Modelos para un mejor ruteo vehicularRealizar un diseo de rutas de transporte permite resolver problemas que tienen que ver con la incertidumbre de la demanda del cliente.Hacer una buena planeacin de ruteo vehicular requiere de herramientas tecnolgicas precisas. Actualmente existen diversos modelos que estn rompiendo paradigmas en el diseo de rutas de transporte, ya que permiten resolver problemas que tienen que ver con la incertidumbre de la demanda del cliente o el trfico. Lo anterior trae beneficios un mejor aprovechamiento de la flota en trminos de su capacidad de transporte y, por consecuencia, un mejor nivel de servicio.

En la actualidad, a pesar de los niveles de tecnificacin que se vive hoy en da, muchas empresas con sistemas de distribucin y despacho, siguen diseando sus rutas de manera artesanal sin utilizar herramientas de apoyo que les potencie sus capacidades o, lo que es peor, esta decisin muchas veces se la dejan al operador que se supone conoce mejor las rutas. Ante esta situacin, es evidente que la solucin no reflejar el ptimo debido que no se incluye toda la informacin necesaria de los componentes del sistema, ni las restricciones que lo caracterizan.

En trminos generales, el diseo de rutas se ha convertido en una fuente de ventajas competitivas para todas aquellas empresas que han tecnificado este proceso, porque les ha permitido reducir sus costos y mejorar su ingreso debido al mejor aprovechamiento de la flota en trminos de su capacidad de transporte, lo que se traduce a su vez en una mejora del nivel de servicio.

Sistemas Informticos de Ruteo

Las compaas de vanguardia demandan sofisticados sistemas informticos para planificar su proceso de distribucin buscando, por un lado, una mejor precisin y control sobre sus decisiones, y por el otro, medir el resultado de sus acciones en tiempo real para llevar a cabo su puntual evaluacin. A la vista de estas necesidades, los cientficos han desarrollado sistemas informticos de ruteo basados en robustos modelos matemticos utilizados para establecer rutas ptimas para la explotacin de flotas de transporte, para atender cualquier cantidad de clientes dispersos en un rea geogrfica.

El modelo clsico del problema de ruteo vehicular conocido como VRP (vehicle route problem), describe el diseo de rutas donde a partir de un depsito del que sale cada vehculo y al que tiene que regresar, luego de visitar una sola vez a los clientes para satisfacer su demanda conocida, sin violar las restricciones de capacidad de carga de los vehculos, distancia mxima recorrida por stos, y respetando el horario de trabajo: todo ello con el fin de buscar el costo mnimo.

No obstante esto ltimo, y dado el nivel de competitividad actual, las empresas se han enfocado a la satisfaccin del cliente como uno de sus pilares fundamentales de negocio, en tal virtud, el problema del diseo de rutas se ha convertido en un problema multiobjetivo a fin de minimizar no slo el costo, sino tambin maximizar al mismo tiempo la satisfaccin del cliente.

Las aplicaciones informticas o software para el diseo de rutas se derivan de modelos VRP que atienden diferentes necesidades, e incluyen diversas restricciones o condiciones operativas impuestas por la dinmica de los mercados. Esto ha dado como resultado la modelacin de diferentes variantes del problema clsico de ruteo (VRP), de las cuales se pueden mencionar las siguientes: VRP con recoleccin y entrega (VRPPD).Estudia el caso donde una empresa debe recolectar y entregar bienes en cantidades especficas para cada cliente visitado. VRP con flota heterognea.Es un problema muy comn, donde los vehculos de la empresa tienen diferentes capacidades de carga. Open VRP.Se refiere al caso de ruteo abierto cuando el vehculo no regresa al depsito de origen, es decir, que se dirige a otro depsito o sitio diferente para cargar productos, en un contexto de flota rentada. VRP con ventanas de tiempo (VRPTW).Plantea que cada cliente tiene que ser atendido de manera obligada dentro de un cierto horario o ventana de tiempo especfico. VRP con depsitos mltiples (MDVRP).Implica que la empresa posee diversos depsitos desde los cuales puede abastecer a los clientes. Stochastic VRP (SVRP).Este problema de ruteo propone que las variables involucradas son desconocidas o aleatorias, e incluso que se pueden encontrar en un rango de probabilidad, tales como el nmero de clientes, sus demandas, tiempo de servicio, tiempo de viaje, entre otras. Periodic VRP (PVRP). Analiza un problema donde los pedidos pueden ser llevados slo en ciertos das. VRP multiobjetivo.Busca soluciones ptimas de ruteo considerando dos o ms objetivos que se deben satisfacer por la empresa, pero que son contradictorios.

