The Impacts of Congestion on Commercial Vehicle Tours Characteristics and Costs

Congestion is a common phenomenon in all major cities of the world. Increased travel time and uncertainty brought about by congestion impacts the efficiency of logistics operations. Recent studies indicate that a significant proportion of commercial vehicle kilometers traveled (VKT) and vehicle hours traveled (VHT) are generated by trip-chains or multi-stop tours. This paper presents research demonstrating the impact of congestion on multi-stop tours in urban areas. An analytical model, numerical experiments, and real-world tour data are used to understand the impact of congestion on tour characteristics, carriers? costs, VKT, and VHT. This research shows that travel time/distance between customer and depot is a crucial factor that exacerbates the negative impacts of congestion. Travel time variability is not as significant when the travel time between the depot and the customers is small in relation to the maximum tour duration and when the routes are not highly constrained. As congestion increases, the number of vehicles needed to complete the tour also increases. This is accompanied by an increase in the percentage of total driving time and the average distance travelled per customer. Congestion impacts on carriers? costs are also considerable since congestion not only increases carriers? operating costs but also affects carriers? cost structure. As congestion worsens the relative weight of labor costs ? wages and overtime ? escalates. This paper categorizes tours into three classes based on tour efficiency and the relative weight of time and distance related costs. These are intuitive and valuable tools to monitor congestion, represent real-world tour data, and classify tours in regards to their sensitivity to congestion

A GRASP-Tabu Heuristic Approach to Territory Design for Pickup and Delivery Operations for Large-Scale Instances

We address a logistics districting problem faced by a parcel company whose operations consist of picking up and delivering packages over a service region. The districting process aims to find a partition of the service region into delivery and collection zones that may be served by a single vehicle that departs from a central depot. Criteria to be optimized are to balance workload content among the districts and to create districts of compact shape. A solution approach based on a hybrid procedure that combines elements of GRASP and Tabu Search (TS) is proposed to solve large-scale instances. Numerical experimentation is performed considering different instance sizes and types. Results show that the proposed solution approach is able to solve large-scale instances in reasonable computational times with good quality of the solutions obtained. To determine the quality of the solutions, results are compared with CPLEX solutions and with the current real solution to highlight the benefits of the proposed approach. Conclusions and recommendations for further research are provided

Economic and Environmental Impacts of Drone Delivery

Motivated by the potentially huge economic and environmental benefits of drone delivery, this dissertation developed mathematical models using the continuous approximation methodology to quantify the cost and emissions savings that drone delivery can provide relative to conventional truck delivery on multi-stop routes for a range of operating characteristics, delivery environments, and carbon intensities of power generation. This research considers two types of drone delivery: drone-only delivery and truck-drone delivery. In drone-only delivery, drones travel out-and-back from a depot to make each delivery. In truck-drone delivery, a truck and drone tandem make deliveries in parallel with the drone being launched and recovered at the truck. The research suggests that the delivery cost and emissions savings relative to conventional truck delivery can be substantial, but strongly depend on drone operating cost and emissions rates and their interrelationship. Because drone emissions depend on both the drone energy consumption rate and the electricity generation, Chapter 3 classifies five fundamental drone energy consumption models, and documents wide variability in the published drone energy consumption rates, due to different drone types, operating conditions and fundamental modeling assumptions. Chapters 4 and 5 provide continuous approximation models for the cost and the emissions with truck-only delivery and the two drone delivery services (drone-only and truck-drone), and show how the savings with drones depend on key characteristics of the drone and the operational setting. Chapter 6 examines the cost and emissions tradeoffs with optimal use of drone-only delivery and truck-drone delivery and shows the importance of the drone operating cost and energy consumption rates, as well as the delivery density and truck capacity. Results show that replacing truck-only delivery with drones can provide both cost and environmental benefits, with drone-only delivery preferred when drone operating cost and emissions rates and/or delivery density are very low and truck-drone delivery preferred when drone operating cost and emissions rates, truck-drone capacity, and/or delivery density are not very low. Results also show there can be a large tradeoff between cost and emissions when the ratio of drone operating cost rate to drone emissions rate differs from the ratio for trucks

Mathematical Methods and Operation Research in Logistics, Project Planning, and Scheduling

In the last decade, the Industrial Revolution 4.0 brought flexible supply chains and flexible design projects to the forefront. Nevertheless, the recent pandemic, the accompanying economic problems, and the resulting supply problems have further increased the role of logistics and supply chains. Therefore, planning and scheduling procedures that can respond flexibly to changed circumstances have become more valuable both in logistics and projects. There are already several competing criteria of project and logistic process planning and scheduling that need to be reconciled. At the same time, the COVID-19 pandemic has shown that even more emphasis needs to be placed on taking potential risks into account. Flexibility and resilience are emphasized in all decision-making processes, including the scheduling of logistic processes, activities, and projects

