The landscape of last-mile delivery has been transformed by the rapid increase in food deliveries and the expansion of this business model to almost any consumer product, creating a new paradigm called on-demand urban delivery. While this paradigm shares many characteristics with traditional last-mile logistics, it also introduces new management challenges. Among the most futuristic innovations in last-mile logistics are automated delivery systems, such as drones and Automated Delivery Robots (ADRs). The context of on-demand urban logistics provides fertile ground for the application of this technology. With the expected widespread adoption of automated delivery systems to meet growing urban delivery demands, this thesis redefines their role through a localized deployment framework—positioning ADRs as self-sufficient solutions in high-density urban zones rather than supplementary tools in multimodal logistics chains. By integrating real-time optimization algorithms tailored to dynamic urban environments, the study evaluates how operational efficiency improvements inherently drive sustainability outcomes, including energy savings, emissions reduction, and a significant decrease in embodied emissions through optimized fleet utilization. Economically, the framework eliminates reliance on human-operated vehicles, substantially cutting labor costs that traditionally dominate delivery expenses. By replacing gig-economy workers with autonomous systems, the model reduces operational expenditures while enabling 24/7 service capabilities. The ultimate goal is to provide both on-demand delivery companies and policymakers with insights into how modular, decentralized deployment of autonomous systems can align operational efficiency with sustainability goals, offering a scalable blueprint for decarbonizing urban logistics while maintaining service quality.

La logistica urbana è cambiata radicalmente con l’esplosione delle consegne a domicilio, prima legate soprattutto al cibo e ora estese a quasi ogni tipologia di prodotto. Questo ha dato vita a un nuovo modello: la delivery on-demand. Sebbene condivida alcuni aspetti con la logistica tradizionale dell’ultimo miglio, questa realtà presenta sfide del tutto nuove. Tra le soluzioni più promettenti ci sono i sistemi di consegna automatizzati, come droni e robot autonomi (ADR). Le città, con la loro domanda di servizi rapidi, sono il terreno ideale per testare e adottare queste tecnologie. Questa ricerca propone un approccio innovativo: utilizzare gli ADR non come semplice supporto a catene logistiche multimodali, ma come soluzioni autonome per le aree urbane ad alta densità. Grazie a algoritmi di ottimizzazione in tempo reale, studiati per ambienti dinamici, è possibile migliorare l’efficienza operativa e ottenere benefici ambientali, come riduzione dei consumi energetici, delle emissioni e dell’impatto complessivo, grazie a un uso più razionale della flotta. Dal punto di vista economico, il modello riduce la dipendenza dai veicoli con conducente, abbattendo i costi del lavoro, che oggi pesano molto nella logistica tradizionale. Sostituendo rider e lavoratori della gig economy con sistemi autonomi, si tagliano i costi operativi e si garantisce un servizio continuo, 24 ore su 24. L’obiettivo è fornire alle aziende e ai decisori politici uno strumento per capire come un sistema modulare, decentralizzato e automatizzato possa unire efficienza e sostenibilità, proponendo un modello scalabile per decarbonizzare la logistica urbana senza rinunciare alla qualità del servizio.

On-demand urban logistics, operations and sustainability: a new meaning for autonomous delivery robots

BUZZI, TANCREDI MARIO
2024/2025

Abstract

The landscape of last-mile delivery has been transformed by the rapid increase in food deliveries and the expansion of this business model to almost any consumer product, creating a new paradigm called on-demand urban delivery. While this paradigm shares many characteristics with traditional last-mile logistics, it also introduces new management challenges. Among the most futuristic innovations in last-mile logistics are automated delivery systems, such as drones and Automated Delivery Robots (ADRs). The context of on-demand urban logistics provides fertile ground for the application of this technology. With the expected widespread adoption of automated delivery systems to meet growing urban delivery demands, this thesis redefines their role through a localized deployment framework—positioning ADRs as self-sufficient solutions in high-density urban zones rather than supplementary tools in multimodal logistics chains. By integrating real-time optimization algorithms tailored to dynamic urban environments, the study evaluates how operational efficiency improvements inherently drive sustainability outcomes, including energy savings, emissions reduction, and a significant decrease in embodied emissions through optimized fleet utilization. Economically, the framework eliminates reliance on human-operated vehicles, substantially cutting labor costs that traditionally dominate delivery expenses. By replacing gig-economy workers with autonomous systems, the model reduces operational expenditures while enabling 24/7 service capabilities. The ultimate goal is to provide both on-demand delivery companies and policymakers with insights into how modular, decentralized deployment of autonomous systems can align operational efficiency with sustainability goals, offering a scalable blueprint for decarbonizing urban logistics while maintaining service quality.
GAROLA, GIOVANNI
PRADA, MARCO
ING - Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
22-lug-2025
2024/2025
La logistica urbana è cambiata radicalmente con l’esplosione delle consegne a domicilio, prima legate soprattutto al cibo e ora estese a quasi ogni tipologia di prodotto. Questo ha dato vita a un nuovo modello: la delivery on-demand. Sebbene condivida alcuni aspetti con la logistica tradizionale dell’ultimo miglio, questa realtà presenta sfide del tutto nuove. Tra le soluzioni più promettenti ci sono i sistemi di consegna automatizzati, come droni e robot autonomi (ADR). Le città, con la loro domanda di servizi rapidi, sono il terreno ideale per testare e adottare queste tecnologie. Questa ricerca propone un approccio innovativo: utilizzare gli ADR non come semplice supporto a catene logistiche multimodali, ma come soluzioni autonome per le aree urbane ad alta densità. Grazie a algoritmi di ottimizzazione in tempo reale, studiati per ambienti dinamici, è possibile migliorare l’efficienza operativa e ottenere benefici ambientali, come riduzione dei consumi energetici, delle emissioni e dell’impatto complessivo, grazie a un uso più razionale della flotta. Dal punto di vista economico, il modello riduce la dipendenza dai veicoli con conducente, abbattendo i costi del lavoro, che oggi pesano molto nella logistica tradizionale. Sostituendo rider e lavoratori della gig economy con sistemi autonomi, si tagliano i costi operativi e si garantisce un servizio continuo, 24 ore su 24. L’obiettivo è fornire alle aziende e ai decisori politici uno strumento per capire come un sistema modulare, decentralizzato e automatizzato possa unire efficienza e sostenibilità, proponendo un modello scalabile per decarbonizzare la logistica urbana senza rinunciare alla qualità del servizio.
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Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/10589/240883