Optimización de procesos logísticos: planificación de recursos materiales y humanos en una terminal portuaria

• Autores: Antonio Lorenzo Espejo
• Directores de la Tesis: Jesús Muñuzuri Sanz (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad de Sevilla ( España ) en 2023
• Idioma: español
• Número de páginas: 255
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Idus
• Resumen
  • español

    Los puertos son actores fundamentales en las cadenas de suministro de multitud de productos en todo el mundo. A través de las terminales intermodales de contenedores transita un elevado porcentaje de los bienes de consumo y de producción transportados globalmente, por lo que su eficiencia logística debe ser una prioridad dentro de la gestión de la cadena de suministro. Sin embargo, las terminales portuarias son sistemas extremadamente complejos, en los que intervienen multitud de recursos materiales y humanos, de cuya planificación depende el rendimiento de las operaciones de transporte y manejo de la mercancía y, consecuentemente, el nivel de servicio ofrecido a los clientes del puerto. En última instancia, un servicio ineficiente puede llegar a impactar a los consumidores, tanto en términos económicos como de nivel de servicio, afectado por los potenciales retrasos en los plazos de entrega.

    En esta tesis doctoral se presentan dos acercamientos a la gestión de terminales portuarias, encuadrados en el caso de estudio del Puerto de Sevilla. En concreto, se presenta primero el problema de la planificación de las operaciones logísticas en una terminal intermodal de contenedores. Para abordar este problema, se describe un acercamiento de optimización exacta a la planificación integrada de las operaciones de descarga y carga en los distintos modos de transporte (buques, trenes y camiones) basado en un modelo de programación lineal entero mixto. Este enfoque se considera una propuesta integrada, ya que engloba los problemas de determinación de los tiempos de llegada y salida de las unidades de transporte a la terminal; asignación de muelles de atraque a los buques; secuenciación de la descarga y la carga en los trenes; y asignación y programación de las operaciones de descarga y carga en cada grúa.

    Este mismo problema se ha resuelto posteriormente empleando un procedimiento heurístico, basado en la combinación de una rutina heurística de construcción de soluciones con tres metaheurísticas de uso común, el algoritmo genético, el algoritmo de recocido simulado y el algoritmo de búsqueda tabú. Los resultados de experimentación demuestran la necesidad de implementar estas metaheurísticas, ante la elevada complejidad y los largos tiempos de ejecución del enfoque de optimización exacto.

    Por otra parte, se presenta un segundo acercamiento a la gestión de terminales portuarias: la planificación de sus recursos humanos. Concretamente, se afronta el problema de la generación de calendarios de trabajo para la plantilla de prácticos del Puerto de Sevilla. Tradicionalmente, una de las lagunas más importantes de la literatura académica de planificación de personal es la ausencia de propuestas orientadas a la optimización de las preferencias de los trabajadores. Los acercamientos propuestos, ambos a través de modelos matemáticos de programación lineal entera mixta, pretenden contribuir a dicha parte de la literatura ofreciendo dos alternativas para la creación de calendarios de trabajo: asignar múltiples descansos de una duración mínima determinada, o bien, tratar de configurar un único descanso de la máxima duración posible. Ambas estrategias se han modelado y posteriormente resuelto mediante un software comercial de resolución, generando cuadrantes de trabajo factibles para el caso de estudio considerado, que presenta una serie de características determinadas debido a las particularidades del oficio del practicaje.

    Además, la robustez de los enfoques propuestos se pone a prueba mediante la experimentación con instancias alternativas del problema para un número de empleados muy superior al presente en el caso de estudio.

    Las técnicas propuestas en esta tesis doctoral contribuyen a la escasa literatura académica acerca de la gestión integrada y la planificación de recursos humanos de terminales portuarias y, en general, sobre la Investigación Operativa aplicada al transporte marítimo. La formulación y explicación de todos los métodos presentados se ha realizado de forma general, para aumentar su aplicabilidad de cara a otros problemas en los cuales puedan ser de uso.

  • English

    Ports are key stakeholders in the supply chains of numerous products worldwide.

    A high percentage of the consumer and production goods transported globally transit through intermodal container terminals, making their logistical efficiency a priority of supply chain management. However, port terminals are extremely complex systems, involving a large variety of material and human resources, on whose planning depends the performance of freight transport and handling operations and, consequently, the level of service offered to the port’s customers. Ultimately, a lack of efficiency in service can have an impact on consumers, both in economic terms and regarding the level of service, affected by potential delays in delivery times.

    This doctoral thesis offers two approaches to the management of port terminals, set in the case study of the Port of Seville. Specifically, the problem of logistics operations planning in an intermodal container terminal is presented first. In order to address this problem, an exact optimization approach to the integrated planning of unloading and loading operations in the different transport modes (ships, trains and trucks), based on a mixed integer linear programming model, is described.

    This method is considered an integrated approach as it encompasses the problems of determining the arrival and departure times of transport units at the terminal;

    assigning berths to vessels; sequencing the unloading and loading on trains; and assigning and scheduling the unloading and loading operations at each crane.

    The same problem has been subsequently solved by means of a heuristic procedure, consisting of the combination of a heuristic solution construction routine with three widely used metaheuristics, the genetic algorithm, the simulated annealing algorithm and the tabu search algorithm. The results of the experiment highlight the need to implement these metaheuristics in view of the high complexity and long execution times of the exact optimization approach.

    On the other hand, a second approach to port terminal management is presented:

    the planning of its human resources. Specifically, the problem of creating work schedules for the pilots of the Port of Seville is addressed. Traditionally, one of the most important gaps in the academic literature on personnel planning is the absence of proposals oriented to the optimization of workers’ preferences. The proposed approaches, both using mixed integer linear programming mathematical models, aim to contribute to this body of literature by offering two alternatives for the creation of work schedules: to assign multiple breaks of a specified minimum duration, or to try to configure a single break of the maximum possible duration.

    Both strategies have been modeled and later solved by means of a commercial solver generating feasible work schedules for the case study under consideration, which presents a specific set of characteristics due to the specificities of the pilotage trade.

    In addition, the robustness of the proposed approaches is tested by experimenting with alternative problem instances for a far larger number of employees than those found in the case study.

    The methodologies proposed in this doctoral thesis contribute to the scarce academic literature on the integrated management and the human resource planning of port terminals and, in general, on the application of Operations Research to maritime transport. The formulation and explanation of all the methods presented has been developed in a general format, in order to increase their applicability to other problems in which they may be of use.