Optimización del proceso de recolección de desechos sólidos de la ciudad de Ambato mediante el diseño de un modelo de distribución de redes.: Optimization of the solid waste collection process of the city of Ambato through the design of a network distribution model

  La siguiente investigación presenta el diseño de un modelo de redes que permite además de minimizar costos dentro de la operación de recolección de desechos sólidos, una adecuada distribución de las toneladas por viaje realizado; de esta manera se cumple con las expectativas que se tiene de este servicio por parte de la población del cantón Ambato. Para ello en el diseño de la red se asoció variables como distancias recorridas, toneladas producidas, número de camiones disponible, capacidad de carga y costos de operación dando como resultado una red flexible que se ajuste a las necesidades que exija el sistema. Además, se implementó un modelo de macrorutas que permitió optimizar costos, mediante la asignación de vehículos recolectores a diversas áreas de la ciudad para realizar la recolección. Para llevar a cabo estos modelos se hizo uso de la programación lineal aplicando herramientas informáticas para optimizar la solución. En los resultados se evidencia que el costo diario de recolección actual se reduce considerablemente produciéndose un ahorro económico y reduciendo el número de la flota camiones. Palabras clave: investigación operativa, técnicas de optimización, transporte.   ABSTRACT    The following research presents the design of a network model that allows, also to minimizing costs within the operation of solid waste collection, an adequate distribution of tons per trip; In this way it fulfills the expectations that one has of this service on the part of the population of the canton Ambato. To do so, the network design associated variables such as distances traveled, tons produced, number of trucks available, load capacity and operating costs resulting in a flexible network that meets the needs of the system. In addition, a model of macrotack was implemented that allowed to optimize costs, by means of the allocation of collecting vehicles to diverse areas of the city to realize the collection. To carry out these models, linear programming was used using computer tools to optimize the solution. In the results it is evident that the daily cost of current collection is reduced considerably, resulting in economic savings and reducing the number of fleet trucks.   Key words: Operational research, optimization techniques, transportation

