Optimización económica de redes de transporte

Trascendencia del transporte

La trascendencia económica del sector del transporte genera costos sociales y medioambientales de gran magnitud. Esta actividad supone aproximadamente un sexto del Producto Interno Bruto (PIB) de los países industrializados (ver Yepes, 2002). Un estudio del National Council of Physical Distribution (ver Ballou, 1991) estima que el transporte representó el 15% del PIB de Estados Unidos en 1978, lo que supuso más del 45% de los costes logísticos de las organizaciones. En España, según datos del Ministerio de Fomento (ver CTCICCP, 2001), la participación del sector en el valor añadido bruto del año 1997 se situó en un 4,6%. En cuanto al empleo, 613.400 personas se encontraban ocupadas en el sector de los transportes en España en 1999, lo que representaba el 3,69% de la población activa. La distribución física representa para las empresas entre la sexta y la cuarta parte de las ventas y entre uno y dos tercios del total de los costos logísticos (Ballou, 1991).

Además, una adecuada gestión de los problemas de distribución afecta directamente a la competitividad de las empresas. Así, el establecimiento de rutas y horarios para vehículos constituye un conjunto de problemas habituales que no se resuelven de manera óptima y acarrean una merma significativa en la cuenta de resultados de las empresas. Autores como Kotler (1991) afirman que se pueden obtener ahorros sustanciales en el área de la distribución física y la describen como “la última frontera para obtener economías en los costos” y “el continente oscuro de la economía”. Drucker (1962) describió las actividades logísticas que se llevaban a cabo tras la fabricación como las “áreas peor realizadas y, a la vez, más prometedoras dentro del mundo industrial”. Incluso el recorte de una pequeña fracción de los costos de distribución puede aflorar enormes ahorros económicos y una reducción de los impactos sociales y ambientales ocasionados por los accidentes, la polución y el ruido, además de incrementar significativamente la satisfacción de los clientes.

Todo ello se enmarca en un escenario en el que han crecido enormemente las expectativas de los clientes, al igual que los productos disponibles en el mercado. Ello provoca que las empresas se enfrenten a retos más dinámicos, que van desde aumentos en los niveles de servicio hasta rupturas de fronteras o la entrada en el comercio electrónico. La globalización de los mercados ha provocado, de hecho, una aceleración del comercio. El transporte, que ya es una función vital, tendrá aún una posición más estratégica para las industrias en el futuro.

Los problemas de rutas son difíciles de optimizar en situaciones reales debido a los procedimientos de resolución exactos, debido al incremento exponencial del esfuerzo de cálculo necesario en función de la dimensión del problema. En estas circunstancias, los métodos de resolución aproximados que emulan estrategias eficientes empleadas por la naturaleza y utilizadas en la inteligencia artificial pueden proporcionar soluciones satisfactorias en tiempos de cálculo razonables, constituyendo herramientas tecnológicas capaces de incrementar la competitividad de las empresas dedicadas al transporte.

Problemas de distribución física

Los problemas de distribución física consisten básicamente en asignar una ruta a cada vehículo de una flota para repartir o recoger mercancías. Los clientes se localizan en puntos o arcos y, a su vez, pueden presentar horarios de servicio determinados; el problema consiste en establecer secuencias de clientes y programar los horarios de los vehículos de manera óptima. Los problemas reales de transporte son extraordinariamente diversos. Yepes (2002) propone una clasificación que incluye un mínimo de 8,8·109 combinaciones posibles de modelos de distribución. Si alguien fuese capaz de describir cada uno de ellos en un segundo, tardaría cerca de 280 años en enunciarlos todos. La investigación científica se ha centrado, por tanto, en un grupo muy reducido de modelos teóricos que, además, tienden a simplificar excesivamente los problemas reales.