Roteirização dinâmica de veículos em áreas urbanas congestionadas

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção, Florianópolis, 2011Problemas dinâmicos de roteirização de veículos têm recebido crescente atenção dos pesquisadores, em função da rápida evolução das tecnologias de telecomunicação, do tratamento da informação e dos avanços observados nas técnicas de análise, otimização e computação. Nos centros urbanos sujeitos a congestionamentos de tráfego elevados e imprevisíveis, os operadores logísticos costumam alocar, muitas vezes, um número excessivo de tarefas aos seus veículos, acarretando o não cumprimento de atividades programadas ao fim da jornada diária, situação essa que leva ao não cumprimento dos compromissos logísticos assumidos com seus clientes. No presente estudo é apresentado um método de roteirização dinâmica em que parte das tarefas em excesso, que venham a ocorrer nos roteiros programados, é transferida para um veículo auxiliar, que efetua, assim, um roteiro dinâmico constituído pelas atividades provenientes dos veículos regulares. Para validar o modelo proposto foi utilizada simulação na definição dos parâmetros mais relevantes e foram comparados resultados obtidos entre um procedimento de roteirização estática com o procedimento de roteirização dinâmica proposto. Os resultados obtidos apresentaram um aumento considerável do nível de serviço com a adoção do modelo propost

Estratégia para divisão de áreas de estudo em problemas logísticos: uso do diagrama de Voronoi com obstáculos

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção.Compreendendo a eficácia do uso do Diagrama de Voronoi na obtenção de soluções em Logística, a presente tese, além de abordar os métodos e ferramentas que vêm sendo utilizados no dimensionamento e otimização de sistemas de distribuição física de produtos, investiga e propõe a implementação de um Algoritmo Genético, por ser um método clássico para problemas combinatoriais, e outro iterativo, para garantir maior consistência nas respostas sistêmicas. Analisando particularmente metodologias aplicáveis a sistemas de distribuição, este estudo considera a necessidade de dimensionamento e otimização de tempo e carga, para a resolução de problemas com um único depósito e frota homogênea de veículos, considerando possíveis bloqueios de difícil transposição nos percursos. Os mais significativos critérios empregados na defesa desta perspectiva são a utilização de uma aproximação contínua, o equilíbrio de cargas e tempos entre as zonas e propriedades de diversos tipos de diagramas de Voronoi, incluindo o diagrama de Voronoi com obstáculos. Além de mencionar os benefícios proporcionados pelos instrumentais desenvolvidos, esta tese apresenta um comparativo entre os resultados observáveis dos processos de Algoritmo Genético e do iterativo

Desenvolvimento de um sistema informatizado para determinar o espaçamento ótimo entre pontos de parada de transporte coletivo

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção.Este trabalho tem por finalidade o desenvolvimento de uma ferramenta computacional baseada em conceitos de Diagramas de Voronoi e Programação Não-linear para estudar e definir o espaçamento ideal entre paradas de transporte coletivo de uma região urbana com o objetivo de minimizar o tempo médio de viagem dos passageiros até o seu destino. Foi utilizada como parâmetro a densidade demográfica da região afetada pela linha como parâmetro de demanda de utilização da linha. Ao final, aplica-se a ferramenta a uma região metropolitana com os dados reais disponíveis de sua densidade demográfica. Os resultados obtidos demonstraram a possibilidade de redução do número de paradas existentes atualmente, com redução no tempo de viagem dos usuários. O sistema também resolveu problemas de divisão regional de áreas afetas às paradas determinando a região de abrangência de cada uma delas. This work has the purpose to develop a computational tool based on the concepts of Voronoi Diagrams and Non-linear Programming to study and define the ideal bus-stop spacing in urban areas in order to minimize the total travel time of all passengers until their destination. The demographic density of the region was used as a parameter of the demand of the region. The tool will be applied to a metropolitan region with real data available about the population density function. The results showed that it is possible to reduce the number of bus stops with a considerable reduction in the travel time of the users. The model also solved problems of regional division of the affected areas to each bus-stop determining the scope area of each one of them

Uma metodologia iterativa para determinação de zonas de atendimento de serviços emergenciais

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção.Neste trabalho é proposta uma metodologia para determinação de zonas de atendimento para unidades de serviços emergenciais (ambulâncias), bem como identificar as suas localizações dentro das mesmas. Deseja-se que as áreas de atendimento sejam homogêneas segundo algum critério pré-estabelecido, que podem ser: tempo médio de espera para o início do atendimento ou tempo médio na fila de espera ou desvio padrão dos tempos de trabalho das unidades por dia ou por atendimento. São fornecidas novas configurações para o sistema, por meio de um processo de otimização (utilizando-se um método genético geral) associado a um processo de atendimento simulado. As respostas são avaliadas utilizando-se o Modelo Hipercubo de Filas. Aplicou-se a metodologia desenvolvida ao sistema SIATE (Serviço Integrado de Atendimento ao Trauma em Emergência) da cidade de Curitiba-PR, sob a responsabilidade do Corpo de Bombeiros do Estado, o qual fornece este serviço à população da cidade. Pretende-se estabelecer novas configurações para o sistema de modo que se tenha melhora na qualidade de atendimento prestado ao usuário, ou seja, minimizando-se o tempo médio de espera para início do atendimento