Improving urban deliveries via collaboration

Distribution of goods is essential for the economic development of cities but at the same time it entails several problems to the urban systems and different stakeholders. Carriers spend a significant portion of their cost in the last-mile distribution due to traffic congestion and lack of available loading/unloading facilities. In turn, citizens undergo environmental effects like pollution, noise or space competition. Collaborative transportation is currently one of the major trends in transportation research due to its potential benefits with little need for big infrastructure or costly investments. This thesis deals with three different situations that appear repeatedly in the urban context, which can be improved by means of collaboration among private companies and/or public authorities. The first part of the thesis studies a little-disruptive collaboration approach, which is based on sharing loading/unloading urban facilities via an in-advance booking system, managed by local public authorities. In this context, the Parking Slot Assignment Problem is the mathematical problem that finds assignments of carriers to parking places that satisfy their time windows requests. We propose a feasibility model first, and then four other models with various objective functions that penalize in different ways the deviation from the requested time windows. We propose and compare two different formulations: one with time as a continuous variable and a second one with time discretization. Finally, we evaluate and compare the different proposals with extensive computational experiments in a set of test instances. An intermediate level of collaboration among carriers is studied in the second part of this thesis. Urban areas have high customers density and usually there are shared customers (customers with demand from different carriers in the same time horizon). We propose an innovative problem: the Shared Customer Collaboration Vehicle Routing Problem, where several carriers are willing to collaborate transferring part of the demand of their shared customers, if the overall transportation cost is reduced. A vehicle-based and a load-based formulation are studied, and experimented over a specifically generated instance set. The highest level of collaboration in urban deliveries resorts to Urban Consolidation Centers, which are normally led by public authorities but need the collaboration of carriers for a successful implementation. Urban Consolidation Centers are urban terminals where the load from different carriers is consolidated and then, a unique neutral carrier performs last-mile deliveries. In the third part of the thesis we propose continuous models that analyze the improvement in efficiency of urban distribution with the use of Urban Consolidation Centers under different assumptions. Continuous approximation models are known to produce robust solutions, which are useful to provide guidelines for general cases through sensitive analysis. In the three parts of the thesis, innovative models and approaches are proposed and validated on experiments that use data from real scenarios.La distribució urbana de mercaderies és una activitat essencial pel desenvolupament de les ciutats. Al mateix temps, però, comporta diversos problemes als nuclis urbans i als diferents actors involucrats. Els costos de la distribució urbana resulten una part molt significativa dels costos dels transportistes, especialment a causa de la congestió i la manca de zones de càrrega i descàrrega. Per altre banda, els ciutadans pateixen els efectes de la pol¢lució, el soroll o la competició per l’espai públic. El transport col¢laboratiu és actualment una de les principals tendències de recerca en transport, doncs ofereix beneficis atractius amb poca inversió. Aquesta tesi tracta tres situacions que trobem repetidament en el context urbà, situacions on diverses formes de col¢laboració poden representar una millora, i que consideren tant col¢laboració entre empreses privades com la col·laboració conjunta d’empreses privades amb les administracions. La primera part de la tesi estudia un nivell de col·laboració baix, basat en compartir les zones de càrrega i descàrrega gràcies a un sistema de reserves gestionat per l’administració. En aquest context, sorgeix el Parking Slot Assignment Problem (Problema d’assignació de places de parking), com el problemamatemàtic que assigna transportistes a places de parking satisfent els seus requeriments a través de finestres temporals. En primer lloc proposem un model de factibilitat, i després proposem quatremodelsamb funcions objectius desiguals que penalitzen la desviació de les finestres temporals de formes diferents. Es proposen i comparen dues formulacions: una amb el temps com una variable contínua, i la segona amb discretització temporal. Finalment, s’avaluen i es comparen les diferents propostes a través d’uns extensos experiments computacionals en un conjunt de test basat en dades reals. Un nivell intermedi de col¢laboració entre transportistes s’analitza en la segona part d’aquesta tesi. Les àrees urbanes presenten una alta densitat de clients i és comú trobar clients compartits (és a dir, clients que reben mercaderies a través de diferents transportistes en el mateix interval temporal). Proposem un problema innovador: el Shared Customer Collaboration Vehicle Routing Problem (Problema de rutes de vehicles amb col·laboració de clients compartits), on diferents transportistes estan disposats a col¢laborar transferint part de la demanda dels seus clients compartits, si el cost total de transport es redueix. S’estudien dues formulacions: una basada en els vehicles i una altra basada en la càrrega, i s’experimenta en un conjunt d’instàncies generades. El màxim nivell de col¢laboració en distribució urbana de mercaderies és l’ús de centres de consolidació urbana. Aquests centres estan normalment liderats per l’administració pública però necessiten l’activa col·laboració dels transportistes per aconseguir una implantació amb èxit. Els centres de consolidació urbana són terminals urbanes on es consolida la càrrega dels diferents transportistes i després, un únic transportista neutral realitza la distribució d’última milla. En aquesta tercera part de la tesi proposem models continus que analitzen la millora de l’eficiència en la distribució urbana a través de l’ús de centres de consolidació urbana amb diferents hipòtesis. Els models continus produeixen solucions robustes, que són útils per proporcionar guies en casos genèrics a través de l’anàlisi de sensibilitat. En les tres parts de la tesi es proposen nous enfocs i models que es validen a través d’experiments utilitzant dades obtingudes d’escenaris realsLa distribución urbana de mercancías es una actividad esencial para el desarrollo de las ciudades, aunque al mismo tiempo conlleva diversos problemas en los núcleos urbanos y los distintos actores involucrados. Los costes de la distribución urbana resultan una parte muy significativa de los costes de los transportistas, especialmente a causa de la congestión y la falta de zonas de carga y descarga. Por otro lado, los ciudadanos sufren los efectos de la contaminación, el ruido y la competición por el espacio público. El transporte colaborativo es actualmente una de las principales tendencias en la investigación en transporte, pues ofrece beneficios atractivos con poca inversión. Esta tesis trata tres situaciones que se reproducen repetidamente en el contexto urbano, donde distintas formas de colaboración (tanto entre compañías privadas como con administraciones) pueden representar una mejora. La primera parte de la tesis estudia un nivel de colaboración bajo, basado en compartir las zonas de carga y descarga a través de un sistema de reservas gestionado por la administración. En este contexto surge el Parking Slot Assignment Problem (Problema de asignación de plazas de parking), como el problema matemático que asigna transportistas a plazas de parking satisfaciendo sus requerimientos a través de ventanas temporales. En primer lugar proponemos un modelo de factibilidad, y después cuatro modelos con funciones objetivo que penalizan la desviación de las ventanas temporales de formas distintas. Se proponen y comparan dos formulaciones: una con el tiempo como una variable continua, y la segunda con discretización temporal. Finalmente, se evalúa y compara las distintas propuestas a través de unos extensos experimentos computacionales en un conjunto de test basado en datos reales. Un nivel intermedio de colaboración entre transportistas se analiza en la segunda parte de esta tesis. Las áreas urbanas presentan una alta densidad de clientes, y es común encontrar clientes compartidos (es decir, clientes que reciben mercancías a través de distintos transportistas en el mismo intervalo temporal). Proponemos un problema innovador: el Shared Customer Collaboration Vehicle Routing Problem (Problema de rutas de vehículos con colaboración de clientes compartidos), donde los distintos transportistas están dispuestos a colaborar transfiriendo parte de la demanda de sus clientes compartidos, si el coste total del transporte se reduce. Estudiamos dos formulaciones: una basada en los vehículos y otra basada en la carga, y se experimenta en un conjunto de instancias generadas. El máximo nivel de colaboración en distribución urbana de mercancías es el uso de centros de consolidación urbana. Estos centros, normalmente liderados por la administración pública, necesitan la activa colaboración de los transportistas para conseguir una exitosa implantación. Se trata de terminales urbanas donde se consolida la carga de distintos transportistas y, después, un único transportista neutral realiza la distribución de última milla. En esta tercera parte de la tesis proponemos modelos continuos que analizan la mejora de la eficiencia en la distribución urbana a través del uso de centros de consolidación urbana con distintas hipótesis. Los modelos continuos producen soluciones robustas, que son útiles para proporcionar guías en casos genéricos a través del análisis de sensibilidad. En las tres partes de la tesis se proponen nuevos enfoques y modelos que se validan con experimentos utilizando datos obtenidos en escenarios reale