El problema más famoso y sencillo de plantear se conoce como el del viajante de comercio (“Traveling Salesman Problem”, TSP). Se debe visitar un conjunto de ciudades una sola vez y volver a la ciudad de partida, de modo que la distancia recorrida sea mínima. Es un problema intensivo en términos de cálculo, puesto que un procesador que calculara un billón de soluciones por segundo tardaría unos 50 minutos en enumerar todos los casos posibles con 20 nodos y casi cinco siglos con 25.

El problema de las rutas “Vehicle Routing Problem, VRP” presenta una demanda asociada a cada ciudad y una capacidad determinada de transporte para cada uno de los vehículos. Aquí, el objetivo puede ser reducir al mínimo posible la suma de la distancia recorrida por todas las rutas, el número de vehículos, o una combinación de ambos criterios. Es importante destacar el hecho de que tanto para los problemas TSP como para los VRP, la dirección en la cual se desarrolla el camino carece de importancia, cosa que no ocurre con los problemas de rutas de reparto con restricciones en los horarios de servicio “Vehicle Routing Problem with Time Windows, VRPTW”, donde cada cliente restringe la satisfacción de su demanda a un horario de reparto o recogida determinado (ventana de tiempo). En estos casos, la ventana de tiempo obliga a esperar si el vehículo llega antes de su apertura e impide la prestación del servicio si se llega fuera del plazo previsto.

Estos problemas son difíciles de resolver debido al crecimiento exponencial de las soluciones en función del número de clientes. De hecho, solo algunos problemas de VRPTW de hasta 100 nodos han podido resolverse mediante métodos exactos. En estas circunstancias, es posible aplicar algoritmos de aproximación que proporcionen soluciones viables y razonables.

Sistemas inteligentes

Las metaheurísticas son métodos generales, aplicables a amplios conjuntos de problemas, que normalmente emulan estrategias eficientes empleadas por la naturaleza y utilizadas en la inteligencia artificial (evolución biológica, funcionamiento del cerebro, comportamiento de los insectos, mecánica estadística, etc.), y que sirven para guiar el funcionamiento de las heurísticas u otros procedimientos de optimización específicos. En el campo de la optimización combinatoria y en los problemas de transporte, se utiliza comúnmente el término metaheurística, mientras que en otros campos se conocen estos métodos como sistemas inteligentes (Goonatilake et al., 1995). Las redes neuronales, la lógica borrosa, los algoritmos evolutivos, la búsqueda tabú o la cristalización simulada son algunas técnicas que han probado su eficacia en la explotación de datos, en el descubrimiento de conocimiento y en la solución de problemas combinatorios en diferentes campos técnicos y científicos.

Modelo económico rutas de transporte

En las últimas décadas, la investigación científica ha dedicado un gran esfuerzo al desarrollo de técnicas para resolver modelos teóricos de transporte. Sin embargo, Yepes y Medina (2000) comprueban que la maximización de la rentabilidad de las operaciones reales de distribución debe contemplar funciones objetivo económicas basadas en los ingresos y los costos. Este mismo principio debe exigirse a los algoritmos empleados en su resolución. El éxito de una metaheurística especializada en un modelo teórico concreto, no garantiza su adecuación ante escenarios reales complejos propios de las empresas de transporte.

En la distribución real de mercancías, es habitual el empleo de flotas heterogéneas de vehículos, con características propias en costos, capacidad de carga, velocidad y jornadas de trabajo limitadas, con posibilidad de horas extraordinarias. Asimismo, la duración de los viajes depende del nivel de congestión y de los problemas de acceso a los clientes. Además, los vehículos pueden iniciar nuevas rutas si lo permite su jornada laboral, lo cual es habitual cuando las demandas de cada cliente superan la capacidad de transporte del vehículo, o bien cuando se emplea poco tiempo en recorrer las distancias hacia los diversos nodos. También es razonable acordar con los clientes bonificaciones en caso de que se rompan los horarios (rotura de servicio).

