Repositorio Institucional de Documentos
Abstract
El tema del presente Trabajo de Fin de Master es la intermodalidad en el transporte de mercancías, justificado por el auge del transporte sostenible en la sociedad actual. La congestión en las carreteras por el abuso de este modo de transporte, obliga a buscar maneras de desviar parte de esa mercancía a otros modos de transporte, buscando que éstos sean además medioambientalmente más sostenibles, principalmente el barco y el ferrocarril, si bien la intermodalidad incluye también el modo aéreo. Se pretende pues en el Trabajo de fin de Master realizar una metodología para la elección de la mejor ruta en el transporte de mercancías entre dos puntos determinados. Lo novedoso viene dado por el uso en esta ruta de la intermodalidad, teniendo en cuenta los costes que supone la intermodalidad en el transporte de mercancías. Para ello, en primer lugar se expone un análisis y descripción de la intermodalidad, así como de todos los posibles intercambios modales y sus principales características. A continuación se exponen los factores que la condicionan, es decir, los factores relevantes en el transporte intermodal de mercancías, que determinan su efectividad. Y por último se desarrolla una metodología para el proceso de elección de la mejor ruta entre dos puntos, teniendo en cuenta los nodos intermodales intermedios a estos dos puntos. Se plantea el problema, con su función objetivo y sus restricciones, que posteriormente son formuladas, sirviendo como paso previo de una futura tesis doctoral que modelice el cálculo de ese coste intermodal en cada nodo para cada modo de transporte y que resuelva mediante métodos metaheuristicos el problema aquí planteado. Madoz Balaguer, Leticia; Larrodé Pellicer, Emilio
Full text
Director Autor Dr. D. Emilio Larrodé Pellicer Dª. Leticia Madoz Balaguer Área de Ingeniería e Infraestructura de los Transportes Departamento de Ingeniería Mecánica Diciembre 2010 TRABAJO FIN DE MÁSTER 2010 - 2011 EUITIZ Centro Politécnico Superior Universidad de Zaragoza OPTIMIZACION DE OPERACIONES DE TRANSPORTE A TRAVES DEL USO DEL TRANSPORTE INTERMODAL PROGRAMA OFICIAL DE POSGRADO EN INGENIERÍA MECÁNICA Y DE MATERIALES MÁSTER EN SISTEMAS MECÁNICOS
OPTIMIZACIONDEOPERACIONESDETRANSPORTEATRAVESDEL USODELTRANSPORTEINTERMODAL Resumen EltemadelpresenteTrabajodeFindeMastereslaintermodalidadenel transportedemercancías,justificadoporelaugedeltransportesostenibleenla sociedadactual. Lacongestiónenlascarreterasporelabusodeestemododetransporte, obligaabuscarmanerasdedesviarpartedeesamercancíaaotrosmodosde transporte,buscandoqueéstosseanademásmedioambientalmentemássostenibles, principalmenteelbarcoyelferrocarril,sibienlaintermodalidadincluyetambiénel modoaéreo. SepretendepuesenelTrabajodefindeMasterrealizarunametodología paralaeleccióndelamejorrutaeneltransportedemercancíasentredospuntos determinados.Lonovedosovienedadoporelusoenestarutadelaintermodalidad, teniendoencuentaloscostesquesuponelaintermodalidadeneltransportede mercancías. Paraello,enprimerlugarseexponeunanálisisydescripcióndela intermodalidad,asícomodetodoslosposiblesintercambiosmodalesysusprincipales características. Acontinuaciónseexponenlosfactoresquelacondicionan,esdecir,los factoresrelevanteseneltransporteintermodaldemercancías,quedeterminansu efectividad. Yporúltimosedesarrollaunametodologíaparaelprocesodeeleccióndela mejorrutaentredospuntos,teniendoencuentalosnodosintermodalesintermediosa estosdospuntos.Seplanteaelproblema,consufunciónobjetivoysusrestricciones, queposteriormentesonformuladas,sirviendocomopasopreviodeunafuturatesis doctoralquemodeliceelcálculodeesecosteintermodalencadanodoparacada mododetransporteyqueresuelvamediantemétodosmetaheuristicoselproblema aquíplanteado.
