La distribución física de carga es una de las áreas de trabajo dentro de la operación logística de las empresas industriales, manufactureras y comerciales que mayormente están involucradas con la actividad económica del transporte. Entre las tareas de transporte de carga que enfrentan diariamente los operadores logísticos están todas las decisiones que se tienen que tomar a fin de utilizar las flotas vehiculares de la manera más eficiente posible.

En este trabajo se aborda la problemática del diseño de rutas para los vehículos que colectan y distribuyen carga y que buscan hacerlo de la mejor manera posible. Los objetivos generales de este trabajo son:

1.                  Proponer un marco de discusión basado en el enfoque logístico que ayude a organizar las estrategias de acción y los métodos de determinación de rutas de una manera sistemática y razonada. Como un modelo típico de referencia se usa el Modelado Logístico Compuesto (Logisitc Composite Modeling) originado en el Logistics Institute del Georgia Institute of Technology, en los Estados Unidos.

2.                  Revisar los métodos y algoritmos que son de utilidad para usar eficientemente los caminos, al diseñar rutas óptimas en cuanto a costo, tiempo o distancia recorrida, que se encuentran disponibles en la literatura de investigación de operaciones, y que se pueden implantar fácilmente en los sistemas de cómputo de los operadores logísticos.

3.                  Revisar los métodos existentes para usar eficientemente los vehículos, examinando la problemática actual del diseño general de rutas vehiculares en las que se incluyen las restricciones más comunes en la práctica, como son limitaciones a las distancias recorridas en las rutas, los tiempos de conducción de los choferes o los horarios de entregas a los clientes. Estas restricciones que dan mayor realismo al planteamiento de los problemas, implican mayores complejidades computacionales, y por lo general se resuelven con algoritmos de tipo heurístico, que dan soluciones prácticas, aunque ligeramente alejadas del óptimo matemático ideal.

4.                  Mostrar un panorama del software comercial para ruteo vehicular que se encuentra disponible, y que puede resultar de gran utilidad para las empresas transportistas. La mayoría de este software comercial requiere de datos adecuados, ya sea de mapas digitalizados o de bases de datos de sistemas geográficos, que al menos a finales de la década de los 90, no existían completamente para el caso de México. El potencial de uso de esta clase de programas, no obstante, es altamente prometedor para las empresas interesadas en actualizar sus manejos de ruteo a fin de obtener mejores soluciones y ampliar los alcances de sus procesos de distribución física.

La cuestión de la eficiencia en el diseño de las rutas puede plantearse con enfoques diversos. Distintos operadores pueden tener distintos criterios de eficiencia, según los objetivos que las empresas se han fijado para competir en su ámbito de distribución. Así, el manejo de flotas vehiculares que buscan minimizar los costos operativos exigen la búsqueda de las rutas más cortas o las que necesiten menos recursos, mientras que los operadores interesados en el objetivo de suministrar el transporte con altos niveles de servicio buscarán las rutas más rápidas o las más seguras. Análogamente, las decisiones sobre la administración de los vehículos pueden orientarse a buscar altos porcentajes de utilización de los mismos, reducir los tiempos de ocio de la flotilla o reducir los tiempos de recorrido de vehículos vacíos.

Para abordar la problemática de un modo razonado y metódico, el enfoque logístico es de gran ayuda. Este enfoque da una visión clara de la organización de las actividades en el ciclo completo de producción, iniciando desde la etapa de suministro de insumos, pasando por las etapas de manufactura y llegando a los niveles detallados de la distribución a los consumidores finales.

Las prácticas cotidianas de los operadores logísticos en los Estados Unidos y en México que se revisan en el Capítulo 1, son una muestra resumida de las soluciones pragmáticas que se han dado a los problemas de distribución física, y pueden servir como un marco de referencia para los operadores de transporte que se han desarrollado sobre la marcha del negocio de transporte de carga.

Un esquema básico tomado de la ingeniería del transporte es organizar las técnicas que permiten eficientar las decisiones separando los problemas en la clasificación de uso eficiente del camino, por una parte y en uso eficiente de vehículos, por la otra. Los progresos en eficiencia para cada una de estas etapas aportan contribuciones que se suman al objetivo global de mejorar el desempeño total de la cadena logística.

Bajo el enfoque de hacer un uso eficiente del camino, las tareas de ruteo vehicular pueden apoyarse en algunos métodos y algoritmos de investigación de operaciones que resultan adecuados para el objetivo de mejorar el diseño de las rutas de distribución. En el Capítulo 2 se examinan tres de estos modelos, que son: a) el método de la ruta más corta, b) el método del transporte y c) el modelo del agente viajero.

El método de la ruta más corta es un algoritmo de gran eficiencia computacional, que resulta muy sencillo de programar en una computadora y que puede dar soluciones para encontrar la ruta óptima en una red, con el criterio de lograr la menor longitud posible, el menor tiempo de recorrido posible o la mejor ruta con respecto a costos específicos que se determinen sobre los tramos de la red de caminos. La planeación cotidiana de las rutas para los vehículos sobre una red de caminos ya existente resulta sumamente sencilla de manejar con este algoritmo, y es un primer paso para elegir la mejor opción en la red de caminos.

El método del transporte, es un algoritmo que también resulta muy eficiente en cuanto a cómputo, es sencillo de manejar incluso en ambiente de hoja de cálculo y da soluciones óptimas para el problema de balancear la asignación de envíos de carga desde múltiples orígenes a múltiples destinos, de modo que la asignación sea la de costo mínimo, siempre que se tengan datos de los costos de flete entre las distintas conexiones origen-destino que se puedan tener.

