Modeling and optimization of the supply chain in e-groceries

Abstract

La aparición del comercio electrónico ha impulsado un conjunto de desafíos logísticos en la cadena de suministro de las empresas. En esta situación, la logística se ha convertido en un pilar fundamental para asegurar el funcionamiento omnicanal donde se integra el canal de venta físico con el canal de venta online. En este tipo de estrategias multicanales, los principales problemas logísticos se han identificado en los minoristas por situarse como el último eslabón de la cadena de suministro. En este sentido, el éxito de los minoristas se ha ido vinculando a la efectividad de la cadena de suministro donde se persiguen dos objetivos principales: por un lado, ofrecer una buena experiencia de compra, y por otro, fomentar la interacción y la comunicación con los clientes. Con el objetivo de asegurar la eficiencia de los procesos, la cadena de suministro debe adaptarse desde la recepción de los pedidos y su posterior gestión, hasta la entrega final al cliente. Es por ello que tanto el canal de venta online como el canal de venta tradicional deben estar perfectamente coordinados. Si bien, el e-commerce ha provocado continuos quebraderos de cabeza debido a la atemporalidad que presenta. El cliente es libre de hacer un pedido desde cualquier ubicación y en cualquier momento, aunque algunos clientes son reacios a comprar por internet productos sin verlos. Está claro que en los negocios online el público es ilimitado por lo que las gestiones logísticas se presentan como factores claves para la integración de la venta online con la venta tradicional. El objetivo principal de esta tesis doctoral, una vez conocido el marco de modelado de la cadena de suministro para minoristas de alimentos en términos de adopción del comercio electrónico, es presentar diferentes estudios que optimicen la operativa de preparación y envío de pedidos. En la revisión de la literatura se ha identificado que la preparación y transporte son las actividades logísticas que mayores costes suponen debido a la cantidad de recursos necesarios para cumplir con la demanda online. En especial, la preparación ha sido un aspecto poco estudiado a nivel operativo, si bien muchas publicaciones han analizado las diferentes estrategias que han ido diseñando los pioneros en el negocio online. En cuanto al envío de pedidos, en general el transporte ha sido un aspecto muy estudiado hasta la fecha y el foco de atención ha estado en el diseño y gestión de las rutas de reparto. Lo que cabe destacar es que, hasta la fecha, ambas operaciones no han sido estudiadas de manera conjunta y existe un factor muy importante a tener en cuenta que es la gran diferencia del modelo de preparación en tienda frente a preparar y enviar desde un almacén central. Por todo ello, en esa tesis doctoral se pretende dotar a los investigadores y a las cadenas de supermercados de herramientas analíticas y modelos matemáticos que les permita optimizar la cadena de suministro online. Para lograr este objetivo general, la presente tesis doctoral persigue tres grandes objetivos específicos. El principal problema a resolver está relacionado con la complejidad logística asociada a la preparación de pedidos online. La preparación de pedidos es una de las actividades más crítica debido a que es a la que más tiempo se le dedica, y como consiguiente, la que representa uno de los costes más altos. Para dar solución a este problema, la primera publicación tiene como objetivo presentar un estudio analítico y experimental sobre el proceso de preparación en tienda. Partiendo de un estudio de caso, se observa que no existe un método estándar de trabajo definido para responder a la demanda online. Con este estudio cuantitativo se busca mejorar la preparación de pedidos mediante un análisis experimental que compara las diferentes metodologías de trabajo observadas. Los resultados del estudio permiten determinar la manera óptima de realizar el proceso de preparación de pedidos online. Otro de los elementos que supone un mayor coste dentro de la operativa online de las cadenas de supermercados es el transporte de pedidos desde la tienda o almacén de preparación hasta el cliente o punto de recogida. Existe una alta complejidad para analizar alternativas de rutas de reparto en el comercio online, es por ello que esta línea de investigación ya ha sido ampliamente analizada por diferentes autores. Lo que se ha observado en la revisión