Integrating vehicle scheduling and open routing decisions in a cross-docking center with multiple docks

Abstract

A sociedade enfrenta uma série de desafios, como o crescimento da população urbana, a expansão do e-commerce, a pandemia (COVID-19) e muitos outros que levam a mudanças na cadeia de suprimentos das empresas. Mudanças como: necessidade de redução do tempo de entrega dos produtos, maior atenção ao bem-estar do consumidor, atenção ao impacto ambiental, e outros. Assim, a gestão eficiente de soluções logísticas como cross-docking e rotas inteligentes podem contribuir para melhorar o desempenho da cadeia de suprimentos. Esse estudo tem como objetivo a integração de dois problemas logísticos, o sequenciamento de caminhões em um centro de crossdocking e o roteamento para entrega de mercadorias nos clientes; a integração dessas estratégias pode reduzir significativamente os custos e ajudar a organizar os centros de distribuição e o atendimento aos clientes. Esta Tese analisa o problema de sequenciamento de caminhões em um centro de cross-docking com múltiplas docas integrado ao problema de roteamento de veículos aberto, denominado Open Vehicle Routing Problem With Cross-Docking (OVRPCD). Essa abordagem visa minimizar as penalidades causadas por atrasos no atendimento aos clientes. Primeiramente, um modelo de programação linear inteira mista é proposto para resolver de forma ótima pequenas instâncias. A seguir, duas heurísticas são propostas para encontrar a solução dos dois problemas de forma integrada. Essas heurísticas são: a Vehicle Routing Cross-Docking Heuristic (VRCDH) e a Cross-Docking Vehicle Routing Heuristic (CDVRH), cada uma focando em um dos problemas que são integrados. Posteriormente propõe-se uma Heurística Lagrangeana de Priorização, chamada Prioritization Lagrangian Heuristic (PLH) baseada na utilização dos multiplicadores de Lagrange para melhorar as soluções encontradas via VRCDH e CDVRH. Essas três heurísticas são comparadas, considerando duas abordagens de busca (i) uma versão construtiva (HC) usando a heurística swap; e (ii) uma versão usando o framework metaheurístico baseado em uma busca de analise de vizinhanças, Variable Neighborhood Search (VNS). Os resultados alcançados utilizando a busca VNS superaram os resultados que utilizaram o método HC. E uma relação de superioridade foi identificada para as três heurísticas sendo que: a heurística PLH superou a VRCDH, enquanto esta última superou a CDVRH. Por fim, propõe-se um framework de tempo computacional polinomial, denominado Robust Dynamic Prioritization Lagrangian Heuristic (RDPLH), que estende a heuristica PLH, considerando incertezas nas datas de liberação dos caminhões e nos tempos de viagem, aproximando o problema em estudo a realidade de um centro de cross-docking. A simplicidade do framework e a qualidade dos resultados permitem afirmar que esta abordagem pode ser utilizada em centros reais de cross-docking (CDCs).