Roteirização colaborativa de veículos: aplicação na logística militar / Collaborative Vehicle Routing: Application In Military Logistics

Diante de um cenário em que cada Força Armada planeja e executa seus transportes individuais, a inserção da roteirização colaborativa nos planejamentos militares visa compartilhar de veículos Forças a fim de minimizar a distância total percorrida. Este artigo foi usado um modelo unificado de roteirização de veículos que emprega uma metaheurística de busca adaptativa em grande vizinhança para atingir os resultados de roteirização colaborativa com clientes compartilhados. A contribuição artigo está na apresentação de uma metodologia de três fases para a solução de um problema de roteirização com clientes compartilhados usando os problemas de roteirização com um e com múltiplos depósitos. Realizou-se um estudo de caso para roteirização da distribuição de suprimentos militares da Marinha, do Exército e da Aeronáutica

Digital transformation in logistics from the perspective of a food distributor

The aspirations to reduce environmental impact, the ongoing labor shortages, and the expanding possibilities of digital technologies urge logistics companies to reinvent their network designs, their methods of operating, and even their business models. For the logistics sector, we provide an overview of contextual perspectives, mechanisms of change, and outcomes in digitization, digitalization, and digital transformation. Specifically, we evaluate developments and opportunities in the logistics sector from the viewpoint of food distribution in cities. We find that both customers and suppliers in the food supply chain are willing to initiate or join novel logistics concepts that require collaboration with other stakeholders in the supply chain. Notably, we investigate attitudes towards the concept of bundling, where goods of different suppliers are jointly delivered to customers by the same vehicle. Furthermore, we quantitatively demonstrate the added value of such collaborative efforts. Collaborations between companies require an increased effort in digital exchange of data and other digital technologies to reap the potential benefits we determined. We identify an impending transformation in the business model of innovative food distributors that may change the landscape of food distribution in cities

Supply chain and logistics in digital transformation

The aspirations to reduce environmental impact, the ongoing labor shortages, and the expanding possibilities of digital technologies urge logistics companies to reinvent their network designs, their methods of operating, and even their business models. For the logistics sector, we provide an overview of contextual perspectives, mechanisms of change, and outcomes in digitization, digitalization, and digital transformation. Specifically, we evaluate developments and opportunities in the logistics sector from the viewpoint of food distribution in cities. We find that both customers and suppliers in the food supply chain are willing to initiate or join novel logistics concepts that require collaboration with other stakeholders in the supply chain. Notably, we investigate attitudes towards the concept of bundling, where goods of different suppliers are jointly delivered to customers by the same vehicle. Furthermore, we quantitatively demonstrate the added value of such collaborative efforts. Collaborations between companies require an increased effort in digital exchange of data and other digital technologies to reap the potential benefits we determined. We identify an impending transformation in the business model of innovative food distributors that may change the landscape of food distribution in cities

Developing refrigerated and general carriers’ collaboration model for perishable product

In this paper, we study a novel pickup and delivery problem called carrier collaboration (CC). This problem includes a set of heterogenous (refrigerated and general type) vehicles with specific capacities for serving perishable products to several pickup and delivery nodes. Each carrier can have reserved and selective requests which can be delivered before the products are corrupted. The fleet of vehicles must serve reserved requests, but the selective requests can be served or not. Products are corrupted at a constant rate and a rate of corrosion in general type vehicles is greater than referigrated type veicles and the cost of using general one is less than referegireted. For the mentioned features, we develop a nonlinear mathematical model. The purpose is to find routes to maximize profits and reduce costs while at the same time, enhance customer satisfaction which is dependent on the freshness of delivered products. A Gnetic Algorithm (GA) is proposed to solve this problem due to its NP-hard nature. In this study, Variable Neighborhood Search (VNS) method is developed for improving the quality of initial solutions. Several instances are generated at different scales to evaluate the algorithm performance by comparing the results of an exact optimal solution wih that of the proposed algorithm. The obtained results demonstrate the efficiency of the proposed algorithm in providing reasonable solutions within an acceptable computational time