Optimization models and methods for real-time transportation planning in forestry

Lors du transport du bois de la forêt vers les usines, de nombreux événements imprévus peuvent se produire, événements qui perturbent les trajets prévus (par exemple, en raison des conditions météo, des feux de forêt, de la présence de nouveaux chargements, etc.). Lorsque de tels événements ne sont connus que durant un trajet, le camion qui accomplit ce trajet doit être détourné vers un chemin alternatif. En l’absence d’informations sur un tel chemin, le chauffeur du camion est susceptible de choisir un chemin alternatif inutilement long ou pire, qui est lui-même "fermé" suite à un événement imprévu. Il est donc essentiel de fournir aux chauffeurs des informations en temps réel, en particulier des suggestions de chemins alternatifs lorsqu’une route prévue s’avère impraticable. Les possibilités de recours en cas d’imprévus dépendent des caractéristiques de la chaîne logistique étudiée comme la présence de camions auto-chargeurs et la politique de gestion du transport. Nous présentons trois articles traitant de contextes d’application différents ainsi que des modèles et des méthodes de résolution adaptés à chacun des contextes. Dans le premier article, les chauffeurs de camion disposent de l’ensemble du plan hebdomadaire de la semaine en cours. Dans ce contexte, tous les efforts doivent être faits pour minimiser les changements apportés au plan initial. Bien que la flotte de camions soit homogène, il y a un ordre de priorité des chauffeurs. Les plus prioritaires obtiennent les volumes de travail les plus importants. Minimiser les changements dans leurs plans est également une priorité. Étant donné que les conséquences des événements imprévus sur le plan de transport sont essentiellement des annulations et/ou des retards de certains voyages, l’approche proposée traite d’abord l’annulation et le retard d’un seul voyage, puis elle est généralisée pour traiter des événements plus complexes. Dans cette ap- proche, nous essayons de re-planifier les voyages impactés durant la même semaine de telle sorte qu’une chargeuse soit libre au moment de l’arrivée du camion à la fois au site forestier et à l’usine. De cette façon, les voyages des autres camions ne seront pas mo- difiés. Cette approche fournit aux répartiteurs des plans alternatifs en quelques secondes. De meilleures solutions pourraient être obtenues si le répartiteur était autorisé à apporter plus de modifications au plan initial. Dans le second article, nous considérons un contexte où un seul voyage à la fois est communiqué aux chauffeurs. Le répartiteur attend jusqu’à ce que le chauffeur termine son voyage avant de lui révéler le prochain voyage. Ce contexte est plus souple et offre plus de possibilités de recours en cas d’imprévus. En plus, le problème hebdomadaire peut être divisé en des problèmes quotidiens, puisque la demande est quotidienne et les usines sont ouvertes pendant des périodes limitées durant la journée. Nous utilisons un modèle de programmation mathématique basé sur un réseau espace-temps pour réagir aux perturbations. Bien que ces dernières puissent avoir des effets différents sur le plan de transport initial, une caractéristique clé du modèle proposé est qu’il reste valable pour traiter tous les imprévus, quelle que soit leur nature. En effet, l’impact de ces événements est capturé dans le réseau espace-temps et dans les paramètres d’entrée plutôt que dans le modèle lui-même. Le modèle est résolu pour la journée en cours chaque fois qu’un événement imprévu est révélé. Dans le dernier article, la flotte de camions est hétérogène, comprenant des camions avec des chargeuses à bord. La configuration des routes de ces camions est différente de celle des camions réguliers, car ils ne doivent pas être synchronisés avec les chargeuses. Nous utilisons un modèle mathématique où les colonnes peuvent être facilement et naturellement interprétées comme des itinéraires de camions. Nous résolvons ce modèle en utilisant la génération de colonnes. Dans un premier temps, nous relaxons l’intégralité des variables de décision et nous considérons seulement un sous-ensemble des itinéraires réalisables. Les itinéraires avec un potentiel d’amélioration de la solution courante sont ajoutés au modèle de manière itérative. Un réseau espace-temps est utilisé à la fois pour représenter les impacts des événements imprévus et pour générer ces itinéraires. La solution obtenue est généralement fractionnaire et un algorithme de branch-and-price est utilisé pour trouver des solutions entières. Plusieurs scénarios de perturbation ont été développés pour tester l’approche proposée sur des études de cas provenant de l’industrie forestière canadienne et les résultats numériques sont présentés pour les trois contextes.