En realidad, la lista anterior slo es una parte de la gran diversidad de problemas de este tipo que pueden encontrarse en la prctica, sin embargo, el problema de ruteo no radica en la variedad, sino ms bien en la complejidad para obtener una solucin, ya que est comprobado que un aumento del nmero de clientes a atender, incrementa el nmero de posibles soluciones o conjunto de rutas a una tasa mucho mayor.

Por este motivo, el coordinador de la flota debe estar consciente de que existe una gran cantidad de soluciones que pueden ser evaluadas antes de encontrar la mejor, y que esto, slo puede lograrse con la utilizacin de tcnicas avanzadas de modelacin. Por ejemplo, en el mbito cientfico, la complejidad mencionada provoca que los problemas que involucran un nmero relativamente grande de clientes, la solucin ptima requiere de mucho tiempo de procesamiento en equipos computacionales, debido al cmulo de clculos y comparaciones que realiza el programa, haciendo imprcticas las tcnicas clsicas de optimizacin que buscan de manera exhaustiva una solucin.

En trminos generales, el problema clsico de VRP se resuelve con tcnicas clsicas de programacin lineal entera, conocidas como mtodos exactos, cuya funcin objetivo consiste en minimizar la suma de las distancias recorridas por cada uno de los vehculos, sin embargo, dada la complejidad manifiesta, en la actualidad han surgido nuevos paradigmas para la solucin de esta clase de problemas, entre ellos, los llamados algoritmos heursticos que, a decir de los expertos, no garantizan optimizacin pero s entregan soluciones suficientemente aceptables de ruteo.

Cmo resolver problemas en el Ruteo Vehicular?

Dada la dinmica comercial derivada de la competitividad, el problema de ruteo vehicular sigue presentando variaciones importantes que requieren de mecanismos de solucin cada vez ms sofisticados. Por ejemplo, el VRP con vehculos de uso mltiple (VRP multiple use of vehicles), plantea que un camin puede hacer ms de un viaje en un periodo de planeacin, lo cual implica una mayor complejidad del problema debido a que ahora no slo existe la posibilidad de asignar un vehculo a una ruta, sino a varias de ellas. Otras variantes de este problema es la modelacin con flota heterognea, entregas peridicas, entre otras. Esto ha llevado a los cientficos a la necesidad de combinar una mayor cantidad de variables para encontrar la solucin ptima o cercana a ello, derivndose todo esto en el desarrollo de nuevas tcnicas de solucin conocidas como metaheursticas, cuyo objetivo est orientado a encontrar soluciones de manera ms eficiente.

De acuerdo con los expertos, las metaheursticas son tcnicas que se han empleado para resolver problemas de ruteo que no generan soluciones ptimas, pero que tienen la particularidad de resolver problemas de gran complejidad de una manera sencilla y suficientemente buenas con tiempos razonables de computo; entre estas tcnicas se encuentran la bsqueda tab, algoritmos genticos, colonia de hormigas, algoritmo de memoria adaptativa, algoritmo gentico hbrido, bsqueda de vecindades, algoritmo de ramificacin y valor, estrategia de gua autoadaptativa, heurstica multifase y heurstica basada en ahorros, recocido simulado, entre las ms importantes.

Cabe sealar que estas tcnicas han sido utilizadas, unas ms que otras, para construir el software de ruteo. Lo importante, en este sentido, es que un software puede ser diseado para generar soluciones de ruteo para satisfacer varios criterios al mismo tiempo, por ejemplo, el costo de transportacin y el nivel de satisfaccin de los clientes.

No obstante lo anterior, en aos recientes los mtodos exactos de solucin aplicables al VRP y al VRPTW, tambin han visto mejorados sus algoritmos de solucin, basndose principalmente en dos tcnicas: algoritmos de particin de conjuntos y algoritmos basados en la generacin de columnas.

