Ottimizzazione della distribuzione della carta stampata : sviluppo di un approccio innovativo matheuristico

The thesis aims to analyze and optimize the problem of the daily distribution of newspapers at newsstands, drawing inspiration from the real case of a company that bases its main activity on it. In particular, through the optimization algorithms of the Operations Research, part of the vehicular routes currently in use have been reprogrammed to guarantee a more efficient and effective service. The analysis of the distribution problem has highlighted two fundamental aspects of the entire distribution process: transporter-newsagent retention and fair distribution of time window violations between newsstands. Transporters-newsagents retention: this refers to the fact that newsstands should be served as much as possible by the transporters themselves, both to establish a bond of trust between porters and newsagent owners, and to facilitate transporters, who should not explore new destinations every time. On the other hand, the need to have a fair distribution of time window violations arises from the fact that, very often, the intervals at which the goods must be delivered to the newsstands (time windows) are similar to each other and, therefore, it is very difficult to satisfy all of them simultaneously (using the fleet available). Therefore, we want to avoid that the time windows relating to the same newsstands are always violated, preventing them from being economically damaged (the more newspapers are delivered late, the fewer copies are sold). These aspects hitherto neglected in the scientific literature of the sector, require the formulation of a new mathematical model capable of taking them into account. However, given the complexity of the problem under consideration (NP-hard), it is not possible to solve real instances of great dimension through the mathematical formulation. In order to solve large-scale applications, such as those represented by the case study, a cluster-first, route-second matheuristic approach has also been proposed. The thesis also aims to emphasize how much transport engineering needs to broaden its horizons and, nowadays, can no longer ignore cutting-edge techniques and technologies, as well as complex sciences such as Operations Research, which can provide a great help to engineering, helping it to solve part of its problems.

La tesi si propone di analizzare e ottimizzare il problema della distribuzione quotidiana dei giornali alle edicole, traendo spunto dal caso concreto di un’azienda che fonda su di esso la propria principale attività. In particolare, attraverso gli algoritmi di ottimizzazione propri della Ricerca Operativa, parte delle rotte veicolari attualmente in uso sono state riprogrammate per garantire un servizio maggiormente efficiente ed efficace. L’analisi del problema di distribuzione ha permesso di mettere in luce due aspetti fondamentali dell’intero processo distributivo: la fidelizzazione trasportatori-edicolanti e la distribuzione equa delle violazioni delle finestre temporali tra le edicole. Per fidelizzazione trasportatori-edicolanti ci si riferisce al fatto che le edicole dovrebbero essere servite il più possibile dagli stessi trasportatori sia per instaurare un legame di fiducia tra i portatori e i titolari delle edicole, sia per agevolare i trasportatori stessi, i quali non dovrebbero così esplorare ogni volta nuove destinazioni. La necessità di avere una distribuzione equa delle violazioni delle finestre temporali, invece, nasce dal fatto che, molto spesso, gli intervalli di consegna della merce alle edicole (le finestre temporali) sono simili tra loro e, quindi, è molto difficile soddisfarli tutti simultaneamente con la flotta a disposizione. Pertanto, si vuole evitare che siano violate sempre le finestre temporali relative alle medesime edicole, impedendo che esse siano danneggiate economicamente (più i giornali vengono consegnati in ritardo, meno copie vengono vendute). Questi aspetti, finora trascurati nella letteratura scientifica di settore, richiedono la formulazione di un nuovo modello matematico capace di tenerne conto. Tuttavia, data la complessità del problema in esame (NP-difficile), non è possibile risolvere istanze reali di grande dimensione attraverso la formulazione matematica. A tal fine, si è proposto anche un approccio matheuristico di tipo cluster-first, route-second applicabile ad istanze di grande dimensione, come quelle rappresentate dal caso di studio. La tesi si propone inoltre di sottolineare quanto l’ingegneria dei trasporti abbia bisogno di ampliare i propri orizzonti e, al giorno d’oggi, non possa più prescindere da tecniche e tecnologie all’avanguardia, nonché da scienze complesse come la Ricerca Operativa, le quali possono fornire un grande aiuto all’ingegneria, coadiuvandola nel risolvere parte dei suoi problemi.