Managing Rentals with Usage-Based Loss

Motivated by new and innovative rental business models, this paper develops a novel discrete-time model of a rental operation with random loss of inventory due to customer use. The inventory level is chosen before the start of a finite rental season, and customers not immediately served are lost. Our analysis framework uses stochastic comparisons of sample paths to derive structural results that hold under good generality for demands, rental durations, and rental unit lifetimes. Considering different \recirculation" rules | i.e., which rental unit to choose to meet each demand | we prove the concavity of the expected profit function and identify the optimal recirculation rule. A numerical study clarifies when considering rental unit loss and recirculation rules matters most for the inventory decision: Accounting for rental unit loss can increase the expected profit by 7% for a single season and becomes even more important as the time horizon lengthens. We also observe that the optimal inventory level in response to increasing loss probability is non-monotonic. Finally, we show that choosing the optimal recirculation rule over another simple policy allows more rental units to be profitably added, and the profit-maximizing service level increases by up to 6 percentage points.

Contribution à la planification tactique et opérationnelle du transport forestier

Cette thèse est une contribution à la modélisation, la planification et l’optimisation du transport pour l’approvisionnement en bois de forêt des industries de première transformation. Dans ce domaine, les aléas climatiques (mise au sol des bois par les tempêtes), sanitaires (attaques bactériologiques et fongiques des bois) et commerciaux (variabilité et exigence croissante des marchés) poussent les divers acteurs du secteur (entrepreneurs et exploitants forestiers, transporteurs) à revoir l’organisation de la filière logistique d’approvisionnement, afin d’améliorer la qualité de service (adéquation offre-demande) et de diminuer les coûts. L’objectif principal de cette thèse était de proposer un modèle de pilotage améliorant la performance du transport forestier, en respectant les contraintes et les pratiques du secteur. Les résultats établissent une démarche de planification hiérarchique des activités de transport à deux niveaux de décision, tactique et opérationnel. Au niveau tactique, une optimisation multi-périodes permet de répondre aux commandes en minimisant l’activité globale de transport, sous contrainte de capacité agrégée des moyens de transport accessibles. Ce niveau permet de mettre en œuvre des politiques de lissage de charge et d’organisation de sous-traitance ou de partenariats entre acteurs de transport. Au niveau opérationnel, les plans tactiques alloués à chaque transporteur sont désagrégés, pour permettre une optimisation des tournées des flottes, sous contrainte des capacités physiques de ces flottes. Les modèles d’optimisation de chaque niveau sont formalisés en programmation linéaire mixte avec variables binaires. L’applicabilité des modèles a été testée en utilisant un jeu de données industrielles en région Aquitaine et a montré des améliorations significatives d’exploitation des capacités de transport par rapport aux pratiques actuelles. Les modèles de décision ont été conçus pour s’adapter à tout contexte organisationnel, partenarial ou non : la production du plan tactique possède un caractère générique sans présomption de l’organisation, celle-ci étant prise en compte, dans un deuxième temps, au niveau de l’optimisation opérationnelle du plan de transport de chaque acteur.