Los algoritmos de particin de conjuntos permiten en una primera fase encontrar una gran ruta para un vehculo que viaja por la red visitando todos los clientes para realizar las entregas, sin importar las restricciones del problema, como son la distancia recorrida mxima, tiempo, costo, etctera, lo que hace que esta solucin sea inviable.

En una segunda fase, la gran ruta se divide en rutas factibles a travs de la particin formando conjuntos de nodos que agrupan los clientes a visitar por cada vehculo; dicho de otro modo, el mtodo encuentra subconjuntos de rutas factibles al costo mnimo, en las cuales el cliente ser visitado una sola vez, teniendo en cuenta las restricciones del caso.

Por lo que se refiere al algoritmo basado en la generacin de columnas, es de gran utilidad para problemas de ruteo con un nmero grande de clientes a atender, ste algoritmo inicia con un subconjunto de rutas factibles, de tal manera que si dentro de este subconjunto no se encuentra una combinacin ptima de rutas, se adicionan nuevas rutas al subconjunto anterior, repitindose este procedimiento hasta encontrar la mejor solucin de ruteo.

Una de las variantes ms complejas del VRP aparece cuando los clientes de forma repentina o dinmica invocan requerimientos operativos en ruta, por ejemplo, al iniciar un viaje, un vehculo tiene asignado el orden en que debe atender a un conjunto de clientes, si surge un pedido adicional en el trayecto de la ruta, debido a que algn cliente solicita que se le atienda tan rpido como sea posible, se requiere de una re-planeacin inmediata de la ruta para atender a los clientes restantes. Este tipo de variantes cada vez es ms frecuente en la planeacin de rutas, dado los mayores niveles de servicio que desean ofrecer las empresas.

Esta variante, define al problema VRP dinmico en donde todos o una parte de los requerimientos se desconocen de antemano y que llegan a medida que se ejecuta el plan inicial de distribucin. Por ejemplo, debido a que las demandas de los clientes pueden ser conocidas desde un inicio o aparecer repentinamente durante el da, los vehculos son despachados y enrutados en tiempo real, tomando en cuenta las condiciones imperantes del trfico, demandas variantes o variaciones en los tiempos de servicio por el congestionamiento que pudiera presentarse, haciendo imposible conocer a priori el tiempo para ejecutar un trayecto, por lo tanto, en muchos casos resulta necesario realizar los ajustes entre la realidad y lo planeado.

Esto significa que el responsable estar aplicando un proceso planear-ejecutar de manera dinmica, es decir, que a partir de una solucin ptima sta se va mejorando de manera interactiva en la medida que se presentan los cambios en el sistema, dando mayores oportunidades de reducir costos operativos, mejoras en niveles de servicio y reduccin del impacto ambiental, debido a que la nueva solucin cambiar la asignacin de tareas a vehculos.

La fuente de variacin ms comn en el VRP dinmico se debe a pedidos de mercanca o servicios durante la operacin. Por ejemplo, en el contexto de los servicios una aplicacin comn se encuentra en el rea de mantenimiento de operaciones. Las empresas de mantenimiento son regularmente contratadas por sus clientes, en donde se especifican visitas peridicas para mantenimiento preventivo, mientras que pueden ser requeridas repentinamente para mantenimiento correctivo.

Es as como a cada tcnico se le da una ruta que debe seguir desde el inicio del da, mientras que cuando se presenta un requerimiento urgente, ste es insertado de manera dinmica. Otra aplicacin se puede dar en la operacin de flotillas de vehculos para limpiar nieve, en donde el trabajo empieza con una ruta establecida desde el inicio, la cual se va modificando conforme la tormenta va cubriendo nuevas calles. En el transporte de mercancas en zonas urbanas se caracterizan por tiempos de viaje variables, el transporte de mercancas en tales reas ha llevado a la definicin de una categora especfica de aplicaciones conocida como logstica urbana.

