Métodos de optimización de carga

La transportación terrestre en la logística mexicana es uno de los elementos en los cuales se concentra el mayor porcentaje del costo logístico de una compañía. Todas las ramas de la industria requieren optimizar sus procesos de transportación en todas las vertientes que se requiera, es decir, en el costo, servicio, rastreabilidad, tecnologías de la información, en su responsabilidad con el medio ambiente, en sus procesos y en sus sistemas.


Cabe señalar que para la industria del autotransporte de carga fue de mayor impacto la crisis económica de 2009 que la causada por el Covid-19. No obstante estas reducciones temporales de la producción, el Producto Interno Bruto (PIB) del autotransporte de carga ha aumentado a través del tiempo, pasando de 200 mil millones de pesos en el año de 1994; a cerca de los 600 mil millones de pesos, en 2021 (INEGI, 2020).


Durante los últimos dos años algunos de los retos del autotransporte se han hecho más evidentes, los dos principales en los que nos concentraremos en este artículo son:


  1. La falta de metodologías para maximizar la capacidad de carga sin exceder los límites permitidos. Esto con base en la experiencia propia de Salas (2022) en la industria de más de 20 años colaborando en ella y en las entrevistas de ejecutivos especialistas en la industria.

  1. La falta de operadores. CANACAR (2022) menciona que, en el año 2022, hay un déficit de 50,000 operadores para atender la demanda de transporte en México. El Financiero (2022) afirma que hacen falta más de 2.6 millones de conductores para satisfacer la creciente demanda.


LA OPTIMIZACIÓN DE CARGA

El proceso de carga depende completamente de la experiencia y criterio del montacarguista en turno. En primera instancia el montacarguista elabora un inventario físico del producto terminado disponible en el área de embarques, este inventario es registrado en un formato específico para esta tarea.


El montacarguista utiliza un formato que representa el contenedor dividido por espacios iguales al de una tarima estándar (ancho 100 cm y largo 120 cm), este formato contiene dos áreas cada una representando la primer y segunda estiba de un contenedor. El objetivo de este formato es que el montacarguista registre en el que tarimas de producto terminado deberán colocarse en cada sección disponible del contenedor.


Las consideraciones que tiene que tomar en cuenta el montacarguista para distribuir las tarimas son:


  • 26 espacios disponibles por estiba.
  • Solamente cabe una tarima por espacio.
  • Algunos pallets no se pueden estibar sobre otros debido a que pueden colapsar debido a las características del empaque, esto se determina de acuerdo con la experiencia y criterio del montacarguista.
  • El peso máximo que se puede colocar dentro de cada contenedor es de 38,000 libras con el propósito de no incurrir en multas por sobrepeso.

Algunos aspectos que no se consideran son los siguientes:

  • El producto terminado tiene variaciones de peso relevantes en algunos casos que generan que el peso estándar de ellos sea poco confiable y produzca variaciones importantes en el peso total del contenido de cada contenedor. Esto puede generar una mayor subutilización de la capacidad del contenedor o el sobrepeso de este.
  • El centro de gravedad y el peso asignado en cada eje del contenedor.
  • No se realiza una confirmación final del peso del contenedor completamente cargado ni del peso de cada uno de sus ejes.
  • No se toma en consideración el peso y sus variaciones de los contenedores y los tractores.
  • Una vez que se determina cómo se debe distribuir el producto terminado, se procede a cargarlo dentro del contenedor utilizando el montacargas con el dispositivo push-pull, cerrar las puertas del contenedor y mandarlo a las puertas de la planta para proceder a revisión. Esta revisión consiste en el pesaje del camión completo, cierre de puertas con candados de seguridad certificados ISO/PAS 17712, registro de información del embarque en las bitácoras de vigilancia y despacho.

PROBLEMÁTICA Y METODOLOGÍA

Estos retos afectan la eficiencia del autotransporte, requiriendo más camiones para mover las mercancías, pero a su vez tenemos menos operadores para mover los camiones, entonces, por lo que problemas de movilidad de la carga son primordiales. La revisión bibliográfica del estado del arte será el método para poder mostrar las investigaciones de Poyla (1945), Brischoff & Ratcliff (1995), Pisinger (2002), además de la legislación mexicana y estadounidense vigentes sobre peso y dimensiones. Con esto, podemos enunciar las propuestas de solución al respecto.