Optimization models and methods for real-time transportation planning in forestry

Lors du transport du bois de la forêt vers les usines, de nombreux événements imprévus peuvent se produire, événements qui perturbent les trajets prévus (par exemple, en raison des conditions météo, des feux de forêt, de la présence de nouveaux chargements, etc.). Lorsque de tels événements ne sont connus que durant un trajet, le camion qui accomplit ce trajet doit être détourné vers un chemin alternatif. En l’absence d’informations sur un tel chemin, le chauffeur du camion est susceptible de choisir un chemin alternatif inutilement long ou pire, qui est lui-même "fermé" suite à un événement imprévu. Il est donc essentiel de fournir aux chauffeurs des informations en temps réel, en particulier des suggestions de chemins alternatifs lorsqu’une route prévue s’avère impraticable. Les possibilités de recours en cas d’imprévus dépendent des caractéristiques de la chaîne logistique étudiée comme la présence de camions auto-chargeurs et la politique de gestion du transport. Nous présentons trois articles traitant de contextes d’application différents ainsi que des modèles et des méthodes de résolution adaptés à chacun des contextes. Dans le premier article, les chauffeurs de camion disposent de l’ensemble du plan hebdomadaire de la semaine en cours. Dans ce contexte, tous les efforts doivent être faits pour minimiser les changements apportés au plan initial. Bien que la flotte de camions soit homogène, il y a un ordre de priorité des chauffeurs. Les plus prioritaires obtiennent les volumes de travail les plus importants. Minimiser les changements dans leurs plans est également une priorité. Étant donné que les conséquences des événements imprévus sur le plan de transport sont essentiellement des annulations et/ou des retards de certains voyages, l’approche proposée traite d’abord l’annulation et le retard d’un seul voyage, puis elle est généralisée pour traiter des événements plus complexes. Dans cette ap- proche, nous essayons de re-planifier les voyages impactés durant la même semaine de telle sorte qu’une chargeuse soit libre au moment de l’arrivée du camion à la fois au site forestier et à l’usine. De cette façon, les voyages des autres camions ne seront pas mo- difiés. Cette approche fournit aux répartiteurs des plans alternatifs en quelques secondes. De meilleures solutions pourraient être obtenues si le répartiteur était autorisé à apporter plus de modifications au plan initial. Dans le second article, nous considérons un contexte où un seul voyage à la fois est communiqué aux chauffeurs. Le répartiteur attend jusqu’à ce que le chauffeur termine son voyage avant de lui révéler le prochain voyage. Ce contexte est plus souple et offre plus de possibilités de recours en cas d’imprévus. En plus, le problème hebdomadaire peut être divisé en des problèmes quotidiens, puisque la demande est quotidienne et les usines sont ouvertes pendant des périodes limitées durant la journée. Nous utilisons un modèle de programmation mathématique basé sur un réseau espace-temps pour réagir aux perturbations. Bien que ces dernières puissent avoir des effets différents sur le plan de transport initial, une caractéristique clé du modèle proposé est qu’il reste valable pour traiter tous les imprévus, quelle que soit leur nature. En effet, l’impact de ces événements est capturé dans le réseau espace-temps et dans les paramètres d’entrée plutôt que dans le modèle lui-même. Le modèle est résolu pour la journée en cours chaque fois qu’un événement imprévu est révélé. Dans le dernier article, la flotte de camions est hétérogène, comprenant des camions avec des chargeuses à bord. La configuration des routes de ces camions est différente de celle des camions réguliers, car ils ne doivent pas être synchronisés avec les chargeuses. Nous utilisons un modèle mathématique où les colonnes peuvent être facilement et naturellement interprétées comme des itinéraires de camions. Nous résolvons ce modèle en utilisant la génération de colonnes. Dans un premier temps, nous relaxons l’intégralité des variables de décision et nous considérons seulement un sous-ensemble des itinéraires réalisables. Les itinéraires avec un potentiel d’amélioration de la solution courante sont ajoutés au modèle de manière itérative. Un réseau espace-temps est utilisé à la fois pour représenter les impacts des événements imprévus et pour générer ces itinéraires. La solution obtenue est généralement fractionnaire et un algorithme de branch-and-price est utilisé pour trouver des solutions entières. Plusieurs scénarios de perturbation ont été développés pour tester l’approche proposée sur des études de cas provenant de l’industrie forestière canadienne et les résultats numériques sont présentés pour les trois contextes.

