A decision support system for technician routing with time windows A case study of a Colombian public utility company

Abstract

Purpose – The purpose of this paper is to present a decision support system (DSS) for a Colombian public utility company in order to aid decision-making at the operational level regarding route planning and travel time. The aim is to provide a tool to assist technicians that perform interruption and reconnection of domiciliary services for about 2,000 customers a day. Design/methodology/approach – The real-life problem is modeled as a Single Depot Vehicle Routing Problem with Time Windows (SDVRP-TW), which is a well-known optimization problem in Operations Research/Management Science. A two-stage approach integrated into decision-making software is provided. The first stage considers the clustering of customers generated by a combination of the sweep and the k-means algorithms, while the second phase plans the routing of technicians using the nearest-neighbor and the Or-opt heuristics. The proposed approach is tested using real data sets. Findings – In comparison with the current route planning approach, the proposed method is able to obtain savings in total travel times, improving operational productivity by 22.2 percent. Research limitations/implications – Since the analysis is carried out based on mathematical modeling, assumptions about the relationships between variables and elements of the actual complex problem might be simplified. Although the proposed approach aids the route planning, decision makers make the final decisions. Practical implications – The proposed DSS has a critical impact on actual operational practices at the company. Productivity and service level are improved, while reducing operational costs. The decision-making process itself will be improved so technicians and higher decision makers can focus on performing other tasks. Originality/value – The real-life problem is modeled using mathematical programming and efficiently solved through a two-stage approach based on simple, quite intuitive, solution procedures that have not been implemented for such services. In addition, as actual data from the company is employed for experimental purposes, the solution approach is tested and its efficiency and efficacy are both validated in a realistic setting, hence providing realistic behavior for decision makers at the company Originality/value – The real-life problem is modeled using mathematical programming and efficiently solved through a two-stage approach based on simple, quite intuitive, solution procedures that have not been implemented for such services. In addition, as actual data from the company is employed for experimental purposes, the solution approach is tested and its efficiency and efficacy are both validated in a realistic setting, hence providing realistic behavior for decision makers at the company

Propósito – presentar un sistema de soporte a las decisiones (Decision Support System, DSS) para una empresa colombiana de servicios públicos con el fin de apoyar el proceso de toma de decisiones a nivel operativo en lo relacionado con la planeación de rutas y el tiempo de servicio. El objetivo es suministrar una herramienta que ayude a los técnicos a desempeñar el servicio de corte y reconección de servicios domiciliarios para aproximadamente 2000 clientes por día. Diseño/metodología/enfoque – el problema de una empresa real es modelado como un problema de enrutamiento de vehículos un único depósito y ventanas de tiempo (Single Depot Vehicle Routing Problem with Time Windows, SDVRP-TW). Éste es un problema de optimización muy conocido en Investigación de Operaciones / Ciencias de la Administración. Se presenta un enfoque de dos etapas integrado en un software de ayuda a la toma de decisiones. La primera etapa considera el agrupamiento de los clientes generado por una combinación de los algoritmos del barrido y el k-media, mientras que la segunda fase define el plan de rutas para los técnicos utilizando las heurísticas de vecino más cercano y Or-opt. El enfoque propuesto es validado empleando datos reales. Hallazgos – en comparación con el plan de rutas actualmente utilizado por la empresa, el método propuesto es capaz de obtener ahorros en el tiempo total de viaje incrementando la eficiencia operativa en un 22.2%. Limitaciones de la invstigación/implicaciones – puesto que el análisis se lleva a cabo a partir de un modelo matemático, los supuestos sobre las relaciones entre las variables y los elementos del sistema real complejo podrían simplificarse. Además, aunque el sistema propuesto realiza la planeación de rutas, la decisión final es tomada finalmente por las personas. Implicaciones prácticas – el DSS propuesto tiene un impacto crítico en la práctica operativa real de la empresa. La productividad y el nivel de servicio se mejoran, mientras se reducen los costos operativos. El proceso de toma de decisiones en sí mismo se verá mejorado pues los técnicos y los tomadores de decisiones pueden enfocarse en realizar otras tareas. Originalidad/valor – el problema real es modelado utilizando programación matemática y se resuelve de forma efectiva con un procedimiento de dos etapas sencillo y básicamente intuitivo que no ha sido puesto en marcha antes para tales empresas de servicios. Además, puesto que datos reales de la empresa son utilizados en la experimentación, el enfoque de solución es validado y su eficiencia y eficacia son comprobadas en un ambiente real, suministrando así un comportamiento real para los tomadores de decisiones en la empresa.