ESTADO DE LA CUESTIÓN

El problema de la carga dentro de un contenedor se ha estudiado desde los años 70. Pisinger (2002), investigador danés, indica en sus publicaciones la utilización de modelos heurísticos y metaheurísticos como las metodologías más comunes de solución. Sin embargo, también se puede encontrar algunos pocos que han utilizado la programación lineal, programación no lineal y modelos de aproximación algorítmica (AA). Otros autores como Bischoff & Ratcliff (1995) han estudiado sobre las restricciones en la movilidad de la carga, entre las comunes son el no exceder el volumen del contenedor, además de que dos cajas o más cajas o pallets no deberán de coincidir o utilizar el mismo espacio dentro del contenedor.


Todos los autores tratan de minimizar el espacio desperdiciado dentro del contenedor. Todos los criterios fueron modelados cuantitativamente incluso aquellos que pudieran haber sido tratados cualitativamente de una manera más natural, como por ejemplo la separación de los productos terminados dentro del contenedor, materiales prioritarios, y la colocación del producto.


Los tipos de solución cuantitativos comprenden:

  • Modelos de optimización: Concernientes a la asignación eficiente de ciertos recursos limitados (materiales, máquinas, tiempo, capital, etc.) de la mejor manera posible, de tal modo que estos sean minimizados o maximizados de acuerdo con la necesidad de cada situación en particular. Se caracterizan por contener variables de decisión, restricciones, y función objetivo. En estos se desea maximizar o minimizar una función lineal restringida mediante ecuaciones o desigualdades lineales.
  • Métodos heurísticos. Los procedimientos heurísticos facilitan la búsqueda de vías de solución a problemas de carácter no algorítmico.
  • Los procedimientos heurísticos son formas de trabajo y de pensamiento que apoyan la realización consciente de actividades mentales exigentes, él distingue a los métodos heurísticos en:

  • Procedimientos: Principios, reglas, y estrategias, que de manera ordenada describen un programa heurístico.
  • Auxiliares: Uso de figuras informativas, tablas y los llamados grupos de solución.

Poyla (1945) comenta que un gran descubrimiento resuelve un gran problema, pero hay un grano de descubrimiento en la solución de cualquier problema. Su problema podrá ser modesto, pero si desafía a su curiosidad y lo lleva a poner en marcha a sus facultades inventivas, y si resuelve el problema con sus propios medios, experimentará la fuerza y la alegría del triunfo del descubrimiento.


Reglas Heurísticas. Reglas que describen cómo capturar los heurísticos que un experto utiliza al resolver un problema. Los heurísticos originales del experto puede que no tengan la forma de regla si-entonces, y uno de los problemas trae consigo la construcción de un sistema de conocimiento es el de convertir el conocimiento heurístico de un experto en reglas. La potencia de un sistema de conocimiento depende de las reglas heurísticas de su base de conocimientos.


Como se aprendió en la escuela, muchas veces es posible una ecuación a través de una regla heurística. Si quisiéramos resolver el polinomio X3 + 7×2- 2x -14 = 0 es posible hacerlo con un método heurístico, buscando los factores de 14, esto nos lleva a pensar que solo puede ser 1, 2, 7, y 14, no es difícil ver que 1 y 14 no pueden ser, por lo tanto 2 y 7 pueden ser sus raíces y por lo tanto encontramos que la factoración (x2 – 7)(x+2)=0 nos resuelve el problema. Estas reglas no siempre funcionan, sin embargo, muchas veces, dependiendo del problema y de la habilidad de quien lo trate, es posible hacerlo a través de reglas heurísticas. De existir un algoritmo que resuelva el problema, la solución resultaría de seguir un conjunto de procedimientos, pero muchas veces este proceso es muy largo, por esta razón en ocasiones es más práctico recurrir a métodos heurísticos para tratar de resolverlo.


Un factor por considerar es el error generado por los métodos heurísticos tiene sesgos sistemáticos. La presencia de estos sesgos es esencial para entender de qué manera las reglas heurísticas nos permiten aprender de la experiencia, y por lo tanto para entender el importante papel que desempeñan en una amplia variedad de razonamiento inductivo.


Polya (1945) propone reglas lógicas que podríamos denominar Reglas Heurísticas:

Entiende el problema:


  • ¿Cuáles son las incógnitas, los datos y la condición?
  • ¿Se puede satisfacer la condición?
  • ¿Insuficiente?, ¿redundante?, ¿contradictoria?
  • Dibuja una figura. Introduce una notación clara para plantear el problema.
  • Separa las partes de la condición. Escríbelas.