Para definir un esquema que cumpla las características anteriores, aproximadas al problema real de distribución, se define un problema de rutas con flotas heterogéneas y múltiples usos, con restricciones horarias blandas de servicio: “Vehicle routing problem with a heterogeneous fleet of vehicles with soft time windows and with multiple use of vehicles, VRPHEMSTW”.

Consecuencias de interés para las empresas

Algunas conclusiones de interés práctico que se han comprobado al emplear los sistemas inteligentes en la resolución de problemas que, lejos de ser teóricos, se acercan a la realidad cotidiana de las empresas de distribución son las siguientes (Yepes, 2002):

Los problemas reales de rutas no se modelan bien con funciones objetivo teóricas habituales. En efecto, posibles variaciones en los costos o en las tarifas provocan que soluciones buenas a problemas teóricos resulten muy malas para los problemas reales. Como empresario, debe exigir que el software que emplee maximice el beneficio y no solo minimice los costes.  Una empresa que quiera maximizar sus beneficios en la distribución puede incurrir en grandes costos de oportunidad involuntarios si adopta algoritmos especializados para resolver problemas teóricos. En general, estos procedimientos no son óptimos en escenarios reales. Mucho software es teórico y no está adaptado a su empresa.

Los modelos que utilizan funciones objetivo basadas en los costos globales y los ingresos, simulan mejor las operaciones de distribución. Cada cliente puede requerir una política de precios diferenciada. Exija a su software la posibilidad de segmentar a sus clientes según tarifas específicas. Una ligera flexibilización en los horarios de servicio permite, aun cuando exista cierta penalización económica por la transgresión de las ventanas horarias, una mejora en la calidad de las soluciones obtenidas. Negocie con sus clientes bonificaciones por incumplimientos de los horarios de entrega; al final, ello le puede llevar a mayores beneficios.  Un elevado costo fijo por disposición de los vehículos conlleva que la solución de mayor beneficio sea aquella que autorice el inicio de nuevas rutas por parte de un mismo vehículo, siempre que su jornada laboral lo permita. Desconfíe del software que no le permita discriminar situaciones como el alquiler o la compra de vehículos. La planificación de las rutas puede cambiar y su empresa puede perder beneficios. En una operación de distribución de mercancías, el uso múltiple o sencillo de los vehículos, dentro de su jornada de trabajo, es una decisión que depende de la estructura de costos de cada problema concreto. Esta posibilidad no se contempla por el software habitual y le puede hacer perder dinero.

En esta apretada síntesis, la empresa dedicada a la distribución de personas o mercancías dispone de nuevos conceptos para resolver sus complejos problemas de transporte. El reto consiste en elegir entre el vasto universo de técnicas posibles, aquella que sea capaz de aportar una solución de calidad dentro de un tiempo de cálculo razonable, teniendo presente que un problema de transporte determinado presenta múltiples escenarios posibles, y manejando un modelo económico adecuado a las variables y restricciones reales.

Referencias

Ballou, R. H. (1991). Logística empresarial. Control y planificación. Ed. Díaz de Santos, Madrid.

Comisión de Transportes del Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos (2001). Libro verde del transporte en España. Disponible en internet.

Drucker, P. (1962). The economy’s dark continent. Fortune, April, 265-270.

Goonatilake, S.; Treleaven, P. (Eds) (1995). Intelligent systems for finance and business. John Wiley & Sons, Chichester, England.

Kotler, P. (1991). Marketing management. Analysis, planning, implementation, and control. Prentice Hall International. United Kingdom.

Yepes, V. (2002). Optimización heurística económica aplicada a las redes de transporte del tipo Vrptw. Tesis Doctoral. Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos, Universidad Politécnica de Valencia.

Yepes, V.; Medina, J.R. (2000). Optimización del problema generalizado de las rutas con restricciones temporales y de capacidad (CVRPSTW), en Colomer, J.V. y García, A. (Eds.): Actas del IV Congreso de Ingeniería del Transporte. Vol. 2, pp. 705-710. Valencia.

