POR Calabria , ASSE I Linea Progetti di ricerca industriale e di sviluppo sperimentale nei settori strategici regionali AGENDA STRATEGICA POLI DI INNOVAZIONE Progetto di Ricerca Industriale/Sviluppo Sperimentale SIMUM – Soluzioni Intelligenti per la Mobilità Urbana delle Merci 22 Dicembre 2015 REGIONE CALABRIA Dipartimento 11 - Cultura, Istruzione, Università, Ricerca, Innovazione tecnologica, Alta formazione REPUBBLICA ITALIANA Ministero dell’Istruzione, Università e Ricerca UNIONE EUROPEA Fondo Europeo di Sviluppo Regionale FESR

Page 2 SIMUM - Obiettivi  Studiare ed analizzare problematiche di distribuzione delle merci in città in ottica SMART Territory.  Analizzare i modelli organizzativi e gestionali su territorio medio- piccolo. Ipotesi principale: presenza CDU.  Ricerca e definizione di innovativi modelli matematici per la gestione della distribuzione merci in un CDU e in scenari logistici alternativi.  Progetto, prototipazione e sperimentazione dell’integrazione di servizi ITS con i modelli matematici per la gestione della distribuzione delle merci.  Studio dei reali possibili sbocchi di mercato per pilotare la ricerca e guidare i partner industriali verso la eventuale ingegnerizzazione dei risultati.

Page 3 SIMUM - Struttura  WP1 – Analisi delle problematiche di un CDU  WP2 – Modelli organizzativi e gestionali  WP3 – Modelli matematici e tecniche di risoluzione  WP4 – Progettazione di servizi  WP5 – Individuazione sbocchi di mercato  WP6 – Sviluppo prototipale di servizi  WP7 – Sperimentazione dei servizi

Page 4 SIMUM – Primo scenario logistico Presenza di un CDU (Centro di Distribuzione Urbana) con un unico deposito Il cross docking è una strategia di distribuzione delle merci che sincronizza le operazioni di scarico e carico in modo da rendere trascurabili i volumi di merci immagazzinate nel centro. Necessari, per la soluzione del modello matematico, i dati relativi al carico sia dei mezzi in arrivo che di quelli che dovranno consegnare la merce. Definizione di un modello di cross-docking guidato dal routing: i percorsi dei veicoli in consegna stabiliscono i carichi dei veicoli in uscita dal CDU

Page 5 SIMUM – Primo scenario logistico Presenza di un CDU (Centro di Distribuzione Urbana) con un unico deposito Soluzione di un modello di routing e di un modello di crossdocking. Pianificazione ottimizzata di: numero dei veicoli in consegna, con volume di carico al massimo del vano disponibile percorsi stradali dei veicoli in consegna sincronizzazione delle operazioni di scarico dei veicoli che portano la merce al deposito con le operazioni di carico dei veicoli che consegnano la merce in città

Page 6 SIMUM – Secondo scenario logistico Presenza di un CDU (Centro di Distribuzione Urbana) con diversi depositi distribuiti sul territorio Adozione di un modello di routing di tipo pickup-and-delivery: i veicoli in consegna possono prelevare merce Pianificazione ottimizzata di: numero dei veicoli in consegna, con volume di carico al massimo del vano disponibile percorsi stradali dei veicoli in consegna La pianificazione dei percorsi e del carico include l’eventualità che un veicolo passi da un deposito per prelevare merce da consegnare. In alternativa, è possibile adottare un modello di routing che, basandosi sulle consegne e sul vano disponibile dei veicoli, stabilisce in quali depositi sia “opportuno” che arrivi la merce.

Page 7 SIMUM – Terzo scenario logistico Cooperazione di corrieri Adozione del modello matematico Static Cooperative Vehicle Routing Game Presupposto fondamentale: condivisione di veicoli e clienti Generazione di un piano unico e integrato di consegne merci, con ottimizzazione di: numero dei veicoli in consegna massimo volume di carico percorsi stradali dei veicoli in consegna, con possibilità di prelevare merce da un altro deposito Calcolo del “valore di Shapley” per quantificare il costo a carico di ciascun corriere (2 n -1 problemi di routing, con n=numero di corrieri nella cooperazione).