Haz un plan:

  • ¿Has visto este problema antes? ¿En forma diferente?
  • ¿Conoces algún problema relacionado?
  • ¿Conoces algún problema similar con la misma incógnita o con una incógnita similar?
  • Dado un problema ya resuelto, ver si puedes usar su resultado o tal vez su método, ¿podría ayudar algún elemento auxiliar?
  • Replantea el problema. Vuélvelo a plantear de manera distinta.
  • Regresa a las definiciones.
  • Resuelve primero algún problema similar.
  • ¿Es más accesible, más general, especial, análogo?
  • ¿Resuelve alguna parte del problema?, ¿guarda parte de la condición?
  • ¿Qué otros datos pueden determinar la incógnita?
  • ¿Cambia la incógnita?, ¿los datos?, ¿los dos?
  • Acerca los dos problemas lo más posible.
  • ¿Usaste todos los datos?, ¿toda la condición?, ¿todas las nociones esenciales?
  • Lleva a cabo el plan.
  • Revisa cada paso.
  • ¿Lo ves claro?, ¿lo puedes probar?
  • Analiza la solución
  • ¿Está bien el resultado?, ¿el argumento?
  • ¿Se deriva el resultado de manera diferente?, ¿se puede ver de primera intención?
  • ¿Puedes usar el resultado en otro problema?, ¿el método?

Tener una buena idea para resolver el problema, nos dice Polya (1945), es difícil cuando se tiene poco conocimiento y experiencia en la materia, ya que estas se basan en experiencias pasadas y en conocimiento previo. Pero la buena memoria no es suficiente para obtener una buena idea, hay que recordar elementos clave como problemas similares ya resueltos o teoremas relacionados. Claro está que puede haber un sinfín de problemas comunes de una y otra forma. ¿Cómo podemos entonces seleccionar ese problema, o grupos de ellos que son realmente útiles? La sugerencia es concentrarse en la incógnita y buscar aquel problema que tenga la misma incógnita o una muy parecida.


Las tecnologías de la información ya se han estado comenzando a utilizar en la solución del problema de la planeación de la carga de un contenedor. Ejemplo de ello es el software de nombre MaxLoad Pro, que calcula la distribución óptima minimizando el desperdicio de espacio dentro de un contenedor, esto lo realiza a través de algoritmos de carga y extensas reglas de estibamiento del producto. En este software se debe de especificar las características del producto y del contenedor para de esta manera requerir al mismo que determine cuál es el arreglo óptimo para minimizar el desperdicio del espacio del contenedor considerando las restricciones dadas por el usuario.


LEGISLACIÓN: MÉXICO Y ESTADOS UNIDOS

Las leyes existentes en relación con las restricciones y capacidades permitidas en carreteras de acuerdo con el tipo de transporte y otras consideraciones. El enfoque será únicamente hacia las leyes de México y Estados Unidos debido a que es solo entre estos dos países que esta compañía realiza operaciones logísticas.


MÉXICO

Con el propósito de mejorar los niveles de seguridad tanto en la vida como en los bienes de las personas que utilizan los caminos y carreteras de jurisdicción federal, así como disminuir los daños a la infraestructura del país, ha sido necesario establecer las características y especificaciones en cuanto al límite máximo de peso y dimensiones que deben observar los vehículos de autotransporte que circulan por los caminos y puentes que forman parte de las vías generales de comunicación de jurisdicción federal, de acuerdo a las características físicas y especificaciones técnicas de la infraestructura carretera nacional.


En el “Reglamento sobre peso y dimensiones, y capacidad de los vehículos de autotransporte que transitan en los caminos y puentes de jurisdicción federal”, se definen los lineamientos referentes a la utilización de las carreteras y puentes federales de México. En el artículo 5º del reglamento, en el párrafo anterior se establece lo relacionado a peso, dimensiones y capacidad máxima de los vehículos, las cuales se deberán de ajustar a las normas correspondientes expedidas de conformidad con lo previsto en la Ley Federal sobre Metrología y Normalización. Con respecto a la responsabilidad, en el Artículo 15 del mencionado reglamento se establece que el transportista debe vigilar el centro de gravedad de la carga con el propósito de evitar el desplazamiento de la misma, esto a su vez se definió de esta manera con el propósito de garantizar la seguridad.