¿Qué errores se comenten con los buldóceres?

En la entrada de hoy vamos a dar recomendaciones para el trabajo con tractores sobre cadenas, también llamados buldóceres (bulldozers, en inglés). En español también se conocen como explanadoras o topadoras. La operación de las máquinas es un tema de gran trascendencia tanto económica como de seguridad. Una mala operación acarrea no solo pérdidas de producción y el encarecimiento de las unidades de obra, sino que, en muchas ocasiones, representa un maltrato a las máquinas y un problema grave de seguridad para las personas.

Siguiendo el carácter divulgativo de estas entradas, os paso un Polimedia referido a las recomendaciones que deberían seguirse para operar con los buldóceres.  Espero que os guste.

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También podéis calcular, a continuación, cuál sería la capacidad de  producción de un bulldozer excavando:  https://laboratoriosvirtuales.upv.es/eslabon/CapacidadBulldozer/ 

 

Referencias:

YEPES, V. (2014). Maquinaria de movimiento de tierras. Apuntes de la Universitat Politècnica de València, Ref. 204. Valencia,  158 pp.

Curso:

Curso de gestión de costes y producción de la maquinaria empleada en la construcción.

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Por qué se incumple la máxima calidad/precio en el turismo

En este artículo voy a intentar explicar por qué el turista está dispuesto a pagar menos y a exigir una calidad de servicio cada vez mayor. Además, intentaremos entender cómo la calidad en el sector turístico bascula fundamentalmente en el destino turístico. Por tanto, ya podemos adelantar que el sector turístico precisa, para seguir compitiendo, de un fuerte incremento en la calidad y de precios altamente competitivos. Por supuesto, sin confundir los conceptos de calidad y de lujo, claramente diferenciados en el ámbito de la gestión de la calidad. Incremento de la calidad y reducción de los precios, en un contexto de fuerte competencia, solo son posibles con un gran esfuerzo por parte de las empresas en la gestión de sus recursos y con un fuerte entendimiento entre el sector público y el privado en lo que respecta al mantenimiento de una alta calidad en la prestación de servicios y a la preservación paisajística y medioambiental de los destinos turísticos. Tarea nada fácil, por cierto, donde la formación de nuestros recursos humanos es una pieza fundamental de este puzzle.

La globalización de los mercados turísticos, las estructuras de costes en los destinos emergentes o el abaratamiento del transporte han provocado un aumento de la competencia y de las posibilidades de elección de destino. La estrategia competitiva basada tan solo en el precio desencadena dinámicas difíciles de romper, en las que una minoración de costes conlleva mayores volúmenes de negocio, lo cual resulta inconciliable con la progresiva rivalidad entre los destinos turísticos, que a su vez acarrea consecuencias ambientales y sociales inadmisibles en el marco de un desarrollo sostenible. La pluralidad de comportamientos de los consumidores, cada vez más orientados hacia ofertas diferenciadas y de mayor calidad, configura un horizonte en el que la provisión de productos y servicios excelentes será un elemento decisivo del éxito empresarial y de la competitividad.

Playa de Calpe (Alicante) y Peñón de Ifach
Playa de Calpe (Alicante) con el Peñón de Ifach al fondo

Si bien este es el contexto en el que se desarrollaba, entre otras, la actividad turística, conviene destacar aspectos diferenciadores respecto de otros ámbitos económicos. Se distinguen dos niveles de competencia: uno formado por los establecimientos de una misma zona turística y otro, compuesto por los numerosos destinos turísticos. Es innegable que la competencia dentro de una zona distribuye cuotas de mercado entre las empresas en función de los bienes y servicios que ofrecen. No obstante, ante una oferta poco transparente o diferenciada, el turista puede acudir a establecimientos que, si no son capaces de satisfacer sus expectativas respecto a la prestación del servicio, ocasionan insatisfacciones que trascienden al conjunto del destino. Consecuentemente, a una empresa turística le interesa que su competencia directa, a nivel local, proporcione servicios de calidad.