Carrier Selection for Multi-commodity Flow Optimization in Cooperative Environments

Part 18: Optimization in Collaborative Networks

Minor and major consolidations in inverse DEA:definition and determination

Many production systems have acquisition and merge operations to increase productivity. This paper proposes a novel method to anticipate whether a merger in a market is generating a major or a minor consolidation, using InvDEA model. A merger between two or more decision making units (DMUs) producing a single merged DMU that affects the efficiency frontier, defined by the pre-consolidation market conditions, is called a major consolidation. The corresponding alternative case is called a minor consolidation. A necessary and sufficient condition to distinguish the two types of consolidations is proven and two numerical illustrations in banking and supply chain management are discussed. The crucial importance of anticipating the magnitude of a consolidation in a market is outlined.

The significant role of third-party logistics (3pl) operators as fosterers of organizational performance in colombian companies

La eliminación de barreras entre países es una consecuencia que llega con la globalización y con los acuerdos de TLC firmados en los últimos años. Esto implica un crecimiento significativo del comercio exterior, lo cual se ve reflejado en un aumento de la complejidad de la cadena de suministro de las empresas. Debido a lo anterior, se hace necesaria la búsqueda de alternativas para obtener altos niveles de productividad y competitividad dentro de las empresas en Colombia, ya que el entorno se ha vuelto cada vez más complejo, saturado de competencia no sólo nacional, sino también internacional. Para mantenerse en una posición competitiva favorable, las compañías deben enfocarse en las actividades que le agregan valor a su negocio, por lo cual una de las alternativas que se están adoptando hoy en día es la tercerización de funciones logísticas a empresas especializadas en el manejo de estos servicios. Tales empresas son los Proveedores de servicios logísticos (LSP), quienes actúan como agentes externos a la organización al gestionar, controlar y proporcionar actividades logísticas en nombre de un contratante. Las actividades realizadas pueden incluir todas o parte de las actividades logísticas, pero como mínimo la gestión y ejecución del transporte y almacenamiento deben estar incluidos (Berglund, 2000). El propósito del documento es analizar el papel de los Operadores Logísticos de Tercer nivel (3PL) como promotores del desempeño organizacional en las empresas colombianas, con el fin de informar a las MIPYMES acerca de los beneficios que se obtienen al trabajar con LSP como un medio para mejorar la posición competitiva del país.

Análisis de los sistemas de información en la productividad de la empresa Belta Ltda.

Los sistemas y la tecnología de información han sido una pieza clave en las organizaciones, estos buscan lograr un equilibrio junto con las estrategias empresariales, ya que de esta manera las empresas estarían en mejores condiciones para enfrentar los desafíos del mercado. (Morantes Leal y Miraidy Elena, 2007)1. Para abordar este tema, hemos decidido realizar un análisis de un sistema de información aplicado en la empresa Belta Ltda. para determinar la relación que existe entre la productividad y el uso de los sistemas empresariales. La información de este análisis está compuesta por 6 capítulos divididos de la siguiente manera: En el primer capítulo se muestra una introducción de los sistemas de información empresarial, la importancia del uso de las tecnologías, además se describe los objetivos de esta investigación, el alcance y vinculación de este proyecto con la línea de investigación de la escuela de administración de la universidad del Rosario. En el segundo capítulo se presenta el marco teórico; la descripción de los tipos de sistemas de información, y las metodologías utilizadas para la evaluación del uso de las tecnologías. Enseguida se describe la metodología utilizada para llevar a cabo esta investigación y las herramientas utilizadas para este caso de estudio en el capítulo tres. En el cuarto capítulo se muestra una descripción de la empresa, el organigrama, el entorno general del negocio, y se desarrolla la aplicación del documento guía; el modelo integral 5d`s, que consiste en realizar diferentes diagnósticos para determinar cómo se encuentra la empresa a nivel interno y externo. Finalmente, según el análisis y resultados obtenidos con esta investigación, se dan unas conclusiones finales y se proponen unas recomendaciones para la empresa en los últimos capítulos.

