A GRASP-based multi-objective approach for the tuna purse seine fishing fleet routing problem

Resumen

Hoy en día, la flota pesquera mundial usa 20% más combustible para capturar la misma cantidad de peces comparado con hace 30 años. Abordar este rendimiento ambiental y económico negativo es crucial debido a regulaciones de emisiones más estrictas, costos crecientes de combustible, y declives predichos en biomasa y tamaños corporales de peces debido al cambio climático. La inversión en motores más eficientes, barcos más grandes y mejor combustible ha sido la respuesta principal, pero esto solo es factible a largo plazo a alto costo de infraestructura. Una alternativa es optimizar operaciones como el enrutamiento de una flota, que es un problema extremadamente complejo debido a sus características dinámicas (dependientes del tiempo) de objetivo móvil. Hasta la fecha, ningún otro trabajo científico ha abordado este problema en su complejidad completa, es decir, como un problema de enrutamiento de vehículos dinámico con múltiples ventanas de tiempo y objetivos móviles. En este artículo, se presentan dos modelos bi-objetivo de programación lineal entera mixta (MIP), uno para la variante estática y otro para la variante dependiente del tiempo. Los enfoques bi-objetivo permiten equilibrar los objetivos económicos (p. ej., probabilidad de capturas altas) y ambientales (p. ej., consumo de combustible). Para superar las limitaciones de las soluciones exactas de los modelos MIP, se propone un procedimiento de búsqueda adaptativa codiciosa aleatorizada para el problema multi-objetivo (MO-GRASP). Los experimentos computacionales demuestran el buen rendimiento del algoritmo MO-GRASP con resultados claramente diferentes cuando se varía la importancia de cada objetivo. Además, experimentos computacionales realizados en datos históricos prueban la factibilidad de aplicar el algoritmo MO-GRASP en un contexto real y exploran los beneficios de la planificación conjunta (enfoque colaborativo) comparada con una estrategia no colaborativa. Los enfoques colaborativos permiten la definición de mejores rutas que pueden seleccionar áreas de pesca y plantación ligeramente peores (2.9%), pero a cambio de una reducción significativa en consumo de combustible (17.3%) y tiempo en el mar (10.1%) comparado con estrategias no colaborativas. El experimento final examina la importancia del enfoque colaborativo cuando se reduce el número de dispositivos agregadores de peces a la deriva (dFADs) disponibles por embarcación.

Citar Esta Publicación

Granado, I., Silva, E., Carravilla, M. A., Oliveira, J. F., Hernando, L., & Fernandes-Salvador, J. A. (2025). A GRASP-based multi-objective approach for the tuna purse seine fishing fleet routing problem. Computers & Operations Research, 174, 106891.