Optimizacióndeoperacionesdetransporteatravésdelusodeltransporteintermodal TrabajoFindeMasterSistemasMecánicoscurso2010/20112010 1 Índicememoriaprincipal Índicememoriaprincipal..............................................................................................................1 1.Introducción,justificaciónyalcancedelTrabajo..................................................................3 2.Intercambiosmodaleseneltransportedemercancías........................................................5 2.1Tiposdeintercambiosmodales....................................................................................6 2.2Zonadecargadeestaciónintermodaldeferrocarril....................................................7 2.3Terminalportuaria......................................................................................................13 2.4Zonadecargaaeroportuaria.......................................................................................16 3.Factoresrelevantesenintermodalidad..............................................................................19 4.Planteamientodelproblemadedecisiónderuta...............................................................23 5.Formulacióndelproblema..................................................................................................26 6.Conclusiones.......................................................................................................................32
Optimizacióndeoperacionesdetransporteatravésdelusodeltransporteintermodal TrabajoFindeMasterSistemasMecánicoscurso2010/20112010 2
Optimizacióndeoperacionesdetransporteatravésdelusodeltransporteintermodal TrabajoFindeMasterSistemasMecánicoscurso2010/20112010 3 1. Introducción,justificaciónyalcancedel Trabajo Lasituaciónactualenelmundodeltransporteestámarcadapordos problemasprincipalesqueafectanalasociedadengeneral. Elprimerodeelloseslacongestióndelascarreteras,debidoalexcesivonivel detráficotantoaniveldepasajeroscomodemercancías. Hoyendía,eltráficodemercancíasestádominadoporlacarretera.Larazón principaleselhechodepodertransportarlasmercancíasdepuertaapuerta (origen/destino),eselúnicomediodetransportequelopermiteencualquiercaso,ya quetantoelferroviariocomoelaéreooelmarítimo,necesitaneltransportedela llamadaultimamilla,queprecisadeuncamiónquellevelamercancíadesdeel apartadero,puertooaeropuertorespectivamentealdestinofinal. Elsegundoproblemaeslacontaminacióngeneradaporeltransportepor carreteradebidoalCO2emitidoporloscamiones,multiplicadoporelgrannúmerode camionesquecirculancadadíaporlascarreteras. Lacomisióneuropeaadoptó,enseptiembrede2001,unnuevoLibroBlanco sobreeltransporte,bajoeltitulo“Lapolíticaeuropeadetransportesdecaraal2010: lahoradelaverdad”,donderecogíalaspropuestaslegislativaseiniciativasqueprevé aportarparadesarrollarlapolíticacomúndetransportesduranteelperiodo2000‐ 2010. Lostresmensajesprincipalesqueaportason: 1. Esnecesariounequilibriodelosdiferentesmodosdetransportepara garantizarlamovilidadenunaEuropaampliada. 2. Esnecesariolucharcontralacongestiónylosefectosmedioambientales. 3. Esnecesarioreorientarlapolíticadetransporteshacialosciudadanos,que exigenmásseguridad,máscalidadymásprotecciónensusdesplazamientos. Esporelloquedesdelosorganismospolíticosseestáfomentandola intermodalidadcomosoluciónalosdosproblemasanteriormentemencionados.Por
Optimizacióndeoperacionesdetransporteatravésdelusodeltransporteintermodal TrabajoFindeMasterSistemasMecánicoscurso2010/20112010 4 unladocontribuyeadescongestionarlascarreterasaldesviarpartedelamercancía porotrosmodosomediosdetransporteyporotro,porestemismomotivodisminuye laemisióndegasesnocivosalaatmósfera,promoviendoelusodelosmodos ferroviarioymarítimo,ambosmuchomásmedioambientalmentesosteniblesquela carretera. Enestetrabajosepretenderealizarunpasoprevioaunatesisdoctoralque versarásobrelaeleccióndelamejorrutaentredospuntosteniendoencuentala intermodalidad,ydándoleunpesoespecíficoalamismaalahoradetomardecisiones. Alolargodeltrabajosedefiniránlosdistintosmodosymediosdetransporte,asícomo lasopcionesdeintermodalidadentreellos.Asímismo,enlasegundapartedeltrabajo serealizaraunestudiodelosdistintosfactoresinfluyentesencadaunodelosmodos detransporte,asícomodesuinfluenciadentrodelprocesointermodal.Porúltimo,y comopuntofuertedeltrabajo,seexpondráunametodologíaparalaeleccióndela mejorrutaparatransportarmercancíaentredospuntosconocidos(origenydestino), conlaparticularidaddequelasrutascalculadassonintermodales.Seproponecomo objetivoconseguirelmínimocosteenlaruta,nosoloteniendoencuentaelcostedela propiarutasinotambién,yesesteelpuntonovedoso,setieneencuentaelcostede nodointermodal,esdecir,elcostequesuponecambiardemododetransporteenun determinadonodointermodal(puerto,aeropuertooestacióndeferrocarril).Durante esteintercambiodemodo,lamercancíanoestárecorriendokilómetros,esuntiempo yuncosteadicionalaldelapropiaruta.Estecostesemodelizaráparacadamodode transporteenlafuturatesis.ElalcancedelpresenteTrabajodeFindeMasteres plantearyformularformalmenteelproblema,queposteriormenteserámodelizadoy resueltoenlatesisantesmencionada.
