Internet física: innovación disruptiva para una cadena de suministro sostenible

27/01/2022

Milos Milenkovic, Investigador Posdoctoral en el Programa Internacional de Logística MIT-Zaragoza

POR MILOS MILENKOVIC
Investigador Posdoctoral en el Programa Internacional de Logística MIT-Zaragoza

Imagine un sistema mundial de transporte de mercaderías que funcionara como internet: la mercadería se transportaría en paquetes o contenedores estandarizados y la red, que no necesitaría conocer su contenido, decidiría de forma autónoma la mejor ruta ─transportistas, vehículos, nodos y modos de transporte─, que podría modificar en función de las circunstancias. Cambiar de transportista, vehículo y modo de transporte solo supondría penalizaciones triviales en costo y tiempo. Ni el remitente ni el destinatario necesitarían conocer o entender los detalles de cómo se transporta el contenedor. Toda la red funcionaría con protocolos reconocidos internacionalmente y estaría abierta a cualquier usuario. Esta transformación hacia un transporte más eficiente contribuiría, en gran medida, a lograr una logística mundial más sostenible.

El concepto planteado es conocido como internet física (PI, por sus siglas en inglés o, inevitablemente, π). Promulgado por primera vez hace una década por Benoît Montreuil, del Centro Interuniversitario de Investigación sobre Redes Empresariales, Logística y Transporte de Montreal (CIRRELT), el sistema global de transporte π puede parecer un simple modelo teórico. Sin embargo, todos los elementos tecnológicos necesarios para crearlo ya existen y muchos de ellos ya se han puesto a prueba. Algunas de las barreras a las que se enfrenta la internet física no son técnicas: son económicas, sociales y políticas.

Todos los elementos tecnológicos necesarios para aplicar la internet física ya existen y se han puesto a prueba

¿Por qué debería crearse una internet física?

A pesar de siglos de mejora continua, las ineficiencias en los sistemas de transporte y en la logística de las empresas continúan teniendo un impacto económico, ambiental y social negativo. Los costos derivados del transporte de mercaderías siguen en alza e incluso pueden llegar a superar los beneficios obtenidos en otros procesos de la cadena de suministro. El impacto social de estas ineficiencias también posee otras consecuencias como el incremento de los accidentes, la contaminación, la mala gestión del tiempo o el empeoramiento de las condiciones de trabajo de los transportistas.

Desde un punto de vista medioambiental, el transporte de mercaderías supone uno de los mayores emisores de gases de efecto invernadero (un 28% en la Unión Europea). Aunque, en general, las emisiones de la UE están disminuyendo, aquellas derivadas del transporte aumentaron un 0,9% en 2018 y un 0,8% adicional en 2019.

Crear una internet física ayudaría a afrontar los siguientes retos:

  • La capacidad de transporte disponible está infrautilizada. Los vagones de carga, camiones y contenedores a menudo están medio vacíos, en gran medida debido al uso de embalajes ineficientes y de tamaño excesivo.
  • Los flujos de devoluciones son ineficientes, ya que los operadores de transporte desaprovechan los viajes de retorno. Como consecuencia, una cuarta parte de los viajes por carretera se realizan sin carga.
  • Las instalaciones logísticas se utilizan con frecuencia de manera ineficiente durante gran parte del año debido a la estacionalidad de los productos y del mercado.
  • El transporte por carretera es el sistema de transporte predominante a pesar de su elevado impacto medioambiental. En 2019, el transporte por carretera representó el 76,3% de los movimientos interiores y, si bien los conductores escasean, se espera un crecimiento anual del 3% en el periodo 2021-2025.
  • Las ineficiencias operativas van en contra de otras alternativas más deseables. Los diferentes modos de transporte actuales están mal sincronizados entre sí y el transbordo de mercaderías entre los diferentes modos de transporte es, hoy por hoy, todavía ineficiente en tiempo y costo. Sin embargo, los trenes son cuatro veces más eficientes que los camiones y el transporte de mercaderías por ferrocarril reduce las emisiones de gases de efecto invernadero en un 75%.
  • La logística en las entregas de última milla es mejorable, sobre todo en áreas urbanas: alrededor del 40% de los costos de transporte de cada producto se generan en este último tramo. La logística urbana también es la responsable del 70% de congestión del tráfico en las grandes ciudades. Además, la expansión del comercio electrónico implica cada vez más entregas, más pequeñas y en cada vez más destinos.

