Hormigas Logísticas
La Naturaleza es sabia
Algunos sistemas informaticos han evolucionado con gran éxito hacia la imitación de sistemas sociales y naturales como los insectos. Programas basados en modelos matemáticos del comportamiento de las hormigas estan siendo aplicados a la Logistica como la planificación de rutas, la logística de distribución, etc
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Las hormigas son insectos muy simples que viven en colonias con una organización social altamente estructurada. Gracias al trabajo cooperativo, pueden desarrollar tareas muy complejas como encontrar los caminos más cortos del hormiguero a los lugares del entorno donde existe comida, organizarse en patrullas multitudinarias para salir de caza o construir gigantescas estructuras de túneles para vivir cómodamente.
Los algoritmos de hormigas son modelos matemáticos que mimetizan estos comportamientos para resolver problemas complejos del mundo real en el ordenador. Los más extendidos imitan el proceso seguido por las hormigas para encontrar comida. En su recorrido entre el hormiguero y la comida, cada hormiga suelta una sustancia química llamada feromona, formando un rastro. Las hormigas siguen estos rastros de feromona y al llegar a una intersección, deciden por qué bifurcación tomar, dando más opciones a los caminos con mayor cantidad de feromona. Conforme más hormigas salen del hormiguero, las bifurcaciones más cercanas a la comida van acumulando un mayor aporte, como consecuencia de que las hormigas que las toman alcanzan antes su objetivo y vuelven antes, depositando más feromona que las otras. Este comportamiento emergente de toda la colonia termina por establecer «autopistas virtuales y auto-adaptativas» directas entre el hormiguero y la comida, que permiten una logística perfecta para alimentar a la colonia.
Las hormigas artificiales (sistemas informaticos) son capaces de adaptarse a entornos que cambian rápidamente con el tiempo, lo que ha potenciado su aplicación en un buen número de empresas. " La logística es la estrella, al ser un ejemplo claro de problema dinámico" . En Houston, American Air Liquide, productora de gases industriales y medicinales, usa un programa basado en algoritmos de hormigas para planificar diariamente las rutas de distribución de su flota de camiones desde las 100 plantas de producción en EE UU hacia más de 6.000 localizaciones distintas. Otras compañías en Italia (Carnini, el grupo logístico Number 1 o Pina Petroli) y Suiza (Migros, la mayor cadena de supermercados) usan los algoritmos de hormigas para planificar la logística de reparto de alimentos perecederos, como leche y carne, o de gasóleo.
Otras aplicaciones exitosas son el diseño de planes de asignación de aviones a puertas de embarque en el aeropuerto internacional de Phoenix (Southwest Airlines); el desarrollo de un sistema de recomendaciones para portales de venta en Internet (Rightnow Technologies), o la generación de los caminos más rápidos para transmitir datos en redes de telecomunicaciones, empleado por varias operadoras de telefonía en Inglaterra y Francia.
Volviendo a la explicación natural las hormigas establecen fuertes lazos comunitarios que les permiten "crear escudos, abrir caminos, beneficiarse del trabajo de otros insectos e incluso construir puentes artificiales" y la capacidad de encontrar siempre el camino más rápido.
"Cuando se mueven en solitario en busca de alimento lo hacen al azar, pero dejan un rastro químico (feromona) que sirve de guía para las demás hormigas, y al final, el camino más corto hacia el alimento es el más transitado y el que contiene más odorífero, así que el resto de la comunidad ya sabe qué senda es la correcta".
Como es lógico, con el paso del tiempo el rastro de feromonas comienza a evaporarse y se reduce su poder de atracción sobre las hormigas. Pero aquellos caminos especialmente interesantes, en los que se encuentran una gran cantidad de alimentos, son seguidos por un mayor número de individuos y su rastro se refuerza constantemente, logrando que perdure por más tiempo. De esta manera, cuantas más hormigas recorran un camino dado, más intenso será el olor del rastro, estimulando a más hormigas a seguir esa trayectoria, creando una especie de círculo virtuoso. El mecanismo de la evaporación de la feromona tiene la ventaja de evitar que toda la colonia encare un camino que no es óptimo. En efecto, si no existiese la evaporación, todas las trayectorias serían igualmente atractivas para las hormigas, haciendo que el tiempo necesario para la exploración del terreno fuese demasiado elevado.
