Solución del problema de ruteo de vehículos con demandas estocásticas mediante la optimización por espiral

Solving the vehicle routing problem with stochastic demands using spiral optimization

El artículo presenta los resultados del estudio de un problema de ruteo de vehículos con demandas estocásticas (Vehicle Routing Problem with Stochastic Demands, VRPSD), en el cual la única variable estocástica es la demanda de los clientes; esta variable sigue una distribución discreta, y su valor solo es conocido cuando el vehículo llega a la ubicación del cliente. Para su solución, se implementó la metaheurística denominada Optimización por Espiral, con el enfoque a priori y la estrategia de reabastecimiento preventivo para un solo vehículo. Para mejorar el método se inicializaron las rutas mediante la heurística del vecino más cercano, y posteriormente se utilizó la mutación, un operador evolutivo, para ampliar la zona de exploración de los puntos de búsqueda. Adicionalmente, se utilizó el intercambio 2-Opt, una heurística de búsqueda local, con el fin de intensificar la búsqueda en la vecindad de soluciones óptimas encontradas. Por otra parte, se realizó un diseño de experimentos 2³, con el fin de determinar la influencia de cada factor en la función objetivo. Este análisis se llevó a cabo en 8 instancias diferentes que fueron diseñadas y desarrolladas por Galván et al. [1]. Finalmente, se compararon los resultados obtenidos con los arrojados por el algoritmo híbrido EPSO, con el objetivo de probar la eficiencia y eficacia del algoritmo desarrollado. Esta comparación evidenció que el método propuesto obtiene mejores resultados en todas las instancias, con mejoras de hasta el 5,71 %.

I. INTRODUCCIÓN

La logística de la cadena de suministro se define como el conjunto de actividades, como transporte y control de inventarios, que se realizan para obtener la transformación de la materia prima en un producto terminado y ofrecerles valor agregado a los clientes. Dicha logística absorbe entre el 60 % y el 80 % de cada dólar que vende una empresa y, por lo tanto, es esencial para su estrategia competitiva y la generación de ingresos [2].

El transporte es una de las actividades más representativas de la cadena de suministro, ya que actualmente las empresas no logran operar sin el movimiento de sus materias primas o de sus productos terminados. Adicionalmente, el costo que genera dicha actividad es de alrededor del 50 % de los costos totales de la cadena de suministro [2]. Es por esto que es importante que las empresas realicen estudios detallados sobre el transporte de mercancías, para lograr la creación de una estrategia de distribución que minimice los costos producidos por el transporte y, a su vez, disminuya notoriamente los costos atribuidos a la cadena de suministro.

El problema de ruteo de vehículos (VRP, Vehicle Routing Problem) busca minimizar los costos de transporte que se presentan en la logística de la cadena de suministro [3]. El VRP consiste en un conjunto de clientes con demandas específicas, un depósito y una flota de vehículos con una capacidad determinada, de forma que se pretende encontrar la ruta que minimice costos y que comience y termine en el depósito.