Models of zoning of urban territory for rational delivery in the microconsolidation system

Abstract

Urban logistics (or city logistics) is developing rapidly due to the strong growth of e-commerce. Accordingly, the last-mile urban logistics faces a significant number of orders that need to be fulfilled in a dense urban development, environmental constraints and permanent congestion. One of the possible systems of rational city delivery is the use of a network of consolidation centers at the micro level. Such a network provides for a two-tier system of urban delivery – 1) from the central warehouse or warehouses to the network of microconsolidation centers; 2) from microconsolidation centers to end consumers. This scheme is especially relevant in the presence of restrictions on the movement of trucks or heavy vehicles in certain areas of the city, as well as in significant congestion and the problem of parking trucks when unloading at the location of the client.

Methods (research methodology). To create a rational delivery network through a microconsolidation system, the primary task is to determine the delivery zones (or geographical clusters) – their number, size, location. To solve this problem, optimization models are proposed based on several minimization criteria – delivery distance, time, cost and integrated distance-time criterion.

Results. The result is the optimization models creation, based on those it is possible to divide urban consumers into several delivery zones. Delivery routes are planned within each zone of the respective centroid and minimize the cost of last-mile logistics. Delivery of goods to the centroids can be carried out by light or medium trucks, and within the zones should be dominated by delivery of environmentally friendly modes of transport (motorcycle or moped, bicycle, car, on foot delivery with the possibility of public transport usage).

Conclusion. Thus, the article provides a mathematical apparatus for obtaining territorial zoning of existing customers of the city in order to minimize the cost (distance, time or their combination) for delivery within each zone.
Perspectives. A perspective study may be an analysis of the costs of operating a network of urban consolidation centers and the delivery of goods from the central warehouse or warehouses to this network. Accordingly, the task of minimizing the total costs of the city freight delivery system should be solved, taking into account economic, environmental and social aspects.

Keywords

city logistics, zoning of territory, zoning (territorial clustering) of clients, models of optimal territorial zoning, city consolidation, two-level (two-tier) system of urban delivery

Анотація

Міська логістика стрімко розвивається завдяки потужному зростанню електронної торгівлі. Відповідно, міська логістика останньої милі стикається зі значною кількістю замовлень, яку потрібно виконувати в умовах щільної міської забудови, екологічних обмежень та перманентних заторів. Однією з можливих систем раціональної міської доставки є застосування мережі консолідаційних центрів на мікрорівні. Така мережа передбачає дворівневу систему міської доставки – 1) від центрального складу чи складів до мережі мікроконсолідаціних центрів; 2) з мікроконсолідаційних центрів до кінцевих споживачів. Особливо така схема є актуальною при існуванні обмежень щодо руху вантажного транспорту або взагалі транспортних засобів у певних районах міста, а також при значних заторах та проблемою у паркуванні вантажних автомобілів при вивантаженні біля місця розташування клієнта.

Для створення раціональної мережі доставки через систему мікроконсолідації первинною задачею є визначення зон доставки (або географічних кластерів) – їх кількості, розмірів, розташування. Для вирішення цієї задачі пропонуються оптимізаційні моделі, засновані на декількох критеріях мінімізації – відстані доставки, часу, вартості та інтегрованого критерію відстань-час.

Результатом роботи є створення оптимізаційних моделей, на основі яких можливо розбити міських споживачів на декілька зон доставки. Маршрути доставки плануються усередині кожної зони від відповідного центроїду та дозволяють мінімізувати витрати на логістику останньої милі. Доведення товарів до центроїдів може здійснюватися легкими або середніми вантажними автомобілями, а всередині зон має превалювати доставка екологічно дружніми видами транспорту (мотоцикл чи мопед, велосипед, легковий автомобіль, піша доставка з можливістю залучення громадського транспорту).

Таким чином, стаття надає математичний апарат для отримання територіального зонування наявних клієнтів міста з метою мінімізації витрат (відстані, часу або їх комбінації) на доставку усередині кожної зони. Перспективним дослідження може бути аналіз витрат на функціонування мережі консолідаційних центрів та на довезення товарів з центрального складу чи складів до цієї мережі. Відповідно, має бути вирішена задача мінімізації загальних витрат на систему міської доставки з урахуванням економічних та екологічно-соціальних аспектів.

