Pianificazione e ottimizzazione delle operazioni di trasporto nella catena di approvvigionamento

L'Unione europea deve affrontare la sfida di mantenere e aumentare la propria crescita economica e far fronte a una crescente domanda di trasporto merci e ad infrastrutture di trasporto limitate nei prossimi anni e decenni: ciò è possibile solo aumentando l'efficienza dell'industria del trasporto merci.

Le statistiche nell'UE degli ultimi 10 anni mostrano che l’Europa deve confrontarsi con il problema dell'efficienza dei trasporti: un numero compreso tra il 24% e il 28% dei viaggi avviene a vuoto e, più in generale, la capacità in peso mediamente utilizzata è compresa tra il 54% e il 57% (Eurostat, 2014). Il risultato combinato di questi effetti è una efficienza complessiva di circa il 45%: se fosse possibile aumentare questo fattore di efficienza al 70% il miglioramento si tradurrebbe in un risparmio di oltre 160 miliardi di euro.

Le tendenze rilevate, che hanno visto la quota modale delle merci trasportate per ferrovia in Europa è scesa dall'11,5% (2000) al 10,8% (2012), sono in netto contrasto con gli obiettivi politici dell'UE, che promuovono il passaggio dal trasporto merci su strada a quello ferroviario e, più in generale a modalità di trasporto più rispettose dell'ambiente, come uno degli strumenti per contrastare la congestione dei trasporti, i cambiamenti climatici e l'inquinamento atmosferico ed al contempo assicurare i sempre crescenti volumi di trasporto.

La sincromodalità^[1], che mira a integrare i volumi e le modalità di trasporto per un migliore utilizzo della capacità, è un approccio promettente per promuovere diverse modalità di trasporto, conferendo flessibilità al raggruppamento dei flussi e al cambio di modalità di trasporto. La stretta cooperazione tra tutti gli attori lungo la catena di trasporto consente di trasportare le merci in modo flessibile ed efficiente sotto il profilo delle risorse.

Il progetto LOGISTAR è nato in risposta a queste esigenze, con l’obiettivo di consentire un'efficace pianificazione e ottimizzazione delle operazioni di trasporto nella catena di approvvigionamento sfruttando la collaborazione orizzontale tra gli operatori della logistica e facendo affidamento sui dati in tempo reale, sempre più disponibili grazie alle moderne tecnologie informatiche.

Figura 1: I partner del consorzio LOGISTAR

Esigenze degli utenti e valutazione strategica sulla collaborazione orizzontale

I requisiti funzionali per il sistema LOGISTAR sono stati definiti sulla base di informazioni ottenute mediante interviste condotte con 21 aziende operanti in ambito europeo, riassumibili in questi risultati:

• Alcuni dei produttori e dei rivenditori intervistati esternalizzano le loro operazioni di trasporto, mentre altri hanno una flotta mista di proprietà supportata da vettori di terze parti.
• Tutte le aziende intervistate utilizzano sistemi di gestione dei trasporti per supportare le proprie operazioni, ma in alcuni casi ci sono limitazioni che le aziende devono accettare o aggirare, spesso legate alla necessità di organizzare il servizio su finestre di tempo di consegna molto strette.
• Laddove veniva utilizzato il trasporto con mezzi propri, la pianificazione del carico era spesso un'attività manuale con il software di routing[4] dei veicoli utilizzato solo per la pianificazione tattica.
• In generale, il trasporto è organizzato in modo efficiente entro i limiti delle proprie operazioni sfruttando anche opportunità di backhauling[2], quando possibile.
• le aziende intervistate hanno espresso grande interesse per il concetto di collaborazione orizzontale. Due aziende concorrenti intervistate (Nestlé e Pladis), in particolare, sono diventate partner del consorzio LOGISTAR, cogliendo l’opportunità per migliorare i primi esperimenti collaborativi già intrapresi tra loro.
• Valutazioni strategiche preliminari dimostrano che l’utilizzo di strategie collaborative di backhauling e co-loading[3] possono portare, in media, a ridurre dell'11,2% il funzionamento a vuoto e a migliorare del 12,5% l'utilizzo della capacità del veicolo.

Valutando in generale le interviste risulta pertanto chiaro che la collaborazione orizzontale ha il potenziale per portare risparmi significativi in termini di costi e ambientali per le aziende, ma si percepisce la presenza di barriere culturali e operative da superare.

Elementi fondamentali di LOGISTAR

Il sistema informatico di LOGISTAR è organizzato in tre livelli logici fondamentali, tutti indirizzati al servizio del miglioramento dell’efficienza dei processi logistici.