Nuevas tendencias en la Supply Management en Colombia y México

La Misión empresarial a México 2015, tiene como propósito brindar a los estudiantes espacios para el crecimiento profesional, mediante la aplicación de los conceptos y los modelos estudiados en las diferentes visitas empresariales que se realizaron. Se pretende conocer cuáles son las nuevas tendencias en el manejo y administración de la cadena de abastecimiento de las empresas, de manera que estos conceptos puedan ser aplicados en diferentes tipos de empresas. Se realizó una investigación de cada una de las empresas que fueron visitadas realizando un análisis de un punto clave en cada una, por ejemplo, se describe la política “Think Blue” empleada por el grupo Volkswagen para el éxito y reconocimiento empresarial en la logística verde, y se analizan los principales procesos de producción de la planta productora del grupo Modelo, entre otras. Por otra parte, se analiza el modelo de gestión logística para pequeñas y medianas empresas, desarrollado en la Universidad Popular Autónoma del Estado de Puebla, el cual puede ser usado como base para el progreso y fortalecimiento de las pymes en nuestro país.

Analytics and Methods for Logistic System Design and Operations Management

Analytics is the technology working with the manipulation of data to produce information able to change the world we live every day. Analytics have been largely used within the last decade to cluster people’s behaviour to predict their preferences of items to buy, music to listen, movies to watch and even electoral preference. The most advanced companies succeded in controlling people’s behaviour using analytics. Despite the evidence of the super-power of analytics, they are rarely applied to the big data collected within supply chain systems (i.e. distribution network, storage systems and production plants). This PhD thesis explores the fourth research paradigm (i.e. the generation of knowledge from data) applied to supply chain system design and operations management. An ontology defining the entities and the metrics of supply chain systems is used to design data structures for data collection in supply chain systems. The consistency of this data is provided by mathematical demonstrations inspired by the factory physics theory. The availability, quantity and quality of the data within these data structures define different decision patterns. Ten decision patterns are identified, and validated on-field, to address ten different class of design and control problems in the field of supply chain systems research.

Modelagem e gestão das perdas no suprimento de tomates para processamento industrial

O suprimento de tomates para processamento industrial é uma atividade relativamente complexa. Plantas industriais de larga escala necessitam de elevados volumes diários de matéria-prima. Por outro lado, há alta perecibilidade dos frutos e a colheita ainda é predominantemente manual. Um modelo matemático foi desenvolvido com o propósito de entender objetivamente o processo de suprimento de tomate e, também, vislumbrar possibilidades de sua otimização. A simulação a partir do modelo pode gerar cenários que, quando comparados com o desempenho efetivamente observado em campo, evidenciam a importância da gestão acurada, com a presença de potenciais ganhos financeiros expressivos na cadeia de suprimentos a partir da redução de tempos, perdas e custos. As perdas de produto poderiam ser reduzidas de mais de 2% para algo inferior a 1%. A menor capacidade ociosa traduzir-se-ia em um menor custo de oportunidade e aumento de receita. Para uma fábrica com um consumo de tomates de 336 mil toneladas por ano, a melhoria no suprimento de matéria-prima poderia resultar em ganhos estimados em R$ 6 milhões por ano.

Power-law creep behavior of a semiflexible chain

Rheological properties of adherent cells are essential for their physiological functions, and microrheological measurements on living cells have shown that their viscoelastic responses follow a weak power law over a wide range of time scales. This power law is also influenced by mechanical prestress borne by the cytoskeleton, suggesting that cytoskeletal prestress determines the cell's viscoelasticity, but the biophysical origins of this behavior are largely unknown. We have recently developed a stochastic two-dimensional model of an elastically joined chain that links the power-law rheology to the prestress. Here we use a similar approach to study the creep response of a prestressed three-dimensional elastically jointed chain as a viscoelastic model of semiflexible polymers that comprise the prestressed cytoskeletal lattice. Using a Monte Carlo based algorithm, we show that numerical simulations of the chain's creep behavior closely correspond to the behavior observed experimentally in living cells. The power-law creep behavior results from a finite-speed propagation of free energy from the chain's end points toward the center of the chain in response to an externally applied stretching force. The property that links the power law to the prestress is the chain's stiffening with increasing prestress, which originates from entropic and enthalpic contributions. These results indicate that the essential features of cellular rheology can be explained by the viscoelastic behaviors of individual semiflexible polymers of the cytoskeleton.