Método aplicado a la ciencia:
Se denomina "hormigas virtuales", y es un software basado en algoritmos que mimetizan el comportamiento de esos insectos en busca de comida.
Estas hormigas virtuales rastrean todos los caminos posibles y dejan un rastro sobre el correcto que sirve de cebo para las demás y consiguen así marcar la ruta óptima para acceder de un nodo a otro.
Este programa puede resultar muy útil para las empresas de transportes, puesto que indica a los vehículos cuál es el mejor camino a seguir entre el entramado de carreteras e indicar rutas alternativas en caso de atascos.
Otra de las posibles aplicaciones que se ha experimentado con éxito es internet donde optimiza el transporte de datos de un punto a otro y evita los continuos atascos que se producen desviando información por canales alternativos.
Estos son sólo unos pocos ejemplos en los que pueden intervenir este tipo de algoritmos, ya que la computación "bioinspirada" ha sido aplicada con éxito en campos tan dispares como el control de redes de distribución de gas, la planificación de tareas o el cálculo de estrategias de mercado.
Logística Adaptativa: el caso Cemex
Cemex México usó los principios de la logística adaptativa para incrementar espectacularmente su cuota de mercado en un mercado de construcción muy atomizado y disperso. Una pesadilla logística. Por la propia naturaleza de la construcción, si programamos con días de una antelación las entregas de cemento es casi seguro que llegará antes de que la obra esté preparada (endureciéndose el cemento) o después (con el consiguiente coste para el cliente). Y si esperamos a cargar el cemento y enrutar la hormigonera hacia el destino cuando se recibe la llamada del cliente probablemente tampoco llegue a tiempo si el cliente se encuentra a mucha distancia del centro de fabricación. Proveedores y clientes llevaban años aceptando este estado de la cosas. Cemex desafió esta lógica y comenzó a prometer el cemento donde se quiera y cuando se quiera en un plazo máximo de dos horas. ¿Cómo es posible?.
Cemex México carga sus flotas de hormigoneras todos los días y los despacha sin destino prefijado. Como las hormigas cuando exploran un territorio, las hormigoneras son guiadas a su destino por reglas simples: Codicia (sigue por ahí) y Repulsión (no sigas por ahí).
Cemex México usa una “algoritmo” similar a las hormigas. Codicia (sigue por ahí) y Repulsión (no sigas por ahí). Codicia para entregar la mayor cantidad de cemento en el menor tiempo posible al mayor número de clientes. Repulsión para evitar la duplicidad de esfuerzos manteniéndose lo más alejado posible de otras hormigoneras. El principio de captación y diseminación de la información es muy parecido a las “subastas de asignación” de las compañías de radio-taxi, a excepción de que pueden darse relaciones de colaboración entre los agentes-conductores de las hormigoneras en el caso de que la demanda supere a la oferta individual de los agentes-conductores más cercanos al punto de demanda. En tal caso la codicia da paso a la negociación entre los agentes-conductores para evitar el desabastecimiento al cliente.
Por último, Cemex México pone a prueba su calidad ofreciendo un descuento del 10% por cada m3 de cemento no entregado dentro de un intervalo de veinte minutos del tiempo programado de entrega. Al hacer esto, Cemex México se está desafiando tanto a sí misma como compañía, evitando la inercia, como a la competencia, colocando a los recursos de la organización en constante alerta y alejados del complaciente equilibrio.
Lo relevante de este caso es la aplicación del reconocimiento de patrones logísticos, de modo que Cemex México rompió con el clásico patrón establecido en el sector (modelo logístico centralizado) y al hacerlo, emulando patrones logísticos de sistemas vivientes (las hormigas) cambió el paisaje competitivo radicalmente, convirtiéndose en el número uno de su sector.