Ahora bien, aun así resulta insuficiente. El destino es más que la suma de sus empresas turísticas; en él participan los servicios prestados por los agentes públicos, la actitud de los residentes, los comercios, los equipamientos e infraestructuras, etcétera. La insatisfacción generada por algún componente del sistema turístico, o incluso por uno ajeno a él, provoca percepciones negativas que se vinculan a la totalidad. Aplicar la estrategia de calidad no solo impacta al cliente, quien, obviamente, saldrá beneficiado gracias a un mejor cumplimiento de sus expectativas. El destino en su conjunto y cada empresa en particular obtendrán una mejora en su competitividad y rentabilidad.

 Además de reconocer y propiciar los atributos apetecibles para el destino turístico, dado que se proporcionan unos servicios que en definitiva son “bienes de experiencia” al exigir su consumo para evaluar después la satisfacción del usuario, debe fomentarse la transparencia y comunicación de las características de los productos ofrecidos para eludir el hecho de que una información escasa e inadecuada sobre una zona turística desencadene la desincentivación de la demanda que, desconfiada, esté dispuesta a pagar menos, desatando una espiral en el deterioro creciente de la calidad ofertada.

No obstante, resulta conveniente romper con ciertas creencias fuertemente arraigadas, como la idea de que la provisión de productos y servicios de mayor calidad siempre conlleva un mayor coste. Esta consideración tiene lugar cuando se confunde la calidad con las prestaciones del producto, que no es otra que la satisfacción de las expectativas, gustos y necesidades de los consumidores.

La calidad implica “hacer las cosas como lo espera el cliente” a la primera. La eficacia y la eficiencia en los procesos de prestación de servicios turísticos reducen los costes, al no ser necesario reanudar, repetir o enmendar procesos ya realizados. Por consiguiente, y considerando que los esfuerzos de la unidad de negocio deben satisfacer a los consumidores en el momento y circunstancia previstos; así como que dicho cumplimiento se refiere a lo que, en realidad, son distintos niveles de exigencia por parte de los clientes; es posible, partiendo de un conocimiento apropiado de la demanda, mejorar la calidad del producto o servicio sin que, necesariamente, dicha cualificación incida en la partida de costes.

Otra opinión extendida, que ya no se cumple en el contexto actual, es la que asumía una relación estable entre el precio y la calidad, de modo que una mejora de esta acarrea forzosamente un incremento del precio. Al darse por supuesta esta premisa, una elevación de los precios derivada de una calidad superior no podía ser mal acogida por el cliente. Ahora bien, la realidad es otra, dado que, siendo el consumidor consciente del aumento de la competencia y de los efectos de esta sobre los precios, quiere cada vez más calidad a un precio similar, o en ocasiones hasta inferior. Se puede hablar, incluso, de un “umbral mínimo de calidad” por debajo del cual determinados segmentos de la demanda rechazan ciertos productos y servicios, independientemente del precio al que se ofrezcan.

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¿Qué es la negociación?

La negociación es el proceso mediante el cual las partes interesadas resuelven conflictos, acuerdan líneas de conducta, buscan ventajas individuales y/o colectivas y procuran obtener resultados que sirvan a sus intereses mutuos. Generalmente se contempla como una forma alternativa de resolución de conflictos o de situaciones que impliquen acción multilateral.

Esta es una habilidad tanto a nivel profesional como personal. Un buen enlace para ampliar la información es este: http://6thfloor.pp.fi/fgv/gettingtoyes.pdf, sugerencia de Teófilo Serrano.

Para descubrir las claves de este proceso, os propongo un par de «píldoras teóricas» de Edgar Rodríguez.  Se trata de un par de vídeos producidos por el Servicio de Innovación Educativa junto con el Gabinete de Tele-Educación de la Universidad Politécnica de Madrid. En el primero se define la negociación y, en el segundo, se describen las fases. Espero que os gusten.