1. L’acquisizione dati avviene attraverso un modulo dedicato, che permette di raccogliere dati in diversi formati da fonti eterogenee (ad esempio da: sistemi di gestione dei trasporti, da database relazionali, da archivi documentali sotto forma di dati e da diversi cataloghi e repository di dati aperti etc.) integrandoli in un modello comune per garantire la disponibilità di dati di alta qualità, andando a costituire la spina dorsale del sistema su cui sono costruiti i servizi logistici intelligenti e le applicazioni disponibili per gli utenti finali.
2. Una intelligenza artificiale focalizzata sulla previsione è dedicata alla previsione di eventi e tempi futuri, tenendo conto delle preferenze e degli obiettivi degli stakeholder aziendali. La previsione dei tempi di viaggio può essere molto vantaggiosa per un'operazione logistica, poiché consente orari più stretti e ritardi ridotti, migliorando così la qualità del servizio. Anticipare i ritardi può consentire una riprogrammazione efficace dei percorsi, e tutte le previsioni dei tempi di viaggio per essere utili devono tenere conto del giorno della settimana e dell'ora del giorno di inizio del viaggio, nonché aggiungere informazioni contestuali come condizioni meteorologiche insolite.
3. Le procedure di pianificazione ottimizzata vengono utilizzate per supportare le funzionalità di LOGISTAR sia per quanto riguarda l'ottimizzazione della rete di trasporto merci tramite collaborazione orizzontale, sia per la pianificazione e programmazione dei trasbordi negli hub. Al fine di ottenere risultati competitivi con le soluzioni reali già implementate dagli stakeholder, si sono presi in considerazione quattro rami di miglioramento:
   • Formalizzazione esaustiva di indicatori di performance (KPI) dei processi logistici; la pianificazione logistica è infatti intrinsecamente multicriterio, con diversi KPI importanti, come costo, affidabilità e ritardo previsto, che possono avere peso diverso in funzione dello specifico contesto operativo.
   • Modellazione del problema logistico come formulazione matematica dettagliata di alto livello, includendo il maggior livello di dettaglio possibile parametri e vincoli quali capacità del veicolo, costi fissi e costi per utilizzo, finestre temporali di ritiro e consegna dei carichi, ore massime di guida e normative su ore di guida consecutive, ordine dei ritiri, tempo di carico e tempo di attesa al deposito di destinazione per lo scarico.
   • Progettazione di nuovi modelli e tecniche di ottimizzazione per l'ottimizzazione del trasporto merci.
   • Sviluppo di un modulo software dedicato e di interfaccia numeriche e cartografiche per il controllo in real-time delle operazioni logistiche.

Figura 2: I livelli logici del sistema LOGISTAR

I servizi di LOGISTAR: gli strumenti di supporto alle decisioni

Il sistema informatico di supporto alle decisioni realizzato in LOGISTAR rende disponibili agli operatori logistici una serie di funzionalità principali appositamente progettate e sviluppate:

1. Visibilità e pianificazione complessiva delle risorse: questa funzionalità mira a migliorare la pianificazione in termini di allocazione delle risorse, a breve e medio termine (fino a una settimana). La pianificazione è effettuata sulla base delle informazioni effettive e previste, invece, la riprogrammazione verrà effettuata in caso di rilevamento di eventi imprevisti (cambiamenti negli ordini) o incidenti (ritardi) che possono modificare l'andamento delle operazioni pianificate.
2. Trasbordo delle merci: questa funzionalità è dedicata ad assistere l'operatore logistico nel processo di trasbordo delle merci, quando la merce entra nell'hub e deve essere movimentata.
3. Ottimizzazione globale della pianificazione e programmazione della rete di trasporto merci per la collaborazione orizzontale: questo servizio è dedicato a ottimizzare la pianificazione delle consegne in un modo che allo stesso tempo sia conveniente per l'azienda e identifica e promuove opportunità di co-loading e backhauling per rotte con origine e destinazione compatibili tra i partner; le principali funzionalità del servizio di ottimizzazione sono:
   • Assegnazione delle merci ai veicoli/container tenendo conto delle restrizioni e dei vincoli di trasporto (impilabilità, capacità, compatibilità delle merci, etc.);
   • instradamento dei veicoli tenendo conto delle opportunità di backhauling e co-loading, nonché del ritiro multiplo e/o consegna in un'unica tratta;
   • Scheduling[5]: identificazione delle migliori pianificazioni.
4. La pianificazione dinamica del routing interviene in risposta ad eventi che possano turbare il piano originario, come incidenti imprevisti o cambiamenti nella pianificazione originale (ordini, disponibilità, etc.) andando a riprogrammare le procedure coinvolte (percorsi, raggruppamento di merci o sequenze di carico).

