Optimización del ruteo escolar para colegio privado: desarrollo de herramienta web de apoyo a la decisión para la configuración de rutas escolares de un colegio privado en Bogotá, Colombia

En una ciudad como Bogotá, uno de los mayores retos a los que se deben enfrentar los colegios diariamente es el de ofrecer un servicio de transporte eficiente, efectivo y confiable, capaz de llevar a cabo la tarea de transportar a sus estudiantes de manera satisfactoria. Esto incluye un sinfín de desafíos tales como evitar tiempo de recorridos demasiado prolongados e incurrir en elevados costos de operación. Así pues, con el fin de plantear soluciones para este específico tipo de problema, se encontró una línea de investigación conocida como SBRP (School Bus Routing Problem), o problema de ruteo de buses escolares, cuyo objetivo es encontrar el recorrido más eficiente para una flota de buses escolares que deben recoger y dejar a los estudiantes en varias paradas y al mismo tiempo prestar un servicio de alta calidad que garantice su seguridad y comodidad. Sin embargo, su implementación no es común en la práctica, debido principalmente a la ausencia de plataformas y herramientas específicas que faciliten la integración de estas soluciones avanzadas en el ámbito operativo de los colegios. Por esta razón, este proyecto se centra en el caso de estudio de un colegio específico situado en Bogotá y tiene como objetivo desarrollar una plataforma web que, a partir de la base de datos de usuarios del servicio de transporte, pueda generar y ofrecer diferentes configuraciones de rutas optimizadas e información relevante para una mejor toma de decisiones concernientes al área de transporte. Para abordar este reto, primero se realizó una formulación matemática del problema, que permite aterrizar las particularidades asociadas a la realidad que vive dicha institución educativa incluyendo sus requerimientos y necesidades. Posteriormente, se estudiaron los antecedentes de diferentes aproximaciones metodológicas y posibles algoritmos de solución, encontrando que las metaheurísticas de Algoritmos Genéticos, Optimización por Colonia de Hormigas (ACO) y Adaptive Large Neighborhood Search (ALNS), entre otras, han demostrado ser eficaces en problemas de ruteo y logística, incluyendo problemas de tipo SBRP. Con base en la revisión bibliográfica elaborada se implementaron y ajustaron tres algoritmos metaheurísticos (ALNS, ACO y Genético) para garantizar que además de las restricciones y consideraciones de un problema de ruteo estándar, también se incorporen los requerimientos y prioridades expresadas por el colegio, construyendo así soluciones que respondan a sus necesidades específicas. Luego de la elaboración de los algoritmos se llevaron a cabo una serie de experimentos para determinar cuál o cuáles de los algoritmos ofrecía el mejor rendimiento. Tras examinar diversas métricas, se decidió descartar el algoritmo genético e incorporar tanto el algoritmo de colonia de hormigas como el ALNS en la herramienta final. Para la arquitectura de aplicación web se decidió utilizar herramientas como FastApi, React y Boostrap entre muchas otras para asegurar una buena experiencia de usuario. Como resultado final se encontraron soluciones de alta calidad las cuales son coherentes con la realidad y con las restricciones y requisitos impuestos por el colegio. Estas soluciones, obtenidas a través de la implementación y evaluación de los Algoritmos de Colonia de Hormigas y Adaptive Large Neighborhood Search (ALNS), demostraron ser aplicables, y a pesar de que aún hay algunas limitaciones y nuevos elementos que se pueden incluir a la herramienta, la aplicación web realizada es una buena primera aproximación a una herramienta que permita tomar mejores decisiones en los procesos logísticos del transporte del colegio.

• Autores: Plazas Copete, Sara
• Tipo de recurso: Trabajo de grado de pregrado
• Fecha de publicación: 2024
• Institución: Universidad de los Andes
• Repositorio: Séneca: repositorio Uniandes
• Idioma: spa
• OAI Identifier: oai:repositorio.uniandes.edu.co:1992/73346
• Acceso en línea: https://hdl.handle.net/1992/73346
• Palabra clave: Ruteo; Optimización; SBRP; Herramienta web de apoyo a la decisión; Investigación de operaciones; Ingeniería
• Rights: openAccess
• License: Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International