Optimizacióndeoperacionesdetransporteatravésdelusodeltransporteintermodal TrabajoFindeMasterSistemasMecánicoscurso2010/20112010 5 2. Intercambiosmodaleseneltransportede mercancías Enprimerlugar,esnecesariodefinirlapalabraintermodalidad,yaqueenella nosvamosabasarenelrestodelamemoria. SegúnelinformedelMinisteriodeFomento“Lenguajedeltransporte intermodal”: “Transporteintermodaldesignaelmovimientodemercancíasenunamismaunidado vehículousandosucesivamentedosomásmediosdetransportesinmanipularla mercancíaenlosintercambiosdemodo. Porextensión,elterminointermodalidad,sehausadoparadescribirunsistemade transporteenelquedosomásmodosdetransporteintervieneneneltransportedeun envíodemercancíasdeformaintegrada,sinprocesosdecargaydescarga,enuna cadenadetransportepuertaapuerta.” Acontinuaciónseexponenunaseriededefinicionesdeconceptossimilaresa laintermodalidad: TransporteMultimodal:Designaelmovimientodemercancíasusandodoso másmodosdetransporte,entrelugaresdistintos. TransporteIntermodal:Esuntipodetransportemultimodal,quedesignael movimientodemercancíasenunamismaunidadovehículoutilizando sucesivamentedosomásmodosdetransportesinmanipularlamercancíaenlos intercambiosdemodo. TransporteCombinado:Eseltransporteintermodaldemercancíasenelcuallos recorridosprincipalesserealizanhabitualmenteentren,víanavegableotravesía
Optimizacióndeoperacionesdetransporteatravésdelusodeltransporteintermodal TrabajoFindeMasterSistemasMecánicoscurso2010/20112010 12 SistemaModalohr EselsistemacreadoporlaempresaLohrparapoderrealizarelintercambio modalnoacompañadoferrocarril‐carretera.Acontinuación,seexponeunesquema delprocesodecarga(Figura5) Figura5.SistemaModalhor Lacargahorizontaldeloscamionesseefectúadirectamenteconlacabeza tractora(noesnecesarioningúnequipoparalamanipulacióndelacarga). Lacargalateralenbateríadeloscamionespermiteuntrasbordosimultáneoy muyrápidodelosmismos. Tieneunsistemadearticulaciónydeaperturadelosvagonessencillo totalmentemecánico,elmantenimientodelmismoesreducido.Porelcontrario, requieredeunsistemahidráulicodebastantecomplejidad. Serequieredeunaterminaldetrasbordo,simplementeasfaltadaaunladoy otrodeunavíaferroviaria(noesnecesarioningúnandén),equipadaconsistemasde aperturadepuestofijoinstaladosdirectamentesobrelavía.Estaterminalnonecesita ningúnmaterialenconcretooespecial. Loscostesdemantenimientodelvagón,sepuedencompararalosdeun vagónclásicodebidoalusodebogieyruedasestándares. SistemaCargoSpeed SetratadeunsistemasimilaralModalhor,salvoporpequeñasdiferenciasala horaderealizarlaoperacióndeelevacióndelvagón. EnelsistemaCargospeedelconjuntodelosvagonesestánancladosdeforma permanenteyeslabasedelvagónlaquemedianteelpistónhidráulicoseelevapara poderrealizarlaoperacióndecargaodescargadelsemirremolque.
Optimizacióndeoperacionesdetransporteatravésdelusodeltransporteintermodal TrabajoFindeMasterSistemasMecánicoscurso2010/20112010 13 2.3 Terminalportuaria Unpuertoesunainfraestructurapuntualcuyaprincipalfunciónestransferir mercancíasy/opasajerosentredosmodosdetransporte:elmarítimoyelterrestre. Enelpuertosellevanacabo,entérminosdecargademercancía,servicios tantoparaelbarcocomoparalacargatransportada.Dichosserviciospueden clasificarseentresgrandescategorías: Serviciosrelacionadosconelmar:Englobatodoslosserviciosnecesarios paraaccederalpuertoy,ensucasoatracar,comoporejemplo,ayudasala navegación,practicaje,remolqueyamarre. Serviciosrelacionadoscontierra:Comprendetodoslosserviciosquepuede precisarelbarcoosumercancíadesdeelladodetierra,comoporejemplo: lamanipulacióndelamercancíaporpartedelostrabajadoresportuarios,el servicioprestadoporlasgrúasdelpuerto,otrosequiposovehículos,yel almacenaje. Serviciosrelacionadosconladistribución,comoporejemplo,la manipulacióndelamercancíaenlaterminaldecargadecontenedoresyel transportedentrodelpuerto. Respectoalamanipulacióndelamercancía,existenunaseriedeconceptos propiosdelmodomarítimo,queseexponenacontinuación: Estiba:Manipulacióndelamercancíaqueseefectúadesdequeestá suspendidaenelcostadodelbuque,hastaqueesdepositadaenla bodegadelmismo. Desestiba:Manipulacióndelamercancíaqueseefectúadesdela bodegadelbuquehastaqueéstaquedasuspendidaenelcostadode buque. Carga:Desplazamientodelamercancíadesdelaexplanadaotinglado hastaquequedasuspendidaalcostadodelbuque. Descarga:Desplazamientodelamercancíadesdequelamismaestá suspendidaenelcostadodelbuquehastaquequedasituadaenla explanadaotinglado. Trasbordo:Trasferenciadirectademercancíasdeunbuqueaotro. Recepción:Depósitodelamercancíaenelrecintoportuario,como pasoprevioasuembarque.
Optimizacióndeoperacionesdetransporteatravésdelusodeltransporteintermodal TrabajoFindeMasterSistemasMecánicoscurso2010/20112010 14 Entrega:Identificaciónyentregadelamercancíaalosmediosde transporteterrestrequeseencargandesacarladelrecintoportuario. Actualmente,latendenciaeneltransportemarítimodemercancíasesla llamada“unificación”.Launificacióndelamercancíasuponeelempaquetamientode variosartículosdecargadepequeñotamañoenunaunidaddetamañoestándarque puedasermanejadapormáquinasespecíficamentediseñadas.Ellotieneelefectode reducirlamanodeobranecesariayacelerarlamanipulacióndelosbienes. Estasunidadesestándarincluyenbienesatadosenpalletsquesonmanejados porcarretillaselevadoras;planchasmanipuladasportractores;cargasrodantes (camionesroll‐on/roll‐offytrailers);contenedoresestándar(ISO);einclusoelusode barcazasquepuedenserizadasalbarcomatriz.Entrelosdiferentesmétodos desarrollados(roll‐onroll‐of,pallets,etc.)destacalacontenerización,queconsisteen empaquetarlacargaencajasdetamañoestándartanaliniciodelacadenade transportecomoseaposible.Lascajasdetamañoestándarpuedenserfácilmente transferiblesentremodosdetransportesinquelamercancíadelinteriorsufraningún tipodepercance. Encuantoalprocesodecarga/descargaenestemododetransporte, dependeráprincipalmentedeltipodecargatransportada,quepuedeserdecuatro tipos: Mercancíageneralfraccionada Mercancíageneralconteneirizada Mercancíageneralrodante Mercancíageneralfraccionada Sellamaasíalamercancía“nounificada”,ysuprocesodecarga/descarga consisteen: Laoperacióndebodega:Eslaoperacióndeestiba/desestibadela mercancíaenlabodegadelbarcohastaqueéstaestáperfectamente colocadaparapartirenelcasodelacarga,oparaalimentarelgancho delagrúaenelcasodeladescarga. Laoperacióndeenganche:Consisteenelizadodelacargadesdepie demuellehastalabodegadelbuqueenelcasodelacarga,oala inversaenelcasodeladescarga. Laoperacióndemuelle:Consisteeneltrasladodelacargahastael costadodelbuqueenelmuelleenelcasodelacarga,olejosdel muellehastasulugartemporaldedepósitodentrodelaterminalenel casodeladescarga.