I servizi di LOGISTAR: gli strumenti di informazione in tempo reale sul trasporto merci

Questi strumenti sono costituiti da applicazioni web utilizzabili anche in modalità mobile e permettono non solo la visualizzazione delle informazioni ottenute quasi in tempo reale, ma forniscono anche informazioni utili per evidenziare le deviazioni dai piani iniziali, mostrando avvisi e raccomandazioni per risolvere i problemi non appena si verificano, valutando le diverse opzioni per riorganizzare tempestivamente la strategia operativa di breve, medio e lungo termine.

Un pannello di controllo dedicato mostra informazioni di alto livello che danno un riepilogo chiaro delle performance del processo logistico sfruttando un ampio set di KPI, in cui sono compresi, tra gli altri: tasso di carico per tempo, carichi e vettori assegnati, km a vuoto percorsi, emissioni di CO2, accuratezza della spedizione, accuratezza dell'inventario, percentuale di consegne puntuali, percentuale di utilizzo di asset/risorse, capacità della catena di approvvigionamento rete rispetto alla domanda o ai chilometri percorsi; previsioni sui tempi di viaggio, tempi di consegna e valutazione del rischio; ritardo nella consegna.

Uno strumento cartografico progettato e realizzato da GeneGIS GI srl, partner italiano del progetto LOGISTAR specializzato in soluzioni IT geografiche, mostra invece in tempo reale lo stato del trasporto, restituendo su mappa la posizione in tempo reale dei veicoli, i percorsi effettuati e la geolocalizzazione degli eventi quali operazioni di carico/scarico, situazioni impreviste di fermo o fuori percorso pianificato).

Figura 3: Lo strumento di monitoraggio in tempo reale realizzato da GeneGIS GI srl; interfaccia cartografica di tracciamento dei veicoli, con il pannello di controllo dei viaggi effettuati (sulla sinistra) e la timeline degli eventi nel corso di uno specifico viaggio (sulla destra)

Il sistema sviluppato dal Team GeneGIS GI srl si integra con una piattaforma ben più ampia che utilizza algoritmi di intelligenza artificiale al fine di ottimizzare le varie soluzioni logistiche che quotidianamente variano in base a fattori dinamici quali condizioni climatiche, traffico, blocco del traffico, situazioni critiche e di emergenza.

Il tutto operante in ambito internazionale, grazie alla cooperazione dei partner tecnologici europei (del calibro di Software AG e DBH) che hanno lavorato e che continuano a lavorare, con grande sforzo, al raggiungimento degli obiettivi del progetto LOGISTAR.

Per GeneGIS GI srl questa è l’ennesima dimostrazione che la propria esperienza tecnologica e approfondita dei sistemi GIS - Geospatial è riconosciuta in ambito internazionale, tenendo fede all’acronimo GI presente nel nome stesso della società, che significa Geographical Intelligence e sottolinea la forte focalizzazione di GeneGIS GI in quell’area di sapere tecnico che si basa sulla piena comprensione dei dati geografici e che coinvolge le tecnologie «map based», il monitoraggio di aree e oggetti, il rilievo con droni e satelliti, i processi logistici di tracking e tracing.

Note

^[1] Sincromodalità [ENG Synchromodality] (secondo la logica IoT e Physical Internet): evoluzione del concetto di intermodalità, su vasta scala, con sistemi di trasporto “collaborativi”, costantemente monitorati. Si tratta di un concetto innovativo di gestione e monitoraggio della mobilità che prescinde da aspetti geografici e che “connette” i diversi operatori della filiera su scala vasta. Rappresenta l’evoluzione dei concetti di intermodalità e multimodalità, e viene intesa quale combinazione strutturata, ottimale e sincronica di due o più modalità di trasporto.
^[2] Backhauling [ENG Backhauling] utilizzo di viaggi di ritorno dell'operatore logistico del retail che altrimenti tornerebbe vuoto alla base.
^[3] Co-loading [ENG Co-loading] è l'equivalente del ride sharing per il trasporto merci. Consiste nel consolidamento delle spedizioni tra più società sugli stessi veicoli di trasporto.
^[4] Routing pianificazione del percorso dall’origine fino a destinazione
^[5] Scheduling [ITA Schedulazione] è l'equivalente del ride sharing per il trasporto merci. Consiste nel consolidamento delle spedizioni tra più società sugli stessi veicoli di trasporto.