El modelo del agente viajero es un problema algo más difícil desde el punto de vista computacional. El modelo encuentra el circuito (ruta que inicia y termina en el mismo punto) con la menor distancia total recorrida en una red de caminos. Una aplicación típica de este modelo es el reparto de carga que se hace partiendo desde un depósito, al cual se regresa luego de visitar a todos los clientes. Este modelo se puede resolver por métodos del tipo de ramificación y acotamiento a partir del método de asignación, que es un caso particular del método de transporte, como se detalla en el Capítulo 2. Paquetes de cómputo como QSB (Quantitative Systems for Business) que son fáciles de conseguir, incluso en bibliotecas universitarias, incluyen un módulo del agente viajero, y resuelven de manera razonable problemas en los que el número de puntos a visitar en la red no es muy grande (alrededor de 90 ó 100 puntos). Sin embargo, para problemas de mayor tamaño, la eficiencia de este algoritmo empieza a decaer notablemente, dando soluciones que pueden tardar demasiado tiempo aún usando computadoras sumamente rápidas. Por otro lado, para el modelo del agente viajero hay algunas sugerencias prácticas derivadas de la forma geométrica que adoptan los circuitos sobre la red de caminos, y que en algunos casos permiten al diseñador de rutas encontrar buenas soluciones directamente sobre el mapa de la red.

En cuanto al uso eficiente de vehículos, en el Capítulo 2 se revisa cómo las tareas del ruteo vehicular pueden apoyarse, por una parte en estrategias logísticas y por otra en algoritmos de diseño de rutas.

Las estrategias logísticas están encaminadas a aprovechar mejor las características de los embarques, como pueden ser la consolidación de carga, la mezcla de colecta con distribución (hasta donde sea posible), o el manejo de rutas fijas en unos casos y rutas variables en otros.

Los algoritmos de diseño de rutas tratan de encontrar las rutas más económicas que recorrerán los vehículos para hacer la colecta o entrega requerida, respetando varias restricciones, como pueden ser distancia máxima permitida para una ruta, tiempo máximo permitido a un conductor o capacidad limitada a la carga en los vehículos. La presencia de estas restricciones, por un lado, hace más realista la solución al problema, pero por otro, complica el diseño de los algoritmos. A la fecha, no existe un algoritmo general que obtenga el óptimo matemático para cualquier instancia de problema de ruteo vehicular en tiempos de orden práctico, aún con computadoras avanzadas; de hecho esta área de trabajo es una de las más activas hoy en día en el ámbito de la investigación de operaciones.

Sin embargo, se han generado algoritmos alternativos con el enfoque de métodos heruísticos. Estos métodos, aunque no producen la solución de óptimo matemático ideal, son capaces de generar soluciones que están razonablemente cerca del óptimo ideal, respetando todas las restricciones impuestas a los movimientos de carga y lográndose en tiempos adecuados para la práctica. Es claro que un operador logístico en activo preferirá siempre una solución que tenga algún margen razonable de error hoy mismo, a una solución matemáticamente exacta que tarde una semana en calcularse.

Dos ejemplos de este tipo de algoritmos que se examinan en el Capítulo 2, son el método de barrido y el método de Clarke y Wright. Ambos métodos son sencillos de manejar, se pueden programar con relativa facilidad en una computadora y permiten la inclusión de varias restricciones de interés en los problemas reales, como las citadas sobre distancias o tiempos máximos tolerados en las rutas o capacidades limitadas a la carga en los vehículos.

Finalmente, en el Capítulo 3 se revisan aspectos computacionales del ruteo vehicular, así como algo del software comercial que se ofrece actualmente para las tareas de ruteo vehicular, el cual es sumamente variado y de gran potencial para el manejo eficiente del despacho de vehículos en problemas de transporte de carga.

Entre las sugerencias de uso de modelos computacionales para ruteo vehicular, resalta el enfoque de Vista Previa-Solución-Revisión, (Ballou, 1999 a) que a grandes rasgos da guías para aplicar en la práctica los modelos computacionales. Primeramente, una etapa de vista previa, en la cual la experiencia del operador de transporte identifica los casos especiales y los datos que no son aplicables directamente al modelo computacional; enseguida, la solución propiamente generada con el modelo computacional y finalmente, la revisión e interpretación de los resultados del modelo, que aportan sugerencias valiosas que servirán de apoyo a la toma de decisiones.

En cuanto al uso óptimo de este software, es importante notar que en la mayoría de los casos se requiere de mapas digitalizados o enlaces con sistemas geográficos de información que manejen bases de datos geográficas de las zonas en las que se harán los movimientos de carga. Este detalle limita mucho la posibilidad de utilizar de inmediato todo este software comercial, dado que hasta finales de 1999, no existía en México información completa de mapas digitalizados o de bases de datos geográficos que pudieran servir para alimentar al software comercial de ruteo. Al respecto, por información publicada en internet, se conoce del “Proyecto México” de la empresa Sistemas Geográficos de Información S. A. (SIGSA) ubicada en la Ciudad de México, y que promete llenar esta necesidad de información en un futuro no muy lejano.

Los operadores logísticos del transporte de carga pueden encontrar entre los tópicos tratados anteriormente opciones diversas para aplicar técnicas, métodos o sugerencias pragmáticas en su tarea cotidiana de organizar las rutas y administrar los vehículos utilizados en la distribución física.

El objetivo central en toda esta discusión puede plantearse como el logro de mejoras en la eficiencia del ruteo vehicular dentro del proceso de distribución física, y esto sin duda es un elemento indispensable para la supervivencia empresarial en este ambiente reciente de intensa competencia y de globalización de los mercados.

*  Síntesis del documento: MORENO QUINTERO, Eric, “Problemas de ruteo vehicular en la recolección y distribución óptimas de carga”, Publicación Técnica N° 144, Instituto Mexicano del Transporte, Sanfandila, Qro., México, 2000.