Optimizacióndeoperacionesdetransporteatravésdelusodeltransporteintermodal TrabajoFindeMasterSistemasMecánicoscurso2010/20112010 15 Laoperaciónderecepción/entrega:Consisteenlarecepciónenla terminaldelamercancíaparasercargadaenelbarco;olaentregade lamercancíaparaserretiradadelaterminal. Mercancíageneralconteneirizada Loscuatrosistemasdemanipulacióndecontenedoresquemás corrientementeseutilizanhoyendíason: Elsistemadealmacenamientoenremolques:Loscontenedores descargadosdelbarcopormediodeunagrúasecolocanenun remolquedecarretera,quesellevahastaellugarqueseleha asignadoenlazonadealmacenamiento,dondepermanecehastaque vienearecogerloeltractordecarretera.Laoperacióndecargaes similarperoalainversa.Comoestoscontenedoresnopueden apilarse,estesistemarequiereunaampliazonadealmacenamientoen tránsito. Elsistemadecarretillasdehorquillaelevadora:Loscontenedoresson descargadosdelbarcopormediodeunagrúa,yrecogidosalpiede éstaporunacarretilladehorquillaelevadoradegranpotencia,quelo trasladaalazonadealmacenamiento,dondesonapiladosendoso tresalturascuandosetratadecontenedoresllenos,oencuatroo cincocuandosetratadecontenedoresvacíos. Conestesistema,tambiénsepuedenutilizartractoresconremolque paratrasladarloscontenedoresdesdeelcostadodelbuquehastala zonadeapilamiento,loquereduciríaelnúmerodecarretillas elevadorasnecesarias.Laanchuratípicadelospasillosdelazonade apilamientoesdedieciochometrosparaloscontenedoresdecuarenta pies,ydedocemetrosparalasunidadesdeveintepies.Coneste sistemalasnecesidadesdeespaciosonmenores,sibienesnecesario unreforzamientosuficientedelsueloydelafirmado. Sistemadecarretillaspórtico.Lascarretillaspórticopuedenapilarlos contenedoresendosotresalturasymoverlosentrelagrúademuelle ylazonadealmacenamientoycargarlosodescargarlosdelos vehículosdecarretera. Sistemadegrúas‐pórtico:Enestesistemaloscontenedoresseapilan enlazonadealmacenamientopormediodegrúas‐pórticomontadas sobreraílesosobreneumáticos.Lasgrúassobreraílespuedenapilar loscontenedoreshastaencincoalturas(aunquenormalmentenose apilanenmásdecuatro).Lasgrúas‐pórticomontadassobre neumáticospuedenapilarnormalmenteloscontenedoresendoso tresalturas.Latraslaciónentreelmuelleylazonadealmacenamiento sehacepormediodeunidadestractor‐remolque.Estesistemareduce
Optimizacióndeoperacionesdetransporteatravésdelusodeltransporteintermodal TrabajoFindeMasterSistemasMecánicoscurso2010/20112010 16 considerablementelasnecesidadesdeespacio,yaquepermitehacer pilasaltas. Enlaprácticaseobservantambiénsistemasmixtosquesonmezcladelos anteriormenteexpuestos. Mercancíageneralrodante Enestecaso,laoperacióndecarga/descargasesimplificaaúnmásdebidoa quenoesnecesarioutilizarlagrúaparaintroducir/extraerlamercancíadelbuque, sinoqueéstaentraosaledelmismohorizontalmente,demodoquelaoperación quedareducidaalaoperacióndemuelleylaoperaciónderecepción/entrega.Sin embargo,enmuchasocasioneslamercancíallegaalaterminalparasercargadasin espera,oesdescargadayactoseguidoabandonalaterminalporloquetambién desapareceríaenestoscasoslaoperaciónderecepción/entrega. Dentrodeltipodecargaquepuedesermanipuladaporrodaduraopor transportesedistinguendosgrupos. Enelprimergruposeincluyen: a)Contenedoressobresemirremolquesochasis,conosintractor. b)Cargassimilaresacontenedoressobreremolquesosemirremolquesde carretera,conosintractor. c)Cargasobreruedas.Setratadecamiones,turismos,autobuses,etc.,que constituyenporsimismoselcargamento. Enelsegundogruposeincluyen: a)Otrasunidadesdecargacomo,porejemplo,lamaderaembalada. b)Contenedorestransportadosycolocadosensulugarporgrandescarretillas elevadoras. 2.4 Zonadecargaaeroportuaria Eltransporteaéreodemercancíasesunmodoespecialmentecomplicado debidoprincipalmenteasuelevadocosteyalagrancantidaddeagentesdistintosque intervienenenelprocesodetransportedesdeelpuntodeorigenalpuntodedestino, asícomoalagrancantidaddeoperacionesdemanipulacióndelacargaquetienen lugarenelmismoproceso. Acontinuaciónsemuestraunesquemadelprocesocompleto(Figura6)
