El problema planteado está estrechamente relacionado con situaciones reales de planificación de estiba, aunque a una escala significativamente menor. En la práctica, las rutas marítimas se optimizan considerando cientos o miles de puertos y un número muy elevado de contenedores, en lugar de los cuatro puertos contemplados en nuestro modelo. Sin embargo, la estructura fundamental de la solución es en gran medida la misma.

Nuestra formulación minimiza el número de reubicaciones innecesarias, mientras que en contextos reales estas reubicaciones implican costes que pueden variar entre puertos. Además, nuestro modelo no contempla factores como la distribución del peso en el buque, la fragilidad de los contenedores o la existencia de unidades refrigeradas o de cuidado especial.

En resumen, aunque nuestro modelo está fuertemente alineado con los problemas reales de planificación de estiba, opera a una escala mucho menor y bajo supuestos considerablemente simplificados.

Metodología

Para resolver el problema de estiba de contenedores, construimos un modelo de optimización que simula cómo se colocan los contenedores en un buque a lo largo de una secuencia de puertos. El objetivo del modelo es minimizar las reubicaciones innecesarias, es decir, los movimientos adicionales que se producen cuando un contenedor que debe descargarse está bloqueado por otros situados encima.

Representamos el buque como un conjunto de pilas y niveles, similares a columnas verticales donde se colocan los contenedores. Cada contenedor tiene un puerto de origen, un puerto de destino y un límite estructural que determina cuántos contenedores pueden apilarse encima de él con seguridad. El modelo registra, en cada puerto, la ubicación de cada contenedor o si se encuentra a bordo.

En cada puerto, el modelo decide: qué contenedores se cargan,cuáles se descargan, dónde se colocan los contenedores restantes en el buque, y si es necesario reubicar algún contenedor para acceder a otros.

Para garantizar que el plan sea realista, incorporamos reglas operativas que reflejan restricciones reales del transporte marítimo. Los contenedores deben apilarse de abajo hacia arriba, solo puede ocupar una posición un contenedor a la vez y no se pueden superar los límites de apilamiento. Asimismo, aseguramos que los contenedores solo estén a bordo entre su puerto de carga y su puerto de descarga.

Las reubicaciones se detectan comparando la posición de un contenedor antes y después de las operaciones en un puerto. Si un contenedor cambia de posición y este movimiento no se debe a una carga o descarga normal, el modelo lo contabiliza como reubicación. El proceso de optimización busca entonces la estrategia de colocación que minimiza el número total de reubicaciones a lo largo de todo el trayecto.

Al combinar todas estas reglas en un único modelo de optimización, generamos un plan de estiba completo que es factible, eficiente y fácilmente interpretable desde una perspectiva operativa. El resultado no es solo una solución matemática, sino una estrategia práctica de carga que reduce el tiempo de manipulación, los costes operativos y los movimientos innecesarios del buque.

Resultados

El modelo generó con éxito un plan de carga eficiente y factible para todo el trayecto. Además, lo hizo en menos de un minuto en un ordenador portátil estándar, lo que demuestra que una planificación eficaz no requiere equipos informáticos especializados.

Desde un punto de vista operativo, el resultado es muy práctico. Solo en uno de los puertos se requiere una pequeña reorganización planificada de contenedores, mientras que en los demás puertos las operaciones de carga y descarga pueden realizarse sin interrupciones. Esto hace que las operaciones portuarias sean más previsibles, permite una planificación más eficiente de equipos y personal, y reduce significativamente el riesgo de retrasos causados por movimientos inesperados de contenedores.

También diseñamos el modelo para que fuera flexible. En lugar de fijar valores de forma rígida, todas las características del buque, la información de los contenedores y las operaciones portuarias se introducen como datos de entrada. Esto permite adaptar fácilmente el modelo a cambios en el tamaño del buque, la ruta o las restricciones de los contenedores sin necesidad de reconstruirlo desde cero. 

Conclusiones

Este proyecto demuestra que las técnicas de optimización pueden utilizarse eficazmente para mejorar las operaciones reales del transporte marítimo de contenedores. Mediante una planificación cuidadosa de la colocación de los contenedores, es posible reducir significativamente los movimientos innecesarios durante las escalas en puerto.

Menos reubicaciones se traducen directamente en menores costes operativos, tiempos de manipulación más cortos y horarios más fiables. También existen beneficios en términos de sostenibilidad, ya que la reducción de movimientos disminuye el consumo energético y la congestión portuaria.

En conjunto, el enfoque demuestra cómo la optimización matemática puede apoyar una mejor toma de decisiones en logística. Con un mayor desarrollo, el mismo método podría aplicarse a buques de mayor tamaño, rutas más largas o entornos operativos más complejos, ayudando a las compañías navieras a mejorar su eficiencia y fiabilidad a mayor escala.

El trabajo en equipo fue fundamental para nuestro éxito, ya que desde el principio comunicamos nuestras ideas con claridad y nos aseguramos de que todos comprendieran la dirección del proyecto. Dedicamos tiempo a analizar cuidadosamente el núcleo del problema y a desarrollar una formulación precisa, lo que sentó una base sólida para las etapas posteriores. Al repartir las tareas de forma equitativa según las fortalezas de cada miembro, trabajamos de manera eficiente y obtuvimos resultados sólidos.

Nos resultó especialmente interesante cómo el problema de estiba puede resolverse a mayor escala en sectores como la navegación marítima. Hemos consultado recursos que estudian modelos de optimización similares con el objetivo de lograr resultados más aplicables, y nos gustaría seguir investigando y desarrollando este proyecto u otros similares. Existe un amplio margen de mejora y estamos motivados por cómo, a lo largo del grado, las nuevas técnicas y métodos nos permiten pensar de forma crítica, superar limitaciones y cuestionar supuestos.