El artículo 20 establece lo relacionado a las sanciones por el incumplimiento a las disposiciones de este. Así como en el artículo 8º establece que la verificación e inspección del peso, dimensiones y capacidad de los vehículos, así como el peso por eje o grupo de ejes se realizará en centros fijos de verificación de peso y dimensiones operados por la Secretaría de Comunicaciones y Transportes (SCT); de la misma manera se podrá efectuar con básculas portátiles propiedad de la SCT.


De acuerdo con el artículo 21, aquel vehículo que exceda el 10% del peso autorizado en la norma a que hace referencia el artículo 5º del Reglamento será sujeto de la prohibición de circulación hasta que disminuya su carga hasta el peso autorizado. La ley Federal sobre Metrología y Normalización, Capítulo II, Artículo 40, fracción 16, dispone que las Normas Oficiales Mexicanas tengan como finalidad establecer las características y especificaciones que deben de reunir los vehículos de transporte para proteger las vías generales de comunicación y la seguridad de sus usuarios. De lo anterior se deriva la NOM-012-SCT-2-2008, sobre el peso y dimensiones máximas con los que pueden circular los vehículos de autotransporte que transitan en las vías generales de comunicación de jurisdicción federal. La norma describe que la carga debe ser colocada para que cumpla con el peso bruto vehicular autorizado y la concentración de carga por eje o configuración de ejes, no exceda lo establecido en la tabla de cargas por eje.

ESTADOS UNIDOS

 

 

En 1956 el gobierno federal de los Estados Unidos comenzó a tener un gran interés en preservar el sistema carretero de la nación, por lo cual se instauró el Sistema de Carreteras Interestatales y de Defensa. Esto con el propósito de mantener la infraestructura y además de contribuir a la operación eficiente del autotransporte. La responsabilidad de la Administración de Carreteras Federales (FHWA, por sus siglas en inglés) es certificar el cumplimiento de los estados con los estándares federales. El DOT (Department of Transportation, por sus siglas en inglés), provee de una fórmula para determinar el máximo peso permitido que deberá soportar cualquier grupo de ejes en un vehículo de carga que circule sobre las carreteras interestatales.

 

El congreso de los Estados Unidos elaboró una fórmula en 1975 para establecer los límites de peso y largo de los vehículos al cruzar los puentes. Esto se logra al dispersar el peso sobre ejes adicionales o incrementando la distancia entre ejes. El cumplimiento a la reglamentación se determina a través de la denominada “Fórmula de puentes”. Los estándares de peso máximo para vehículos comerciales circulando en las autopistas interestatales son:

  • Un eje: 20,000 libras

 

  • Dos ejes: 34,000 libras

 

  • Vehículos pesados: 80,000 libras

Las multas aplicables por el incumplimiento de la norma son las que se indican en la siguiente tabla:

 

CONCLUSIONES

 

Tanto Poyla (1945), Brischoff& Ratcliff (1995) y Pisinger (2002) concuerdan en el uso de:

 

  1. Desarrollo de más, y mejores plataformas de optimización de carga mediante modelos heurísticos y estocásticos dependiendo del tipo de carga.

 

  1. El desarrollo de tecnología que permita el manejo autónomo de vehículos.

 

Además, que las investigaciones vertidas por los autores nos demuestran que para la optimización de la carga requiere no sólo experiencia previa, sino una metodología y métodos para llegar a las mejores optimizaciones de espacio, pero también de la variable tiempo. La legislación mexicana y estadounidense presentan similitudes sobre las características y especificaciones que deber reunir los vehículos, pero la legislación estadounidense, es mucho más precavida en la preservación de la infraestructura carretera, elemento que la mexicana, descarta.

 

La importancia de la industria del autotransporte a nivel global radica no solo en la generación de PIB, sino, y aún más importante, en que es un verdadero motor de prácticamente cualquier otra industria o sector de la economía. La pandemia y la guerra en Ucrania demuestran la fragilidad de nuestros sistemas y la gran necesidad de optimizarlos mediante el uso de la tecnología y cualquier otro recurso que tengamos disponible. Por esta razón es de vital importancia la implementación generalizada de sistemas de optimización de carga y la utilización eficiente y segura de tecnologías que permitan el manejo autónomo de tractocamiones.

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