Opti m Trab a la m man orig e m izaciónde o a joFindeM a Como s m ercancía, ipulaciónd e Losag e Siguie n e ndesdee o peraciones d a sterSistema s eobserva existengr a e lamerca n e ntesinter v Agented e despacho tránsito. Lostransit detransp o Elintegra d transporte Elagente h alacarga. carga. Lacompa ñ estacional i factores q importaci o bodegasd e Losaerop u contempla provincias losrecibe e n doelesqu e lllamadol d etransport e sMecánicos Figura6.Tra n enelesqu e a ncantida d n cía. v inientese n e aduanas, aduanero d arios,son a o rte,combi n d or,esel ,máscom ú h andling,e s Existend o ñ íaaérea, i dad.Elta m q uecontri o nesyexpo e avionesd u ertos,dep e tantolas p deesepaí s e nél. e madela F adotierra, e atravésdel n sporteaéreo d e maanteri o d deagen n dichopro c eselen c d elamer c a gentescu y n andoelm o agenteq u ú nmentec o s elencarg a o stiposde estácond m añodel a buyena rtaciones, y epasajero s e ndeneng p rovincias e s querealiz a F igura6,ob s siendoel usodeltran s c d emercancías o r,desdee tesintervi c esosonlo s c argadod e c ancíaeni y afunción e o doaéreo y u eabarca o nocidoco m a dodelser v agenteha n icionadap o a flotayl a aumentar y aquela m s . ranmedid a e nunradio a nenvíosa s ervamosc siguiente p s porteinter m c urso2010/ 2 lorigenha s nientesy s siguientes e realizarl mportació n e slagestió n y decarret e todoslos m osistema v iciodeasi n dling,eld o relorig e a capacida d elvolum e m ayoríadel a a deláread e próximo, c travésde e ómolame r p asolacon m odal 2 011 s taeldesti n operacion e : ostrámite n ,exportac n delosser v e ra. segmento puertaap u stenciaen t erampay e n,destino d delavió n e nyval o a cargava e e influenci a c omoelre s e seaeropu e r cancíapar t solidación 2010 17 n ode e sde sdel ióny v icios sdel u erta. t ierra elde yla n son o rde e nlas a ,que tode e rtoo t edel enel
Optimizacióndeoperacionesdetransporteatravésdelusodeltransporteintermodal TrabajoFindeMasterSistemasMecánicoscurso2010/20112010 18 transporteterrestre,queconsisteenprepararlacargaparasermanipuladae introducidaenelavión,atendiendoasuscaracterísticas,origenydestino. Posteriormente,sellevaacaboelhandlingdecargayderampa,operaciónen laquesepasadelladotierraalladoaire. Elhandlingderampaconsisteenlaestibaydesestibadelacargaenla aeronave,encontrándosesiempreenladoaire. Elhandlingdecargaeselserviciodeasistenciadelacargaenlado tierra.Seencargadeconsolidarydesconsolidarlamercancía. Unavezcargadalamercancíaenelavión,seprocedealtransportedela mismaatravésdelacompañíaaérea,desdeelorigenhastaeldestino. Porúltimo,unavezllegadoaldestinoseprocedealasmismasoperaciones inversasalasrealizadasenelorigen(handlingderampaydecarga,desconsolidacion delamercancíayllegadaalorigenfinal).
Optimizacióndeoperacionesdetransporteatravésdelusodeltransporteintermodal TrabajoFindeMasterSistemasMecánicoscurso2010/20112010 19 3. Factoresrelevantesenintermodalidad Dentrodeestosfactores,cabedistinguirtressubgruposdistintos: Loselementosqueintervienenenelprocesodeintermodalidad Losfactoresdedecisión(factoresprimarios) Losfactorescondicionantes(factoressecundarios),oexternalidades Loselementosqueintervienenenelprocesodeintermodalidad Enestegrupoestánincluidosloselementosoagentesqueparticipanenel procesodelaintermodalidad.Laintermodalidadsecaracterizaporseruntipode transporteenelqueserealizaalolargodelrecorridodesdeelpuntoorigenaldestino unoomásintercambiosmodales. Enestosintercambiosmodalesparticipancuatroagentesprincipales, Losvehículos.Existenendichointercambiomodaldosvehículos,el vehículodeentrada(enelcualllegalamercancíaallugardondese realizaráelintercambiomodal),yelvehículodesalida(vehículoalque setraspasalacargadesdeelvehículodeentradayenelcualsalela cargadellugardelintercambiomodal). Eltipodecarga.Cadatipodecargaexigeunascondiciones determinadasparasutransporteymanipulacióndependiendodesus características,quecondicionademaneratotaleltipodeunidadde carga,yportantodemanipulacióndelamercancíaenelintercambio modal,condicionesambientaleseneltrayecto,etc...
