Location Models Candidate Locations Customers  Land Use, Planning Decision City Terminal 2 inLabFIB-Presentación Jornada ICIL 9
    10. 10. REPLANTEAMIENTO DE MODELOS DE LOCALIZACIÓN DE CENTROS DE SERVICIO Clientes/Puntos de entrega o recogida (día n) Zona Urbana (p.e. distrito) Clientes/Puntos de entrega o recogida (día m) Clientes/Puntos Vehículos del Nivel 3 (día n) de entrega o recogida (días n y m) Vehículos del Nivel 3 (día m) Terminal Local ) de Nivel 3 (abierto día n, Vehículos del Nivel 2 (día n) cerrado día m) Vehículos del Nivel 2 (día m) Terminal Local de Nivel 3 (cerrado día Terminal / Plataforma n, abierto día m) Urbana de Nivel 2 Servicio Directo (día n) Terminal Local de Nivel 3 (abierto días ICILy m) 10 inLabFIB-Presentación Jornada n
    11. 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 inLabFIB-Presentación Jornada ICIL 11
    12. 12. GESTIÓN DE FLOTAS EN TIEMPO REAL Datos: Datos: posición, estado posición, estado … … Información, rutas, d Información, rutas, d ecisiones gestión.. ecisiones gestión.. inLabFIB-Presentación Jornada ICIL 12
    13. 13. INTEGRACIÓN DE LA TECNOLOGÍA EN UN SISTEMA DE GESTIÓN DE FLOTAS EN TIEMPO-REALSeguimientopor GPS Sistema de GestiónSistemas Información de Flotas en Tiempode Tráfico RealSistemas deInformaciónGeográfica inLabFIB-Presentación Jornada ICIL 13
    14. 14. SISTEMA DE AYUDA A LA TOMA DE DECISIONES PARA LA GESTIÓN DINÁMICA DE FLOTAS Disponibilidad de Demanda de Servicios Políticas de Aceptación Conductores/Vehículos Conocida/Predicha de Cargas Conocida/Predicha Pool de Servicios Aceptados Demanda Inicial y Especificaciones de la Flota Hipótesis: Routing and • Las Flotas están equipadas con Scheduling tecnologías AVL (GPS+GPRS) Module • Se dispone de un Sistema de Información de Tráfico en Plan Operacional Inicial Tiempo-RealINFORMACIÓN EN TIEMPO REAL Objetivo:• Nuevos pedidos Dynamic Router Implantación de un Sistema de• Demandas insatisfechas and Scheduler• Condiciones de Tráfico Ayuda a la Toma de Decisiones• Disponibilidad de la Flota para “Dynamic Routing and Plan Operacional Scheduling” Dinámico inLabFIB-Presentación Jornada ICIL 14
    15. 15. PEDIDO DE UN NUEVO CLIENTE En TránsitoEn Servicio 3 Nuevo 2 Cliente En Tránsito 4 1 Desocupados (En espera de En Servicio asignación de Servicio) 15 inLabFIB-Presentación Jornada ICIL
    16. 16. Dynamic Routing and Scheduling Module6. Execute newvehicle position, statusat time t time at time t1. Initial fleet routes plan 4. Check each routing5. Recalculate schedulingtracking vehicles travel3. New customer pair call is received and 2. Perform routes while IDLE P3 P2D P5EP IN TRANSIT D6O D3 D2T IN SERVICE D5 D4 P4 P6 D1 P1 IN SERVICE inLabFIB-Presentación Jornada ICIL 16
    17. 17. RECOGIDA DE DATOS DE MÚLTIPLES FLOTAS Y SUMINISTRO DEINFORMACIÓN DESDE UN CENTRO VIRTUAL DE SERVICIOS LOGÍSTICOS CENTRO VIRTUAL DE Datos SERVICIOS GPS LOGÍSTICS Información Datos Información Datos Rutas, servicios… Información GPS Rutas, servicios… GPS Rutas, servicios… PROVEEDOR DE PROVEEDOR DE PROVEEDOR DE SERVICIOS ….…… SERVICIOS ….…… SERVICIOS Q A F Datos Información Datos Información Datos Información GPS Rutas, servicios… GPS Rutas, servicios… GPS Rutas, servicios… Flota 1 n1 Flota j nj Flota k nk Flota m nm Flota p np Flota q nq ….. ….. ….. vehículos vehículos vehículos vehículos vehículos vehículos inLabFIB-Presentación Jornada ICIL 17
    18. 18. SISTEMA DE SOPORTE A LA DECISIÓNMÓDULO DE SEGUIMIENTO GESTIÓN DE FLOTAS EN TIEMPO REALDE VEHÍCULOS Y DETECCIÓN ESTRATEGIAS DE SOLUCIÓN DE EVENTOS Estrategias Reactivas • Uno a Uno NUEVO PLAN • Pooling Pedido de un OPERACIONAL nuevo cliente Estrategias preventivasEVENTOS EXTERNOS • Prelocalización Anulación de de Vehículos un Servicio Estrategias de Espera Cambio límites DYNAMIC ROUTER • Drive-First ventanas tiempo AND SCHEDULER • Wait-First • Combinadas Avería de un vehículo MODELOS DE RUTAS DE VEHÍCULOS Y A RESOLVER MODELOS DE RUTAS DE PROBLEMA METAHEURÍSTICAS VEHÍCULOSEVENTOS INTERNOS Llegada vehículo al cliente VRPTW PDPTW Retraso en MÉTODO DE SOLUCIÓN inicio servicio MONITORIZACIÓN Cambios en DINÁMICA DE EVENTOS Metaheurística Adaptada tiempos INTERNOS al Problema recorrido inLabFIB-Presentación Jornada ICIL 18
    19. 19. ESCENARIO TEST Retailing Restaurants & BarsGroceries 55 56 71 72 53 51 52 57 54 58 48 70 69 49 50 60 46 59 47 68 45 44 43 42 61 62 63 67 39 40 41 64 66 65 38 < 20 20 to 40 40 to 60 60 to 80 > 80 inLabFIB-Presentación Jornada ICIL 19
    20. 20. NIVELES DE SERVICIO PARA DIFERENTES ESTRATEGIASRandom Locations 1.00 0.95 Narrow Time Windows Service Level 0.90 (Evaluation of Feasibility Every 5 mins) 0.85 1.00 0.99 0.80 0.98 Service Level Narrow Wide 0.97 0.96 None After Service Every 10 mins 0.95 0.94 0.93Clustered Locations 0.92 1.00 0.91 0.98 Random Clustered Service Level 0.96 0.94 After service Every 10 minutes Every 5 minutes 0.92 0.90 0.88 0.86 SL = Orders fulfilled / Total orders Narrow Wide None After Service Every 10 mins inLabFIB-Presentación Jornada ICIL 20
    21. 21. IMPLICATIONS IN TRAVEL TIMES AND NUMBER OF VEHICLES Customer Time Feasibility Final Total Travel Service Distribution Windows Evaluation Routes Time (secs) 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 andnumber of vehicles used• In practice, some companies are willing to pay the cost in order toreduce service failure inLabFIB-Presentación Jornada ICIL 21
    22. 22. MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓN inLabFIB-Presentación Jornada ICIL 22

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