Ключові слова

міська логістика, зонування території, зонування (територіальна кластеризація) клієнтів, моделі оптимального територіального зонування, міська консолідація, дворівнева система міської доставки

Back to Table of Contents No 3 (2020)

Savchenko L.V. PhD of Technical Sciences, Associate Professor, Associate Professor of Logistics Department of National Aviation University (Ukraine)

• ORCID – 0000-0003-3581-6942
• Researcher ID – Q-5323-2018
• Scopus author id: 57208225385

Davydenko V.V., PhD of Economics, Associate Professor, Associate Professor of Logistics Department of National Aviation University (Ukraine)

• ORCID – 0000-0002-8419-4636
• Researcher ID –
• Scopus author id:  –

1. Shitikov V.K., Mastitskiy S.E. Klassifikatsiya, regressiya i drugie algoritmyi Data Mining s ispolzovaniem R. 2017. Elektronniy resurs. Rezhim dostupu: https://github.com/ranalytics/data-mining.
2. Ross Ihaka and Robert Gentleman. R: A Language for Data Analysis and Graphics. Journal of Computational and Graphical Statistics. Vol. 5, No. 3. 1996. pp. 299-314.
3. Spatial Clustering With Equal Sizes. November 4, 2013. By Wesley. Elektronniy resurs. Rezhim dostupu: https://www.r-bloggers.com/spatial-clustering-with-equal-sizes/.
4. Kassambara A. Practical Guide To Cluster Analysis in R. Unsupervised Machine Learning. 2017. Elektronniy resurs. Rezhim dostupu: https://www.datanovia.com/en/wp-content/uploads/dn-tutorials/book-preview/clustering_en_preview.pdf.
5. Rukovodstvo po prognozirovaniyu intensivnosti dvizheniya na avtomobilnyih dorogah. M. Ministerstvo transporta Rossiyskoy federatsii. 2003.
6. Geo-zonyi i ih primenenie v planirovanii. Elektronniy resurs. Rezhim dostupu: https://www.youtube.com/watch?v=RFdJ5h5QNt4&feature=youtu.be.
7. Optimalnaya marshrutizatsiya – distribyutsiya. Elektronniy resurs. Rezhim dostupu: https://blog.ant-logistics.com/2019/04/blog-post_92.html.
8. Onlayn-servis dlya upravleniya logistikoy, mobilnyim personalom i vyiezdnyimi servisami. Elektronniy resurs. Rezhim dostupu: https://maxoptra.ru
9. Programma dlya avtomatizatsii gruzoperevozok. Elektronniy resurs. Rezhim dostupu: https://yacurier.com/features/
10. Servis avtomatizatsii kurerskih sluzhb. Elektronniy resurs. Rezhim dostupu: https://www.aurama.ru
11. Kompleksnaya avtomatizatsiya dostavki. Elektronniy resurs. Rezhim dostupu: https://delans.ru
12. The Geography of Transport Systems. 5th edition. Jean-Paul Rodrigue (2020), New York: Routledge, 456 p.
13. How parcel lockers can improve the delivery efficiency and boost your online business (2015). Elektronniy resurs. Rezhim dostupu: https://www.ecinsider.my/2015/08/how-parcel-lockers-improve-delivery-efficiency.html
14. Jacyna M.: Modelowanie i ocena systemów transportowych. OWPW, Warszawa 2009
15. Szczepański E., Jacyna M., An Approach to Optimize the Cargo Distribution in Urban Areas. Logistics and Transport, vol. 17, No. 1, pp. 53-62, 2013
16. Smerichevskyi S., Savchenko L. Clusterization of urban territory for building an effective delivery sustem // Collective monograph under the editorship of S. Smerichevska, Cluster model of innovative development of the national economy: infrastructure and investment aspectsp. – Poznań: Wydawnictwo naukowe WSPIA, 2020. – 205-224p.
17. Savchenko L.V., Donets A.G. OtsInka zagalnoekonomIchnih vtrat suspIlstva vId zatorIv transportnih zasobIv u mIstI KiEvI. Avtoshlyahovik UkraYini. 2020, 2, s. 8-15. DOI: 10.33868/0365-8392-2020-2-262-8-15
18. Savchenko, L., Polishchuk, V. and Grygorak, M. (2019) “Interaction of participants of urban freight consolidation of different levels”, Management and Entrepreneurship: Trends of Development, 3(09), pp. 89-106. doi: https://doi.org/10.26661/2522-1566/2019-3/09-07.