Optimizacióndeoperacionesdetransporteatravésdelusodeltransporteintermodal TrabajoFindeMasterSistemasMecánicoscurso2010/20112010 20 Elequipodeintercambioylainfraestructura.Enestegruposeincluye lamaquinariaoequiposnecesariospararealizareltraspasodela mercancíadelvehículodeentradaalvehículodesalida,asícomola infraestructuranecesariaquehaceposiblerealizardichotraspasoen condicionesóptimas. Unidaddecarga.Hacereferenciaalascondicionesenlasquees transportadalamercancía(contenedor,pallet,etc.),loqueinfluye directamenteenlamanerademanipulardichamercancíaenelpunto deintercambiomodal. Losfactoresdedecisión(factoresprimarios) Estosfactoressonlosmásimportantesalahoradetomarunadecisiónsobre laeleccióndeunarutasobreelrestodelasposibles,ysontres: Coste.Esgeneralmenteelfactorprincipaldedecisión,yaqueenla inmensamayoríadeloscasosdetransportedemercancías,elcoste totaleslavariableaminimizar.Elobjetivoprincipalesqueelproducto llegueasudestinoporelmínimocosteposibledentrodelas restriccionesquehayaencadaencaso. Tiempo.Eslasegundovariablemásimportante,yaquehayproductos enlosqueeltiempoesprimordialpordiversasrazones(productos perecederosyalimentariosporejemplo),esjuntoconelcoste,losdos factoresprincipalesalahoradetomarunadecisiónsobrelarutaa elegir,bienpriorizandoelmejortiempoderutaobienelmenorcoste. Viabilidaddelaruta.Tienequeverconladistancia,loskilómetros recorridos,ytambiénconlascondicionesgeneralesdelaruta,es decir,esposiblequeminimizandoelcosteseelijaunaruta,peroque alestudiarsuviabilidadseobservenproblemasdetipoinfraestructura noadecuada,problemasportemasmeteorológicosodificultades puntualesquehaganqueesrutanosealaidóneaenesemomento. Losfactorescondicionantes(factoressecundarios),oexternalidades Sonfactoresexternosalpropiotransporteperoqueafectandirectamentea losfactoresdedecisión. Factortécnico.Serefierealafacilidadtécnicadelprocesode transporteintermodalenlarutaelegida,porejemplolafacilidadpara realizarelintercambiomodalenlosnodos,facilidadestécnicasparael
Optimizacióndeoperacionesdetransporteatravésdelusodeltransporteintermodal TrabajoFindeMasterSistemasMecánicoscurso2010/20112010 21 transporte(condicionesdelascarreteras,necesidaddecambiodeejes enferrocarril,etc...) Trazabilidad.SegúnelComitédeSeguridadAlimentariadeAECOC,“Se entiendecomotrazabilidadaquellosprocedimientospreestablecidosy autosuficientesquepermitenconocerelhistórico,laubicaciónyla trayectoriadeunproductoolotedeproductosalolargodelacadena desuministrosenunmomentodado,atravésdeunasherramientas determinadas.”Esdecir,latrazabilidadespoderconocertodala informaciónsobreunproductoentodomomento,dondeestáypor dondehapasado,enquécondicioneshasidomanipulada,etc.Esun factorcondicionantedelarutayaquehayquetenerencuentaqueen larutaelegidanoexistanpuntosdepérdidadeinformaciónsobreel productopormotivosvarios. Congestióndelaruta.Esunproblemaenaugeenestosmomentospor lacongestióndelascarreterasdebidoalexcesodetransporte carreteroquecolapsalasprincipalesrutasdemercancías,porloque seintentadesviarmercancíaaotrosmodosdetransporte infrautilizados,comoelferroviariooelmarítimo.Esunfactor condicionanteyaqueesimportantequenoexistacongestiónenla rutaelegida,porqueéstaprovocaríaunaumentoeneltiempode trayectoyunempeoramientodelascondicionesdeltransporte. Condicionesclimáticasdelaruta.Esunfactorimportantesobretodoa lahoradeelegirelmododetransporteenelquerealizarcadatramo, yaquesienuntramolascondicionesclimáticassonadversas,por ejemplo,sisonfrecuenteslasnevadasenesetramo,elmodo carreteranoseráelindicadopararealizarlosinoquesetendráque pensarenmodoferroviarioqueesmuchomenossensibleadichas condicionesclimáticasadversas,sinembargosiesverano,estonoserá unproblema,yaqueelriesgodenevadasserácasinulo. Factoresburocráticosylegales.Existenenalgunoscasoslimitaciones legalesyoperativasenlaaplicacióndenormasinternacionales. Tambiénentranenestegrupotodotipodepapeleonecesariosenel transporte,quedependeránasuvezdelmododetransporteutilizado. Estetipodefactoresralentizanlaactividaddeltransporteinfluyendo demododirectoeneltiempototaldetransportedelamercancía (aduanas,albaranes…) Estacionalidad.Laestacionalidadserefiereaeventosocircunstancias conocidosqueserepitentodoslosañosenundeterminadoperiodo detiempo,ypuedenafectaraltransportedemúltiplesmaneras.Como soncircunstanciasextraordinarias,peroconocidasdeantemano,se