Se prevé que la demanda actual de transporte de carga se triplique para 2050, un crecimiento claramente insostenible a nivel social, económico y medioambiental. Es imprescindible buscar soluciones innovadoras en logística y transporte de mercaderías que desvinculen el crecimiento económico del repunte del tráfico de mercaderías. La internet física, Π es una posible solución.

La internet física promete desvincular el crecimiento económico del incremento en el tráfico de mercaderías, que se espera que se triplique para 2050

Internet de las cosas

La definición formal de internet física es “un sistema logístico abierto, global y multimodal basado en la interconectividad física y digital, habilitado a través de la encapsulación de datos, protocolos e interfaces estándar”.

Para entender mejor el concepto de internet física, podemos explorar sus similitudes con la internet común, que conecta a miles de millones de dispositivos en todo el mundo y permite que se comuniquen entre ellos. Cualquier persona con acceso a un ordenador o a un teléfono inteligente —usuarios privados, empresas y gobiernos— puede conectarse a internet. De manera similar, la internet física podría conectarse y ser utilizada por cualquier remitente y destinatario (en ambas redes se hace necesario idear la forma de excluir a los ciberdelincuentes).

En la internet común, la información se divide en paquetes de datos y se transmite a través de una red de enlaces de comunicación. Los datos dentro de cada paquete se encapsulan sin ser inspeccionados ni procesados por internet. Del mismo modo, en la internet física, el flujo de mercaderías está sellado en una serie de contenedores estándar y la π no necesitaría inspeccionar su contenido (podría ser una función de las aduanas, pero no sería una preocupación para la red en sí misma).

El encabezado digital del paquete contiene toda la información necesaria para facilitar su identificación y evitar errores en el traslado hasta su destino. Los paquetes de datos se dirigen a través de enrutadores, y son transportados a través de cables ópticos, por ejemplo, y conmutados entre diferentes medios a través de módems. En la internet física, cada contenedor π está etiquetado con RFID y GPS para que pueda ser identificado, enrutado y rastreado a medida que pasa a través de la red.

En la internet física, la mercadería en paquetes estándar ─conocidos como π-contenedores─ se transporta por medio de proveedores de servicios logísticos a través de una red física de corredores

En la internet común, los proveedores proporcionan un servicio de internet a los usuarios a través de protocolos que estandarizan y organizan las operaciones. Por su parte, los usuarios disfrutan de una conexión sin fisuras: pueden utilizar internet sin conocer cómo se conectan sus datos. De igual forma, en la internet física, la mercadería se empaquetaría en paquetes estándar ─conocidos como π-contenedores, equivalentes a los paquetes de datos─ que los proveedores de servicios logísticos transportarían a través de una red de corredores físicos. Del mismo modo que los datos en internet se mueven a través de cables de cobre, fibra y microondas, la π utilizaría carreteras, ferrocarriles y aviones.

En la internet física:

  • Los centros de distribución gestionarían los flujos de π-contenedores dentro y fuera de la red (una acción similar a enviar y recibir un mensaje en un dispositivo móvil).
  • Los modos de transporte π llevarían los flujos de π-contenedores en diferentes modos.
  • Las terminales intermodales, π-nodos, permitirían que la carga cambie entre diferentes vehículos o modos de transporte. Los protocolos y las normas universales garantizarían que la carga de diferentes orígenes en todo el mundo pueda ser entregada en cualquier parte del mundo.

Al igual que con la red digital, los usuarios π confiarían en la internet física y en sus servicios para enviar los productos a cualquier destino sin necesidad de conocer la ruta que seguirá la mercadería. En la figura 1 se muestra un ejemplo sobre la internet física.

Ilustración esquemática sobre la internet física (Dong and Franklin, 2018)

Figura 1 - Ilustración esquemática sobre la internet física (Dong and Franklin, 2018)

Estándares y conectividad

La logística ya dispone de normas que estandarizan cuestiones como, por ejemplo, las dimensiones que deben tener los contenedores y los palets para facilitar su distribución o los mensajes EDI (electronic data interchange). No obstante, su adopción dista mucho de ser universal. La internet física generaliza y amplía significativamente el concepto de “estandarización”, así como el de “conectividad”.

