Un Modello per la Pianificazione Ottimale di una Rete di Physical Internet

Abstract

L'implementazione del Physical Internet (PI) è un modo innovativo per migliorare l'efficienza di sistemi logistici intermodali. Un aspetto chiave riguarda il routing delle spedizioni, che riguarda sia il livello fisico che quello comunicativo di sistemi PI. Infatti, i moduli delle spedizioni devono essere spostati all'interno di una rete, e ciò è fatto grazie a uno scambio sistematico di informazioni tra gli attori coinvolti nella catena di approvvigionamento. In questa tesi viene presa in considerazione l'interazione tra la rete logistica nel suo complesso e i singoli nodi PI. Il modello proposto è iterativo a due livelli. In primo luogo, viene risolto un problema di ottimizzazione a livello di rete al fine di determinare quali moduli saranno inviati a ciascun nodo. Dopo, viene risolto un problema di nodo, in cui ciascun hub considera i moduli che gli sono stati assegnati. Il risultato di questo problema fornisce i tempi di elaborazione effettivi in ciascun hub PI per gestire i moduli in arrivo. A questo punto, questi nuovi tempi di elaborazione possono essere utilizzati come input per una nuova iterazione del problema a livello di rete; ciò consente una sequenza di iterazioni che convergono progressivamente verso una soluzione perfezionata, mostrando coerenza tra le decisioni di routing a livello di rete e le capacità di elaborazione a livello di nodo locale. Se il problema a livello di nodo non produce una soluzione fattibile, significa che l'attuale configurazione dell'hub non è in grado di gestire i moduli assegnati. In questo caso, le risorse dell'hub devono essere modificate affinché sia in grado di gestire i flussi: in altre parole, è necessario lavorare sul dimensionamento dei nodi. Se il ridimensionamento dei nodi non dovesse ancora individuare una soluzione, sarà possibile considerare un ulteriore sviluppo del modello: la negoziazione. Con questa nuova struttura, al nodo viene concessa la possibilità di rifiutare le spedizioni, con maggiore flessibilità.

The implementation of Physical Internet (PI) principles is broadly acknowledged as an innovative way to improve the efficiency of intermodal logistics systems. A key aspect pertains to the routing of shipments, which concerns both the physical level and the communication level of a PI system. Indeed, modules of shipments need to be moved throughout a network, which can be achieved by a systematic exchange of information among the actors involved in the supply chain. In this paper, an interaction between the logistics network as a whole and the individual PI hub nodes is taken into account. The proposed framework works through a two-level, iterative model. Firstly, an optimization problem is solved at the network level in order to determine which modules will be sent to each node. Subsequently, a node-level problem is solved, where each hub considers the modules that were assigned to it. The output of this problem provides the actual processing times required for each PI hub to handle the incoming modules. At this point, these updated processing times can be used as inputs for a new iteration of the network-level problem; this enables a sequence of iterations that progressively converge toward a refined solution, showing consistency between network routing decisions and local node-level processing capabilities. However, if the node-level problem fails to produce a feasible solution, it means that the PI hub’s current configuration is unable to handle the assigned modules. In this case, the hub’s resources must be changed in order for it to be able to properly manage the flows: in other words, it is necessary to work on the node dimensioning. Should node resizing still not contribute to identifying a suitable solution, it will be possible to consider a further development of the model: the negotiation between the node and the network. With this new structure, the node is granted the possibility to reject shipments, thus introducing a certain level of flexibility.