Page 8 SIMUM – Quarto scenario logistico Interscambio di clienti fra 2 corrieri Definizione di un modello matematico che assicura un risparmio “globale” fra 2 corrieri. La soluzione consiste in: individuare i clienti candidati allo scambio calcolare lo scambio “migliore” possibile di clienti, cioè di quei clienti che determinano, al corriere che ne cede il servizio, un risparmio maggiore del costo sostenuto dal corriere che li serve ((2 n -1) 2 problemi di routing, con n=numero di clienti da scambiare) Sono generati 2 piani singoli di consegne merci, in cui sono ottimizzati: numero dei veicoli in consegna massimo volume di carico percorsi stradali dei veicoli in consegna

Page 9 SIMUM –Jsprit Libreria java open source per la risoluzione di diversi tipi di problemi di routing Un problema di routing da risolvere deve essere riformulato come un problema RPDPTW (Rich Pickup and Delivery Problem with Time Windows) Il problema RPDPTW è quindi risolto tramite la metaeuristica ALNS (Adaptive Large Neighborhood Search)

Page 10 SIMUM: Intelligent Transport System Tecniche di ITS sono utilizzate per: riprodurre la mappa stradale con le relative info localizzare geograficamente i clienti localizzare i veicoli lungo il loro percorso individuare in tempo reale possibili problemi alla rete stradale (traffico intenso, incidente, …) Eventi possono influenzare i percorsi pianificati, che vengono conseguentemente riadattati. I percorsi possono subire variazioni: mantenendo la stessa sequenza di nodi ripianificando il percorso residuo

Page 11 SIMUM: inizializzazione Mappatura stradale della zona di servizio (sperimentazione zona Cosenza-Rende) Pre-elaborazione dei percorsi a costo minimo fra ogni coppia di nodi Costo dei percorsi: velocità media, traffico medio, lunghezza tratto stradale,… Uso di SUMO (simulatore di traffico) per: conversione della mappa in grafo calcolo dei percorsi a costo minimo

Page 12 SIMUM: prototipo Da browser una webapp per : avviare la pianificazione relativamente ad arrivi di merce prendere visione del risultato del piano, selezionarlo, assegnare i percorsi agli autotrasportatori visualizzare su mappa i veicoli in consegna, avere una stima dei tempi di consegna e di rientro dei veicoli La webapp è in grado di simulare ciascuno degli scenari logistici previsti. Una app mobile guida l’autotrasportatore lungo il percorso pianificato, con le eventuali variazioni. Mostra la merce da consegnare o quella da prelevare.

Page 13 SIMUM: architettura

Page 14 SIMUM – Possibili sbocchi Situazione attuale: 1-2 bilici di merce in arrivo da smistare in zona Cosenza-Rende, fino a 7-8 furgoni in consegna, anche oltre 10 porte nel deposito adibite alle operazioni di scarico/carico (per corriere) 6 corrieri e un totale di 30 furgoni impegnati in circa 500 consegne al giorno i furgoni sono caricati in base a volumi prestabiliti e, in qualche caso, a zone geografiche fissate una volta per tutte i furgoni sono vincolati all’esclusività (brand bene in vista)

Page 15 SIMUM – Possibili sbocchi Gestione ottimizzata consegne di un corriere Il modello del crossdocking guidato dal routing permette di: pianificare i percorsi per il minor numero di furgoni a massimo carico migliorare le operazioni di scarico/carico delle merci massimizzare il carico dei furgoni in base alle consegne di merce pianificate per i loro percorsi I furgoni verrebbero caricati in base al vano disponibile e a “zone geografiche” variabili individuate dai percorsi Il modello di tipo pickup-and-delivery può includere nei percorsi tappe per il prelievo di merce, in base al carico corrente

Page 16 SIMUM – Possibili sbocchi Cooperazione di corrieri o interscambio di clienti? Con la cooperazione si avrebbe: un piano unico e integrato di consegne, con alcuni percorsi che includono il prelievo di merce dal deposito di un altro corriere un numero minore di veicoli in consegna a massimo carico in circolazione in città un risparmio nei costi medio di circa il 20% (rispetto a singoli piani ottimizzati) Con l’interscambio di clienti si avrebbe (per 2 corrieri): alcuni percorsi stradali dei veicoli includono la consegna di merce a clienti dell’altro corriere risparmio nei costi medio di circa il 15% (rispetto ai piani originari ottimizzati)

Page 17 SIMUM: cooperazione – test numerici

Page 18 SIMUM: interscambio – test numerici