Una conectividad universal es una de las características más importantes de la internet física, necesaria para tres aspectos:

  • Interconectividad física. Garantiza que los envíos puedan moverse sin problemas a través de la red. Para que esto ocurra, se precisan estándares para los contenedores, transportistas y los sistemas de manipulación.
  • Interconectividad digital. Permite que los objetos y los actores que participan en la cadena de suministro intercambien información significativa a través de la internet física. Este aspecto sobre el internet de las cosas (IoT) se encuentra bien desarrollado.
  • Interconectividad operativa. Garantiza que los procesos operativos y empresariales estén perfectamente interconectados. Así, los usuarios pueden emplear la internet física con facilidad y los actores que intervienen pueden colaborar entre ellos para prestar un mejor servicio. Esta interconectividad puede resultar la más difícil de conseguir.

Interconexión física para un flujo continuo de mercaderías

Contenedores

La internet física no gestionaría cargas a granel, palets ni mercadería fuera de contenedores. Solo se ocuparía de mercaderías en π-contenedores. Los π-contenedores tendrían tamaños o módulos estándar, serían sostenibles desde el punto de vista medioambiental (construidos con materiales ecológicos), inteligentes (rastreables por RFID y GPS y capaces de interactuar con la red), seguros, interconectables para crear unidades más grandes y, en la mayoría de los casos, capaces de compactarse para optimizar el almacenamiento y mejorar la eficiencia de las devoluciones (figura 2).

Características de los π-contenedores

Figura 2 - Características de los π-contenedores

Los π-contenedores dispondrían de una variedad de tamaños y formas y podrían montarse y desmontarse (como si fueran bloques de construcción en el juego de Tetris). Los contenedores de transporte equivaldrían a las cajas ISO, los contenedores de manipulación serían las unidades básicas de manipulación de los artículos —equivalentes a carros y palets— y los contenedores de embalaje serían los contenedores básicos a nivel de artículo o SKU.

La internet física no gestionaría cargas a granel, palets, ni mercadería fuera de contenedores. Solo se ocuparía de mercaderías en π-contenedores

Movimiento

En la internet física, los π-contenedores serían transportados por los denominados π-movers, que incluirían:

  • π-vehículos de transporte. Camiones y vagones de carga diseñados para trabajar con π-transportadores que realizan la carga, descarga y traspaso de mercadería.
  • π-transportadores. Serían análogos a los actuales sistemas de clasificación automáticos. En la actualidad, ya se han realizado ensayos con diversos enfoques, sin el uso de cintas o rodillos, que han dado buenos resultados (figura 3).
  • π-manipuladores. Personas formadas para trabajar con π-contenedores.

π-manipuladores (Montreuil, 2010)

Figura 3 - π-manipuladores (Montreuil, 2010)

Nodos

Como en una red logística convencional, existen nodos donde se pueden transferir los envíos entre transportadores o modos. En los sistemas tradicionales, estos nodos a menudo incorporan otras tareas adicionales (transporte a granel, reembalaje, etiquetado, etc.) en detrimento de la eficiencia del transporte.

En la internet física, los π-nodos estarán puramente dedicados a la manipulación, almacenamiento y transferencia, proporcionando:

  • Entradas y salidas de productos rápidas y fiables.
  • Conexión perfecta entre los vehículos de transporte y los sistemas que muevan los productos en la internet física. Los π-nodos también se conectarían con el software de los clientes para hacer un seguimiento de los π-contenedores.
  • Control y protección de los π-contenedores para asegurar su integridad.

Los π-nodos podrían tener diferentes capacidades, desde una simple transferencia de π-portadores entre π-vehículos (cross-docking) hasta la compleja multiplexación multimodal de π-contenedores. Los π-nodos se calificarían en función de indicadores clave como la velocidad, el servicio, las limitaciones en las dimensiones de los π-contenedores manejados y la capacidad disponible. Esta información sería utilizada por los clientes (físicos o virtuales) para la creación de rutas y para tomar otras decisiones.

Conectividad operativa para transporte interconectado

Optimización de rutas

Hoy en día, existen dos formas de transportar la carga. La primera consiste en el servicio directo (de punto a punto), cuando el volumen de mercadería justifica la utilización de un camión o un tren completo para distribuir la mercadería. Si, en cambio, el número de artículos a distribuir es pequeño, las empresas recurren a nodos intermedios (hubs) y a la utilización de camiones parcialmente llenos (lo que se conoce como hub-and-spoke).