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Certificación energética. Directrices de diseño y ejecución

A continuación, dejo la presentación que hizo Francisca Molina Moreno de su Trabajo Fin de Máster denominado: «Análisis del estado del conocimiento de la certificación energética aplicado a criterios de sostenibilidad y eficiencia en edificación. Directrices en el diseño y ejecución de proyectos previas a la auditoría energética», que tuve la ocasión de dirigir y que se defendió en septiembre de 2012 en la Universidad Politécnica de Valencia.

Tras un análisis cuantitativo y cualitativo de los artículos, se elaboró un resumen de las metodologías, herramientas y procedimientos de gestión, diseño y construcción que actualmente se desarrollan (en la teoría) e implementan (en la práctica). El análisis se centró en la optimización de los recursos (económicos, materiales y de tiempo) y en las fases del proceso: proyecto, construcción y explotación. Se planteó un enfoque práctico (a partir de la consulta del documento, que se deja abierto a completar en futuras investigaciones), en el que se puede consultar la etapa constructiva requerida.

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Automatic design of concrete vaults using iterated local search and extreme value estimation

La optimización de estructuras reales de hormigón armado constituye un campo de gran interés no solo en la investigación, sino también en su aplicación en obra. Os paso un artículo reciente que explica una forma de optimizar las bóvedas de hormigón empleadas habitualmente en pasos inferiores, como falsos túneles. Los ahorros que se pueden conseguir, en este caso, han sido de un 7% respecto a un diseño tradicional. En el caso de obras lineales de gran longitud, los ahorros pueden ser nada despreciables. La revista Latin American Journal of Solids and Structures es de acceso abierto, por lo que podéis descargar este y otros artículos de interés.

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¿Cómo se amortizan las máquinas?

En un artículo anterior comentamos los criterios para renovar la maquinaria destinada a las obras de construcción. Aquí vamos a recordar algunos conceptos básicos sobre amortización. La amortización de la maquinaria es la cuantificación monetaria de la depreciación de las máquinas. El objetivo perseguido por la amortización se puede explicar de diversas formas:

a) Crear un fondo para la renovación de la máquina.
b) Reflejar contablemente la disminución del valor patrimonial de la empresa.
c) Distribuir el coste de la maquinaria entre la producción.
d) Recuperar el dinero desembolsado a lo largo de varios años en la compra de la máquina.

No obstante, factores como la inflación o el progreso técnico provocan discrepancias entre el fondo creado y el valor de adquisición. Además, el Fisco rechaza adoptar fondos suplementarios de reposición en la consideración de gasto. Por ello, a menudo, el valor residual de la máquina se suma a la amortización para adquirir una nueva máquina. Para repasar estos conceptos, os paso un vídeo de Polimedia que espero que os guste.

Referencias:

PELLICER, E.; YEPES, V.; TEIXEIRA, J.M.C.; MOURA, H.; CATALÁ, J. (2008). Construction Management. Construction Managers’ Library Leonardo da Vinci: PL/06/B/F/PP/174014. Ed. Warsaw University of Technology, 231 pp. ISBN: 83-89780-48-8.

YEPES, V. (1997). Equipos de movimiento de tierras y compactación. Problemas resueltos. Colección Libro Docente nº 97.439. Ed. Universitat Politècnica de València. 253 pág. Depósito Legal: V-4598-1997. ISBN: 84-7721-551-

YEPES, V. (2022). Gestión de costes y producción de maquinaria de construcción. Colección Manual de Referencia, serie Ingeniería Civil. Editorial Universitat Politècnica de València, 243 pp. Ref. 442. ISBN: 978-84-1396-046-3

Curso:

Curso de gestión de costes y producción de la maquinaria empleada en la construcción.

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