A manera de conclusin, puede decirse que los recientes avances tecnolgicos permiten que las empresas puedan administrar sus flotas en tiempo real, utilizando de manera amigable sofisticados modelos matemticos y el desarrollo de tcnicas de solucin basadas en metaheursticas o en herramientas como la microsimulacin, permiten tratar con la creciente complejidad en los problemas de ruteo, sin necesidad de que el personal operativo los conozcaEmpresas con problemas de sistemas de ruteo mtodo VRPEl modelo clsico del problema de ruteo vehicular conocido como VRP (vehicle route problem), describe el diseo de rutas donde a partir de un depsito del que sale cada vehculo y al que tiene que regresar, luego de visitar una sola vez a los clientes para satisfacer su demanda conocida, sin violar las restricciones de capacidad de carga de los vehculos, distancia mxima recorrida por stos, y respetando el horario de trabajo: todo ello con el fin de buscar el costo mnimo.

No obstante esto ltimo, y dado el nivel de competitividad actual, las empresas se han enfocado a la satisfaccin del cliente como uno de sus pilares fundamentales de negocio, en tal virtud, el problema del diseo de rutas se ha convertido en un problema multiobjetivo a fin de minimizar no slo el costo, sino tambin maximizar al mismo tiempo la satisfaccin del cliente.

Tabla N 1Casos principales de sistemas de ruteo distribucin fsica Nombre de la empresa Giro y cobertura

Sabritas Fabricante y distribuidor de productos alimenticios

Paquetera Grupo Estrella BlancaEmpresa paquetera Atiende a todo el pas

Empresa: Sabritas

Polticas de distribucin Maximizar la calidad del servicio y nmero de clientes manejados. Los clientes son visitados 3 veces por semana, cada tercer dia Existen varios depsitos y sucursales que cubren el rea metropolitana Los productos tiene un cdigo de caducidad y deben ser cambiados antes del vencimiento de esa fecha. Los vendedores no tiene sueldo fijo solamente comisiones por lo que cargan en el vehculo que operan.Practicas de distribucin Cada vendedor lleva un registro de las ventas de cada uno de sus clientes y as estiman la demanda requerida Los vehculos son cargados por la maana, con el pedido que previamente hizo el operador, de acuerdo a la demanda esperada El cliente hace su pedido en el momento que el vendedor llega a su establecimiento. El pago se hace en efectivo o transferencia bancaria y la facturacin la realiza el vendedor al momento de la entrega de productos Los vendedores no pueden regresar antes de las 4:00 pm con la finalidad de que tengan tiempo de buscar ms clientes y ampliar sus rutas. La revisin de ventas se hace semanalmente. La flota usada es propia y se compone principalmete de camionetas tipo vanette, combis y motocicletas.Diseo de rutas El vendedor (conductor) hace su reparto a su propio criterio Las rutas que se saturan de clientes no son reestructuradas con prontitud Se da servicio a rutas que cubren grandes reas con pocos clientes y tambin a rutas que cubren reas pequeas con muchos clientes Los vendedores tardan un promedio de 10 minutos en atender a cada cliente.

Empresa: Paquetera Grupo Estrella Blanca

Polticas de distribucin Vender servicio de distribucin de paquetera. Entregar paquetes antes de las 11:30 am del da siguiente a su colecta. El proceso de colecta se hace generalmente en las tareas y el de distribucin por las maanas.Prcticas de distribucin Los vehculos llegan al deposito (centro operativo) cargados de la paquetera precedente de las centrales de autobuses diariamente Hay solo un punto de entrega de los paquetes de provincia la central camionera La facturacin y el pago del servicio puede hacerse en las oficinas o en el domicilio del propio cliente La flota de vehculos es propia y el transporte entre centro operativos se hace con camiones de transporte de pasajeros de la misma lnea.Diseo de rutas Cada uno de los supervisores de sector disea sus rutas, principalmente con base en cdigos postales y colonias No se usa software ni modelos matemticos para el diseo de rutas solo obtiene las rutas por medio de mapas digitales Las rutas son usadas con principalmente fijas no hay cambios frecuentes. Por otra parte los puntos de colecta distribucin no tienen variaciones de consideracin En funcin del volumen para distribuir o colectar se utiliza el uso de camionetas cerradas o motocicletas. Segn la zona en que opera la ruta pueden asignarse de uno a 3 operadores en cada vehculo.