Ambas formas de transportar la mercadería son ineficaces. El servicio puede obligar a retrasar las expediciones a la espera de que se cargue el camión entero (o que el vehículo circule parcialmente cargado) y, con frecuencia, el camión tiene que regresar vacío. En el sistema hub-and-spoke es más fácil reunir la mercadería de distintos pedidos y así asegurar que el camión no regrese vacío. El inconveniente es que se pierde mucho tiempo y se incurre en costos adicionales para manipular la mercadería y hacer el transbordo.

La internet física acortaría considerablemente los tiempos medios de transporte y reduciría los costos

La internet física podría cambiar las ineficiencias en el transporte de mercadería. Se trata de una red de transporte intermodal distribuida en varios segmentos (figura 4). Cada π-transportista llevaría una carga hasta el siguiente centro de tránsito dentro de la ruta y, a continuación, recogería una carga de retorno y regresaría a su punto de origen. En el π-hub, el mismo u otro transportista (o modo de transporte) recogería la carga en un breve intervalo de tiempo y la trasladaría al siguiente centro de tránsito, determinado por la ruta óptima para ese contenedor. De esta manera, el tiempo medio de transporte se acortaría considerablemente y bajarían los costos.

Red de movilidad global abierta (Montreuil, 2012)

Figura 4 - Red de movilidad global abierta (Montreuil, 2012)

Autonomía en la toma de decisiones

En la internet física, podrían usarse distintos criterios para generar las rutas de transporte. Sin embargo, el objetivo de la internet física es crear rutas de transporte autónomas de acuerdo con los procedimientos y los protocolos acordados.

  • Nivel bajo: el π-contenedor no tendría ninguna capacidad de decisión ni inteligencia. Los cargadores o proveedores de servicios logísticos organizarían las rutas antes de su distribución. Esto podría obligar a realizar ciertas paradas como, por ejemplo, un tipo de carga que debería cruzar un paso fronterizo designado para entrar en un país concreto. La internet física se encargaría de resolver esos detalles de forma autónoma.
  • Nivel medio: el π-contenedor tendría una autonomía mínima para tomar cualquier decisión. Los proveedores de servicios logísticos (humanos o virtuales) recibirían información como la ubicación y el estado de los π-contenedores y tomarían decisiones que se transmitirían al π-contenedor y a los actores que intervienen en la internet física. Los π-contenedores tendrían una autonomía limitada para tomar decisiones sobre necesidades urgentes.
  • Nivel alto: en su versión más desarrollada, los π-contenedores tendrían máxima autonomía en la toma de decisiones. Los proveedores logísticos solo especificarían la hora de los envíos, el destino final y las reglas establecidas (menor tiempo, costo y huella de carbono). Los π-contenedores y los distintos actores que intervendrían en la internet física decidirían la ruta, dirigiéndose a los proveedores logísticos en situaciones límites.

Una internet física abierta

En los sistemas logísticos existentes, la mayor parte de los depósitos y centros de distribución son utilizados por uno o pocos actores en una red privada. La internet física permitiría pasar de las cadenas de suministro privadas a una red de suministro global y más abierta:

  • Los nodos serían totalmente accesibles para la mayoría de los actores (fabricantes, distribuidores, proveedores de servicios logísticos, minoristas y otros usuarios). Los usuarios tendrían así mayor libertad sobre los puntos de almacenamiento de sus mercaderías y podrían hacer planes de reposición más flexibles y con mayor capacidad de respuesta.
  • La capacidad de los nodos para procesar, almacenar o mover la mercadería también podría comprarse a la carta o por contrato, en función del uso.

Cabría esperar que los sistemas de gestión de depósitos (WMS) de la internet física estuvieran igualmente abiertos y conectados. Aún así, por cuestiones comerciales y de privacidad, el acceso al WMS podría estar restringido a una empresa o a un grupo de clientes relacionados (como las VPN, redes privadas virtuales). Igualmente, como la internet física solo se ocuparía de los contenedores, y no de su contenido, esto no incidiría en su ejecución. La figura 5 ilustra la transición de las redes de suministro privadas a una red de suministro global abierta.

Cinco redes de distribución de empresas en una red de distribución cerrada

a) Cinco redes de distribución de empresas en una red de distribución cerrada

Red de distribución colaborativa de cinco empresas asociadas

b) Red de distribución colaborativa de cinco empresas asociadas

Figura 5. Transición de redes de suministro privadas a una red de suministro abierta y global de cinco empresas en distintos mercados de América del Norte (Sohrabi et al., 2012)

Una red de suministro global y abierta tendría importantes efectos positivos en cuanto a la reducción de los plazos de entrega, un uso más eficiente de los activos fijos y móviles y la disminución de daños económicos, sociales y medioambientales.

