Maestría en Analítica Estratégica de Datos · 2026
Optimización de rutas en la última milla mediante machine learning: la eficiencia inesperada del clustering geométrico frente a los modelos basados en la red urbana
La optimización para la última milla es una prioridad logística y de sostenibilidad, dado que representó el 35.9% de costos logísticos totales en Colombia para el 2022 y contribuye cerca del 25% de las emisiones de 𝐶𝑂2 en zonas urbanas. Para abordar la complejidad NP-hard del Problema de Ruteo de Vehículos (VRP) en la población de estudio (supermercados en bogota) se implementó la metodología de descomposición Clustering first, Route second. El objetivo fue por tanto evaluar la robustez de los distintos modelos de clustering para minimizar consistentemente el 𝑃𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 𝐾𝑚 𝑟𝑢𝑡𝑎⁄ y asegurar el sentido logístico. Se compararon para ello diferentes métodos, algunos basados en proximidad geométrica (K-Means y Jerárquico), basados en densidad (DBSCAM) y los que trabajan con grafos (Spectral, Louvain y Waltrap), partiendo con una hipótesis inicial de que estos últimos, al utilizar los grafos conectados a la malla vial, generarían particiones más eficientes. Los resultados obtenidos en las 70 muestras simuladas refutaron la hipótesis inicial. Los métodos basados en grafos demostraron ser poco eficientes o logísticamente inviables, con promedios de distancia superiores a los métodos basados en distancia geométrica, estos últimos se establecieron como los modelos consistentemente superiores. El hallazgo principal es que la compacidad geométrica estricta es el predictor más efectivo para minimizar la distancia real recorrida en la red vial urbana de Bogotá para la entrega de supermercados. Esto valida el uso de métodos geométricos simples y de bajo costo computacional para maximizar la eficiencia en la optimización de rutas de la última milla.
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Contenido
- Resumenp. 6
- Introducciónp. 6
- Planteamiento del problemap. 7
- Descripción del problema de investigaciónp. 7
- Antecedentes teóricosp. 8
- Problemas de Ruteo de Vehículos (VRP) y Logística Bi-escalón (2E-VRP)p. 8
- Diseño Territorial (TD) y Clustering para Reducción de Complejidadp. 9
- Método de Clustering en Competenciap. 9
- Marco teóricop. 10
- Marco históricop. 10
- Orígenes de la Optimización de Rutas y el VRPp. 10
- El Surgimiento de la Logística de Última Milla y City Logisticsp. 10
- La Convergencia hacia el Machine Learning en Logísticap. 10
- Investigaciones o antecedentes teóricosp. 11
- El Problema de Ruteo de Vehículos de Dos Escalones (2E-VRP)p. 11
- La Metodología "Cluster first, Route second" y el Diseño Territorialp. 11
- La Tensión Metodológica: Geometría vs. Grafosp. 11
- Marco conceptualp. 12
- Definición fundamental: ¿Qué es un Cluster?p. 12
- Algoritmos de Machine Learning y Particionamientop. 21
- Modelos Basados en Grafos y Estructura de Redp. 16
- Ruteo Heurístico y Métrica de Compacidad Logísticap. 22
- Objetivosp. 22
- Objetivo generalp. 22
- Objetivos específicosp. 22
- Justificaciónp. 23
- Metodologíap. 24
- Tipo de investigaciónp. 24
- Metodología (Framework)p. 24
- Población o muestrap. 25
- Población de Estudio y Base de Datosp. 25
- Muestreo y limitaciones computacionalesp. 26
- Procedimientop. 26
- Fase 1: Preparación de Datos y Conexión a la Malla Vialp. 26
- Fase 2: Aplicación de Algoritmos de Clustering Territorial (TD)p. 27
- Fase 3: Ruteo Heurístico y Cuantificación de Kilómetrosp. 32
- Fase 4: Consolidación de Resultados y Métricas Finalesp. 33
- Resultadosp. 34
- Hallazgosp. 34
- Evaluación de la Hipótesis inicialp. 35
- Contraste entre hallazgos y referentes teóricosp. 36
- Valor de la Simplicidad Geométrica en TDp. 36
- Falla de los Métodos de Grafos y Comunidadesp. 36
- Apertura a la Generalizaciónp. 36
- Tablas de Métricas y Comparación de Rendimientop. 37
- fundamentales:p. 15
- Tiempos de Ejecuciónp. 37
- Estimación del Tiempo de Viaje en Tráfico Urbano (El "Factor X")p. 37
- Conclusionesp. 38
- Determinación del Método Óptimo y Refutación de la Hipótesisp. 38
- Superioridad del Clustering Geométrico Simplep. 38
- Fallo de la Hipótesis del Grafop. 38
- El Dominio de la Compacidad Geográficap. 39
- Logros del Objetivo Generalp. 39
- Perspectivas Futuras y Líneas de Investigaciónp. 39
- Bibliografíap. 40
- Tabla 1 Aplicación de la Metodología CRIP_DMp. 25
- Tabla 2 Algoritmos de Clustering Aplicadosp. 27
- Tabla 3 ejemplo tabla de agregación de resultadosp. 33
- Tabla 5 Rendimiento Km/Ruta métodos que cumplieron el sentido logísticop. 35
- Ilustración 1 Ejemplo Dendograma de similitudp. 14
- Ilustración 2 Mapa 1. K-Means cluster para la muestra 2p. 28
- Ilustración 3 Mapa 2. Hierarchical cluster para la muestra 2p. 28
- Ilustración 4 Mapa 3- BDSCAM cluster para la muestra 2p. 29
- Ilustración 5 Mapa 4. Louvain cluster para la muestra 2p. 29
- Ilustración 6 Mapa 5. Waltrap cluster para la muestra 2p. 30
- Ilustración 7 Mapa 6. Spectral cluster para la muestra 2p. 30
- Ilustración 8 Mapa 7. Spectral Modificado cluster para la muestra 2p. 31
- Ilustración 9 Mapa 8. Spectral K-med cluster para la muestra 2p. 31
- Ilustración 10 Mapa 9. Spectral manual cluster para la muestra 2p. 32