de la literatura es que existe una creciente necesidad de estudiar de manera conjunta las actividades de preparación y transporte de pedidos. Las principales estrategias llevadas a cabo por los pioneros y empresas líderes del online están basadas en el modelo de preparación en tienda o en el modelo de preparación en almacén. Para dar solución al problema de preparación desde tienda y con el objetivo de minimizar los costes asociados para cumplir con la demanda, el segundo objetivo de la tesis doctoral es desarrollar un modelo matemático para programar el envío y preparación de pedidos desde tienda. La presentación del modelo matemático viene acompañada de un estudio de caso para su validación y evaluación de los resultados conseguidos tras la aplicación del modelo. Por último, el tercer objetivo que trata esta tesis doctoral es el desarrollo de un modelo matemático para la estrategia de cumplimiento de pedidos desde almacén. Para ello se desarrollan dos modelos matemáticos, uno orientado a la nivelación de la carga de trabajo y otro orientado a maximizar la carga de trabajo para reducir el uso de recursos. En este estudio se realiza un estudio de caso en una cadena de supermercados pionera a nivel español donde se simulan diferentes estrategias logísticas para programar la preparación y envío de pedidos online. Para gestionar de forma conjunta ambas actividades en cada uno de los modelos estratégicos se propone un nuevo modelo de análisis de programación y planificación de pedidos basado en una visión integral de la cadena de suministro. El desarrollo de los objetivos anteriormente referenciados ha dado lugar al planteamiento de un conjunto de tres publicaciones. Los tres trabajos presentados aportan soluciones para la optimización logística, comenzando por el estudio del caso en una empresa con modelo de preparación en tienda hasta llegar al caso de modelo de preparación en almacén. Cada uno de los trabajos presentados se basan en estudios analíticos o modelos matemáticos que permiten mejorar la eficiencia de la cadena de suministro de los supermercados que operan en el canal online. Aunque las soluciones presentadas se pueden adecuar a las cadenas de suministro de supermercados en general, los estudios se han concentrado en el ámbito de la dificultad de gestionar los productos perecederos ya que presenta un entorno de gran complejidad a la hora de programar los pedidos online. Todos los enfoques propuestos han sido validados en cada uno de los artículos a través de estudios de caso con datos reales. Los resultados generales no sólo permiten avanzar en el conocimiento científico, sino que también tienen una utilidad práctica en el sector de la alimentación aportando mejoras significativas en términos de eficiencia. Además, los modelos matemáticos y los estudios experimentales realizados podrían ser válidos y aplicables en cualquier otro sector donde existan problemas de optimización logística para el ahorro de tiempo y distancia de transporte. Aparte de las aportaciones realizadas en esta tesis doctoral, se abren nuevas vías de trabajo que pueden representar líneas de investigación en el futuro. Las líneas futuras de investigación son múltiples, pero una de las principales líneas de trabajo está relacionada con la mejora de los modelos matemáticos presentados. Por un lado, los modelos matemáticos pueden facilitar la programación de pedidos si se integran datos de entrada basados en históricos y previsiones de demanda. Este análisis de datos estructurado podrá ser completado con otros datos más cualitativos de los clientes mediante herramientas de Big Data. Por otro lado, el funcionamiento de los modelos matemáticos podría mejorar si se añade matheuristica. La matheuristica se presenta como una línea potencial de interés a través del uso de algoritmos matemáticos que aceleran la velocidad de respuesta del modelo ante diferentes simulaciones. Por último, en los últimos años también se ha observado una gran tendencia en e-commerce en el uso de sistemas de inteligencia artificial para mejorar la gestión de la cadena de suministro. Si bien, hay una falta de estudios que presenten técnicas de inteligencia artificial en e-grocery. Por último, otros futuros estudios podrían centrar sus esfuerzos en analizar el desarrollo de herramientas en el canal online de los supermercados y cómo estas herramientas aplicadas en otros sectores podrían facilitar la logística de la venta de alimentos en empresas omnicanales.