Logistics information systems adoption: an empirical investigation in Brazil

Purpose - The purpose of this paper is to examine whether the level of logistics information systems (LIS) adoption in manufacturing companies is influenced by organizational profile variables, such as the company`s size, the nature of its operations and their subsectors. Design/methodology/approach - A review of the mainstream literature on US was carried out to identify the factors influencing the adoption of such information systems and also some research gaps. The empirical study`s strategy is based on a survey research in Brazilian manufacturing firms from the capital goods industry. Data collected were analyzed through Kruskall-Wallis and Mann Whitney`s non-parametric tests. Findings - The analysis indicates that characteristics such as the size of companies and the nature of their operations influence the levels of LIS adoption, whilst comparisons regarding the subsectors appeared to be of little influence. Originality/value - This is the first known study to examine the influence of organizational profiles such as size, nature of operations and subsector on the level of US adoption in manufacturing companies. Moreover, it is unique in portraying the Brazilian scenario on this topic and addressing the adoption of seven types of LIS in a single study.

Collaboration intensity in the Brazilian supermarket retail chain

Purpose - This paper seeks to identify collaboration elements and evaluate their intensity in the Brazilian supermarket retail chain, especially the manufacturer-retailer channel. Design/methodology/approach - A structured questionnaire was elaborated and applied to 125 representatives from suppliers of large supermarket chains. Statistical methods including multivariate analysis were employed. Variables were grouped and composed into five indicators (joint actions, information sharing, interpersonal integration, gains and cost sharing, and strategic integration) to assess the degree of collaboration. Findings - The analyses showed that the interviewees considered interpersonal integration to be of greater importance to collaboration intensity than the other integration factors, such as gain or cost sharing or even strategic integration. Research limitations/implications - The research was conducted solely from the point of view of the industries that supply the large retail networks. The interviews were not conducted in pairs; that is, there was no application of one questionnaire to the retail network and another to the partner industry. Practical implications - Companies should invest in conducting periodic meetings with their partners to increase collaboration intensity, and should carry out technical visits to learn about their partners` logistic reality and thus make better operational decisions. Originality/value - The paper reveals which indicators produce greater collaboration intensity, and thus those that are more relevant to more efficient logistics management.

Effects of the preventive and corrective adjustments in economical designs for online process control for attributes with misclassification errors

The procedure for online process control by attributes consists of inspecting a single item at every m produced items. It is decided on the basis of the inspection result whether the process is in-control (the conforming fraction is stable) or out-of-control (the conforming fraction is decreased, for example). Most articles about online process control have cited the stoppage of the production process for an adjustment when the inspected item is non-conforming (then the production is restarted in-control, here denominated as corrective adjustment). Moreover, the articles related to this subject do not present semi-economical designs (which may yield high quantities of non-conforming items), as they do not include a policy of preventive adjustments (in such case no item is inspected), which can be more economical, mainly if the inspected item can be misclassified. In this article, the possibility of preventive or corrective adjustments in the process is decided at every m produced item. If a preventive adjustment is decided upon, then no item is inspected. On the contrary, the m-th item is inspected; if it conforms, the production goes on, otherwise, an adjustment takes place and the process restarts in-control. This approach is economically feasible for some practical situations and the parameters of the proposed procedure are determined minimizing an average cost function subject to some statistical restrictions (for example, to assure a minimal levelfixed in advanceof conforming items in the production process). Numerical examples illustrate the proposal.