The potential of relay networks to alleviate the social burden of long-haul trucking

In a context characterized by a dramatic shortage of long-haul truck drivers, this thesis explores the economic and social implications of the adoption of RN-based dispatching systems, alternative to the widely used direct shipment (DS), which might improve drivers’ working conditions. Therefore, after a systematic literature review on truck scheduling and relay networks (RNs), it presents a comprehensive analysis of three alternative dispatching systems in long-haul trucking: DS, pure relay (RO), and mixed fleet (MF). DS ships all commodities directly from origin to destination, RO ships all commodities through a RN, and MF combines both methods. This research is unique in giving equal importance to both economic and social sustainability when evaluating dispatching systems. The need for more socially balanced systems is highlighted by high turnover and shortages among long-haul truck drivers who face challenging working conditions and extended periods away from home. Mathematical models presented in the literature are used to simulate RO and MF dispatching. While DS is not directly simulated, its performance can be estimated via upper bounds. The assumptions and input parameters used in the experiments are taken from literature and market reports and validated with interviews with an Italian logistics service provider that uses RN shipment for some routes. Randomly generated test instances are used as input data to draw general conclusions. The systems are compared across various scenarios to assess sensitivity to demand and network configurations. Key parameters and assumptions were validated. The concept of outsourcing relay points (RPs) is introduced, suggesting that storing semi-trailers in partners’ facilities could reduce the investment costs related to a RN. The dual sustainability analysis reveals that RO and MF consistently outperform DS socially. However, their implementation may challenge carriers in terms of flexibility and fixed costs. Under current definitions, MF always equals or outperforms DS economically, defaulting to DS if no RPs are built, but improving social conditions by enabling more frequent home returns for drivers when RPs are used. Although RO shows better performance in the base case, it does not inherently guarantee superior performance over DS. The demand-based analysis shows sensitivity to external conditions. Strategic network setups can enhance RN usage and performance, while others may resemble a DS system. Carriers can significantly influence MF performance through RP ownership or rental. Simulations utilize the IBM ILOG CPLEX Optimizer as a third-party solver. The algorithm is accessible on Google Colab, enabling carriers to explore the implications of implementing MF in their specific contexts. While only small problem instances can be solved optimally, the algorithm provides a useful starting point for further exploration.

In un contesto caratterizzato dalla carenza di autisti, questa tesi esplora le implicazioni economiche e sociali dell'adozione di sistemi di assegnazione dei carichi, alternativi alla spedizione diretta (DS) ampiamente utilizzata dalle aziende, che potrebbero migliorare le condizioni di lavoro degli autisti. A tale fine, dopo un’analisi sistematica della letteratura scientifica relativa allo scheduling del trasporto su strada ed alla costruzione di una rete di punti di relay (RN), la tesi presenta uno studio dettagliato di tre sistemi alternativi per il trasporto a lungo raggio: DS, rete “relay” (RO) e flotta mista (MF). DS prevede che la merce sia spedita direttamente dal punto di origine al punto di destinazione, RO prevede che tutta la merce venga spedita attraverso un RN, ed infine MF combina i metodi citati precedentemente. L’analisi presentata si caratterizza per essere unica nel fornire uguale rilevanza agli aspetti di sostenibilità economica e sociale nella valutazione dei sistemi di spedizione. L’alto turnover del personale in questo settore e la carenza di autisti di camion, i quali affrontano condizioni di lavoro difficili e lunghi periodi lontani da casa, hanno fatto emergere la necessità di ricercare sistemi più equilibrati da un punto di vista sociale. Per la simulazione dei sistemi RO e MF vengono impiegati modelli matematici tratti dalla letteratura scientifica, mentre il sistema DS non è simulato, bensì le sue prestazioni sono valutate con metodi upper bounds. Le ipotesi ed i parametri di input usati negli esperimenti, basati sulla letteratura scientifica e su analisi di mercato, sono stati validati tramite interviste ad un fornitore di servizi logistici italiano che utilizza spedizioni RN per alcune rotte, mentre gli esperimenti sono applicati a dati generati in modo sintetico a partire da questi parametri al fine di derivare conclusioni generali. I sistemi sono paragonati fra loro in diversi scenari per valutare la sensibilità dei risultati ottenuti alla domanda ed alle configurazioni della rete. Dopo di che, viene introdotto il concetto di “noleggio” dei punti di relay (RPs), suggerendo la possibilità di lasciare i semirimorchi presso siti di terzi in modo da ridurre l’investimento necessario per usare un RN. L'analisi della sostenibilità mostra che i sistemi RO e MF sono socialmente superiori al DS, ma la loro implementazione può essere impegnativa per i vettori in termini di flessibilità e costi fissi. Secondo le definizioni attuali, MF supera sempre o ha prestazioni economiche paragonabili ai DS, adottando il DS in mancanza di RPs, ma migliorando le condizioni sociali permettendo ai conducenti di tornare più frequentemente a casa quando sono presenti RPs. Sebbene RO mostri una migliore performance nel caso base, non garantisce intrinsecamente prestazioni superiori rispetto al DS. L'analisi basata sulla domanda ha dimostrato sensitività a condizioni esterne. Le configurazioni strategiche della rete possono migliorare l'utilizzo e le prestazioni della RN, mentre altre possono assomigliare a un sistema di DS. I vettori possono influenzare significativamente le prestazioni di un sistema MF possedendo o affittando RP. Le simulazioni sono implementate con l’ottimizzatore IBM ILOG CPLEX. L’algoritmo è accessibile su Google Colab, consentendo ai fornitori di servizi logistici di valutare le implicazioni del sistema MF nei loro contesti specifici. L'algoritmo è un punto di partenza utile per ulteriori sviluppi.