Un algoritmo trilevel multiobjetivo para la red de transporte marítimo de cabotaje de concentrador y radio
Autores: Farmakis, Panagiotis; Chassiakos, Athanasios; Karatzas, Stylianos
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Un algoritmo trilevel multiobjetivo para la red de transporte marítimo de cabotaje de concentrador y radio
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería de Software
Palabras clave
Hub-and-spoke
Modelado de red
Transporte marítimo de corta distancia
Algoritmo de optimización
Flujos de pasajeros
Algoritmo genético
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 41
Citaciones: Sin citaciones
La modelización de redes de tipo hub-and-spoke (H&S) es una forma de optimización de la topología del transporte en la que se conectan las uniones de la red a través de nodos de concentración intermedios. El problema del transporte marítimo de corta distancia (SSS) tiene como objetivo dispersar de manera eficiente los flujos de pasajeros que implican múltiples rutas de embarcaciones y nodos intermedios a través de los cuales los pasajeros son transferidos a su destino final. El problema contiene elementos del Hub-and-Spoke y del Problema del Viajante, con diferentes niveles de flujos de pasajeros entre islas, lo que lo hace más exigente que el típico problema H&S, ya que la selección de los nodos de concentración dentro de los nodos y las rutas más cortas entre las islas son objetivos internos de optimización. Este trabajo introduce un algoritmo de optimización trilevel multiobjetivo para el problema de la Red General de Transporte Marítimo de Corta Distancia (GNSSS) para reducir las distancias de viaje y los costos de transporte, al tiempo que mejora la calidad del viaje y la satisfacción del usuario, principalmente minimizando las horas de pasajeros pasadas a bordo. El análisis se realiza en tres niveles de decisiones: (a) la asignación de nodos de concentración, (b) la asignación de isla a línea y (c) la secuencia de servicio de isla dentro de cada línea. Debido a la magnitud y complejidad del problema, se emplea un algoritmo genético para la implementación. El rendimiento del algoritmo ha sido probado y evaluado a través de varios estudios de caso reales y simulados de diferentes tamaños y escenarios operativos. Los resultados indican que el algoritmo proporciona soluciones racionales de acuerdo con los subobjetivos deseados. La consideración multiobjetivo conduce a soluciones que están bastante dispersas en el espacio de soluciones, lo que indica la necesidad de emplear métodos formales de optimización. Los diagramas típicos de Pareto presentan soluciones no dominadas que varían en un rango del 30 por ciento en términos de la distancia total recorrida y más del 50 por ciento en relación con las horas acumuladas de pasajeros. Los resultados de la evaluación indican además un rendimiento satisfactorio del algoritmo en términos de estabilidad de resultados (repetibilidad) y requisitos de tiempo de computación. En conclusión, el trabajo proporciona una herramienta para ayudar en las decisiones de operación de red y planificación de transporte por parte de las empresas navieras en las direcciones de reducción de costos y mejora del servicio al viajero. Además, el modelo puede adaptarse a otras aplicaciones en transporte y en la cadena de suministro.
Descripción
La modelización de redes de tipo hub-and-spoke (H&S) es una forma de optimización de la topología del transporte en la que se conectan las uniones de la red a través de nodos de concentración intermedios. El problema del transporte marítimo de corta distancia (SSS) tiene como objetivo dispersar de manera eficiente los flujos de pasajeros que implican múltiples rutas de embarcaciones y nodos intermedios a través de los cuales los pasajeros son transferidos a su destino final. El problema contiene elementos del Hub-and-Spoke y del Problema del Viajante, con diferentes niveles de flujos de pasajeros entre islas, lo que lo hace más exigente que el típico problema H&S, ya que la selección de los nodos de concentración dentro de los nodos y las rutas más cortas entre las islas son objetivos internos de optimización. Este trabajo introduce un algoritmo de optimización trilevel multiobjetivo para el problema de la Red General de Transporte Marítimo de Corta Distancia (GNSSS) para reducir las distancias de viaje y los costos de transporte, al tiempo que mejora la calidad del viaje y la satisfacción del usuario, principalmente minimizando las horas de pasajeros pasadas a bordo. El análisis se realiza en tres niveles de decisiones: (a) la asignación de nodos de concentración, (b) la asignación de isla a línea y (c) la secuencia de servicio de isla dentro de cada línea. Debido a la magnitud y complejidad del problema, se emplea un algoritmo genético para la implementación. El rendimiento del algoritmo ha sido probado y evaluado a través de varios estudios de caso reales y simulados de diferentes tamaños y escenarios operativos. Los resultados indican que el algoritmo proporciona soluciones racionales de acuerdo con los subobjetivos deseados. La consideración multiobjetivo conduce a soluciones que están bastante dispersas en el espacio de soluciones, lo que indica la necesidad de emplear métodos formales de optimización. Los diagramas típicos de Pareto presentan soluciones no dominadas que varían en un rango del 30 por ciento en términos de la distancia total recorrida y más del 50 por ciento en relación con las horas acumuladas de pasajeros. Los resultados de la evaluación indican además un rendimiento satisfactorio del algoritmo en términos de estabilidad de resultados (repetibilidad) y requisitos de tiempo de computación. En conclusión, el trabajo proporciona una herramienta para ayudar en las decisiones de operación de red y planificación de transporte por parte de las empresas navieras en las direcciones de reducción de costos y mejora del servicio al viajero. Además, el modelo puede adaptarse a otras aplicaciones en transporte y en la cadena de suministro.