Conclusiones de la propuesta de internet física desarrollada

  • La internet física se basa en el modelo de los protocolos de la internet común. Los movimientos de paquetes de información ─de datos en la internet común y de mercaderías en π─ del emisor al receptor están bien organizados y los realiza el sistema automáticamente. Esto facilita un uso óptimo de la capacidad disponible en la red sin intervención humana.
  • La organización de la internet física está orientada a los centros de distribución. Los envíos se llevan al centro de distribución más cercano y luego se transportan de manera óptima hasta el siguiente centro de distribución más próximo al destino.
  • La mercadería no se manipula por sí misma, se gestionan contenedores inteligentes, ecológicos y modulares.
  • Los transbordos se realizan automáticamente sin intervención humana. Los tiempos de espera se acortan gracias a la capacidad de previsión y de datos del sistema.
  • Las distancias entre centros de distribución se elegirán intentando optimizar los costos de transbordo y la capacidad de los vehículos.
  • Para los envíos de larga distancia, puede utilizarse más de un centro intermedio. Sin embargo, el factor de carga de los activos de transporte será alto y se evitarán los retrasos debidos a la congestión.
  • Los cargadores y proveedores de servicios logísticos tendrán información en tiempo real sobre la hora prevista de llegada del envío.

Según una hoja de ruta propuesta por ALICE, la plena implantación de la internet física sería posible para 2040

¿Por qué no?

Si la propuesta anterior resulta convincente y las tecnologías necesarias ya están disponibles, ¿qué impide la implantación de la internet física?

En el Pacto Verde Europeo, la Unión Europea se propone ser el primer continente climáticamente neutro en 2050. La internet física, probablemente el proyecto más ambicioso en la búsqueda de la eficiencia y la sostenibilidad en el transporte, contribuiría a la transición hacia las emisiones cero. Según una hoja de ruta propuesta por ALICE (plataforma tecnológica europea para la innovación logística a través de la colaboración), la plena puesta en marcha de la internet física sería alcanzable para 2040.

La internet física podría significar una reducción significativa de los tiempos de transporte y una disminución de costos

Pese a que la internet física ofrece mejoras significativas en la agilidad, solidez, resiliencia y huella ambiental de las cadenas de suministro, los avances hacia su aplicación continúan siendo limitados. Algunos de los obstáculos más destacados son:

  • La reticencia de determinadas empresas a colaborar. Las colaboraciones existentes se limitan a pocos participantes y son bastante difíciles de evaluar o generalizar.
  • La falta de herramientas y procesos universalmente adoptados. Los estándares existentes sobre herramientas y procesos en el sector logístico tienen limitaciones que dificultan su adopción universal.
  • Una red interconectada universalmente no solo debe ser técnicamente viable y económicamente rentable, sino también aceptada por la sociedad y la industria. Es necesario demostrar que la internet física puede funcionar, primero a través de una prueba piloto, para crear confianza y consenso sobre su diseño y funcionamiento. Pero, como ocurre con todas las redes, existe un notable efecto de escala y es posible que las demostraciones a pequeña escala no revelen de forma convincente los grandes beneficios de la internet física.

Un modo de promover el desarrollo y la adopción de la internet física sería adoptando un enfoque gradual que impulse un crecimiento progresivo en términos de complejidad y cobertura. Esta transición gradual podría lograrse mediante acciones de investigación e innovación planificadas, específicas y continuas, basadas en una colaboración global entre la industria y el mundo académico.

 


 

Dr. Milos Milenkovic trabajó como investigador en ZLC. Actualmente es profesor ayudante en la Facultad de Ingeniería de Transporte y Tráfico de la Universidad de Belgrado, Serbia. El Dr. Milenkovic tiene un doctorado en Ciencias Técnicas en materia de Tráfico y Transporte, enfocado en tráfico de mercadería por ferrocarril, programación y problemas en el tamaño de las flotas, un Máster en Ciencias Técnicas enfocado en los problemas de despacho en trenes, y un Máster en sistemas de transporte ferroviario inteligente por la Facultad de Ingeniería de Transporte y Tráfico (Universidad de Belgrado).