Optimizacióndeoperacionesdetransporteatravésdelusodeltransporteintermodal TrabajoFindeMasterSistemasMecánicoscurso2010/20112010 28 EstecosteseestimarásegúnlasconsideracionesexplicadasenelanexoII,y seráunaconstanteparacadamododetransporte. (dij)m:esunavariablequerepresentaladistanciaenkilómetrosqueseparael nodoidelnodoj,yendodeiajmedianteelmododetransportem,yaqladistanciaen kilómetrosdeunnodoaotrovaríasegúnseaelmododetransporteutilizado,noeslo mismoporejemplo,irdeBarcelonaaCádizporcarreteraopormar,yaquelaruta cambiayportantoelnúmerodekilómetrosrecorridostambién. (xij)m:esunavariablequerepresentasienlarutaqueseestáconfigurando comoposiblesoluciónestáincluidoeltramodeiajporelmodomonoloestá. Esdecir,esunavariablequetomalosvalores{0,1}segúnsiesetramoestá incluido(valor1)onoloestá(valor0).Puedenoestarincluidopornoexistirconexión intermodalparaesemododetransporteenesenodoobienporquehayotromodo prioritarioentreambosnodos. (kj)m:esunavariablequeindicaelcostedelnodoj,esdecir,elcostedelas operacionesqueserealizanalamercancíaenesenodo,desdequellegacargadaenun mododetransporte,hastaquesaledelnodocargadayaenotromododistinto. Previamentealaformulacióndelasrestriccionesdelproblema,hayque definirunaseriedeparámetrosdelproblema,quesonlossiguientes: Matricesdedistancias Hayquedefinircuatromatricesdedistanciascorrespondientesaloscuatro modosdetransporteposibles,enlasquedefiniremoselnúmerodekilómetrosque separantodoslosnodosentresímediantecadamododetransporte.Seríandela forma: Modo1Nodo1Nodo2Nodo3Nodo4 Nodo1xd12d13d14 Nodo2d12xd23d24 Nodo3d13d23xd34 Nodo4d14d24d34x Dondecadaunodelosnodossonlasciudadesconsideradascomonodos intermediosdondeexisteintermodalidad.Estamatrizhayquerealizarlaparacadauno deloscuatromodosdetransporteyserándedimensiónNxN,siendoNelnúmero totaldenodos. Costesportramo Hayquedefinirtambiénloscostesporkilometroparacadamodode transporte,esdecir:Ca,CmCfyCc(costesaéreo,marítimo,ferroviarioycarretero
Optimizacióndeoperacionesdetransporteatravésdelusodeltransporteintermodal TrabajoFindeMasterSistemasMecánicoscurso2010/20112010 29 respectivamente),expresadosen€/km,calculandoelcostemediocaracterísticopara cadamododetransporte. Matrizdecostespornodo Tambiénhayquedefinirloscostespornodo,paracadanodoyparacada mododetransporte Kjaéreocarreteraferrocarrilmarítimo Nodo1 Nodo2 Nodo3 EstamatrizserádedimensiónNx4,yserealizaraunamodelizaciónpara calcularelcosteencadanodo,enbasealosfactoresrelevantesdelaintermodalidad mencionadosennumerosasocasionesalolargodeestetrabajo. Velocidadescaracterísticas Hayquedefinirporúltimo,lasvelocidadescaracterísticasdecadamodode transporte,queconsideraremosconstantes:Va,Vf,VcyVm. Acontinuación,unavezdefinidoslosparámetrosylasvariablesdelproblema, losiguienteesformularlasrestricciones. Restricción1.Debeexistirlaposibilidaddeintercambiomodalentrecadauno delosnodoselegidosenlarutafinal. Esdecir,siquieroirdeunnodoaotroenmodoaéreodebeexistiraeropuerto enambasciudadesconinfraestructuraadecuadapararealizarlamanipulacióndela mercancíaenelintercambiomodal. Paraformularesarestriccióndenecesitadefinircuatromatricesmás,de dimensiónNxN,siendoNelnúmerototaldenodosincluidosenelproblema,de maneraqueencadaunadeellasseevalúeparaunmododetransportediferentela existenciaonodeconexiónintermodalentrelosdistintosnodos.Identificaremoscon un1lasconexionesquesiseanposiblesentredosnodosyconun0lasquenolosean. Acontinuaciónsemuestracomoseríaelformatodeestamatriz Modo1Nodo1Nodo2Nodo3Nodo4 Nodo1x001 Nodo20x11 Nodo301x0 Nodo4110x Restricción2.Medianteestarestricciónseaplicanunospesosalosnodos, modelizadosestospesosteniendoencuentalosfactoresrelevantesenintermodalidad (cantidaddeemisiones,congestióndeesemododetransporte,estacionalidad,factor
Optimizacióndeoperacionesdetransporteatravésdelusodeltransporteintermodal TrabajoFindeMasterSistemasMecánicoscurso2010/20112010 30 técnico...)queotorganuna“prioridad”enlaeleccióndelnodocuantomayorseadicho peso,yayudanareducirelespaciodebúsqueda. Esdecir,paracrearunaruta,separtedelorigen(primernodo)ysetieneque evaluardealgunaformaalrestodenodosparaelegircuálseráelsiguienteelegidoy mediantequémododetransporte.Paraelloseasignanlospesos.Deestaforma tambiénseconsigueatravésdeestospesosreducirelespaciodebúsqueda. Partiendodelorigen,seeligecomosiguientenodoelquetengaunmayor pesoasignado,yaquesedaporsupuestoquesisupesoesaltoesporquesus característicasparalaintermodalidadsonmejores.Yasísucesivamentehastallegaral nododestino. Laformulaciónseríadelasiguienteforma: MNm={0..5}estosvalores0..5hansidopuestoalazar,yaqueestospesosaun estánpormodelizar.Estosvaloresindicanelpesoquecadanodotendríarespectoa cadamododetransporte.Serealizalamatrizdeponderación(queabarcatodoslos pesosdelosnodosrespectoacadamododetransporte aéreocarreteramarítimoferrocarril Nodo1M1aM1cM1mM1f Nodo2M2aM2cM2mM2f Nodo3M3aM3cM3mM3f Nodo4M4aM4cM4mM4f Restricción3.Nosuperaruncostemáximoimpuestoporelcliente(Cmax). Estarestricciónesopcional,encasodeexistir,laformulaciónseríauna restricciónmatemáticaenlafunciónobjetivo max 00 4 1 )()()( CxkxdC m j i m j N i N jm m ij m ij m Deestemodosielclientetieneunacantidadmáximaparainvertirenel transportedeesamercancía,sepuedeneliminarelrestodesolucionesquesuperen estecostemáximo. Restricción4.VentanasTemporales.Setratadefijarunarestricciónrespecto alahoradellegadadelamercancíaasudestino. Esdecir,lamercancíatienequeestarenundeterminadomomentodel tiempoendestinoporobligación.Enestecasoestablecemosunaventanatemporalen destino,demaneraquetodaslasopcionesderutaquesuperendichaventanaserán descartadas. Laformulacióndelasventanastemporalesesdelasiguientemanera:
Optimizacióndeoperacionesdetransporteatravésdelusodeltransporteintermodal TrabajoFindeMasterSistemasMecánicoscurso2010/20112010 31 / ∈, Siendo: td–instantedellegadaaldestino to–instantesalidadelorigen /–representaeltiempoconsumidoenrecorrertodaslas distanciasdetodoslostramosrecorridosdesdeelorigenaldestinofinalauna velocidad,calculadasdividiendoladistanciaentrecadapardenodosdijporelmodom entrelavelocidadcaracterísticadecadamododetransporteconsideradaconstante, Vmdelmododetransporteutilizadoencadatramo. Vd(ad,bd)–eslaventanatemporaleneldestino,mercancíadebellegaral destinofinalentreelinstanteabyelinstantebd,definidospreviamentesegúnlas especificacionesdelcliente. Solodesumaranat0lostérminoscuyoxijseaiguala1,esdecir,soloalos tramosqueserecorranencadaruta.
Optimizacióndeoperacionesdetransporteatravésdelusodeltransporteintermodal TrabajoFindeMasterSistemasMecánicoscurso2010/20112010 32 6. Conclusiones TraselestudiorealizadoenesteTrabajodeFindeMaster,sepuedensacarlas siguientesconclusiones. o Laintermodalidadhoyendíaesnecesaria,debidoprincipalmenteal abusoenlosúltimosañosdelusodelacarreteraparaeltransportede mercancías,quehageneradounagrancongestiónenlascarreterasyha generadounaltogradodeemisiones,siendopreocupanteenambos aspectos.Esporelloqueenlosúltimosañosestánsurgiendoiniciativas paraconseguirdesviarpartedelamercancíaaotrosmodosde transporte,principalmentealferrocarrilportratarsedeunmodode transportemedioambientalmentesostenibleyconunainfraestructura capazdeasumirmayorporcentajedecargaquelaqueactualmente acoge,ganandoimportanciaporelloelusodelaintermodalidad. o Parallevaracabotransporteintermodaldemercancíasesnecesario conoceryestudiarlosprocesosdeintercambiomodalentrelos distintosmodos.Cadaunodeellosserealizaenunlugarconcreto,y precisadeunamaquinariaeinfraestructuraadecuadaparapoder realizaresteintercambiodelamaneramásrápida,eficientey económicaposible. o Losfactoresdemayorrelevanciaeneltransporteintermodalsedividen entrestipos,loselementosqueintervienenenelproceso(vehículos, carga,equipodeintercambiomodalyunidaddetransportede mercancía)quesonlosagentesqueintervienenenelproceso o propiamentedicho.Losfactoresprimariosodecisivossonlosquemás importanciatienenalahoradetomarunadecisiónsobresioptarono
Optimizacióndeoperacionesdetransporteatravésdelusodeltransporteintermodal TrabajoFindeMasterSistemasMecánicoscurso2010/20112010 33 porlaintermodalidad,éstossoncoste(comofactorprioritario),tiempo (yaquehayocasionesenqueprimaquelamercancíallegueloantes posiblequeelprecio,porejemploenlosperecederos,quehandeestar unmáximodetiempoeneltransporteyaquedelocontrarioseecharía aperderlapropiamercancía),yviabilidaddelaruta(sinlacualnoes posiblellevarlaacabo).Porúltimolosfactoressecundarios,quesonlos queacabaninfluyendoenloselementosqueintervienenenelprocesoy portantoenlosfactoresprimarios(congestióndelaruta,trazabilidad, estacionalidad…). o Sehaplanteadoyformuladoformalmenteelproblemadeelecciónde unarutaintermodalparatransportarmercancíadeunpuntoaotro, basándonosenunproblemadeoptimizaciónlineal,conunafunción objetivoparaminimizarelcostetotaldeltransportedeorigena destino,yunaseriederestriccionesnecesariasparaobtenerlamejor solución. o Sedejaabiertoelcaminohaciaunatesisqueprosigaconelproblema planteadoyenlaquesemodelizaráelcálculodecostepornodoypor arco,yseresolveráelproblemamediantetécnicasmetaheuristicasque permitencalcularunasolucióncercanaalaoptimacuandoelnúmero deposiblessolucionesestangrandequehacequeinviablecalcularlas todas.