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CAR SHARING E FLOTTE AZIENDALI: MODELLI PER LA GESTIONE

CAR SHARING E FLOTTE AZIENDALI: MODELLI PER LA GESTIONE. Valentina Boschian , Monica Clemente , Walter Ukovich ORTS, Dipartimento di Ingegneria e Architettura Università degli Studi di Trieste. OBIETTIVI. Obiettivi principali delle attività del gruppo ORTS:

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CAR SHARING E FLOTTE AZIENDALI: MODELLI PER LA GESTIONE

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  1. CAR SHARING E FLOTTE AZIENDALI: MODELLI PER LA GESTIONE Valentina Boschian, Monica Clemente, Walter Ukovich ORTS, Dipartimento di Ingegneria e Architettura Università degli Studi di Trieste

  2. OBIETTIVI Obiettivi principali delle attività del gruppo ORTS: • Modello per l’ottimizzazione dei flussi dei veicoli aziendali; • Software per la gestione telematica della flotta Principali ambiti di ricerca: Sviluppo Sistema di Supporto alle Decisioni DSS (DecisionSupport System) Ottimizzazione parametri flottaaziendale Gestione telematica flotta CAR SHARING E FLOTTE AZIENDALI: MODELLI PER LA GESTIONE

  3. AMBITI DI RICERCA • Definizione di un metamodelloper descrivere il problema del car sharing; • Implementazione di un DSS definito sulla base del metamodello da applicare al caso particolare del car sharing per le flotte di veicoli elettrici aziendali; CAR SHARING E FLOTTE AZIENDALI: MODELLI PER LA GESTIONE

  4. AMBITI DI RICERCA • ChargingInfrastructure Planning Problem; • Algoritmi per la schedulazione delle ricariche dei veicoli elettrici. CAR SHARING E FLOTTE AZIENDALI: MODELLI PER LA GESTIONE

  5. ANALISI STATO DELL’ARTE CAR SHARING • dimensionamento flotte1 • localizzazione parcheggi2 • ribilanciamento sistema3 • accesso al servizio4 (prenotazione / on demand) • politiche di tariffazione5 VEICOLI ELETTRICI 6, 7 • monitoraggio SoC • localizzazione stazioni di ricarica SOLUZIONI ICT • applicazioni mobile8 • DSS9 • sistemi di gestione integrati10 D. K. George, C. H. Xia (2010), Fleet sizing and service availability for a vehicle rental system via closed queueing networks. European Journal of Operational Research, Vol. 21, Issue 1, pp. 198-207 G. H. A. Correia, A. P. Antunes (2012), Optimization Approach to Depot Location and Trip Selection in One-way Carsharing System. Transportation Reasearch Part E: Logistic and Transportation Review, Vol. 48, Issue 1, pp. 233-247 K. Uesugi, N. Mukai, T. Watanabe (2007), Optimization of Vehicle Assignment for Car Sharing System. Proceedings of KES 2007/WIRN 2007, Part II LNAI 4693, pp. 1105-1111 M. Barth, M. Todd, L. Xue (2004), User-Based Vehicle Relocation Techniques for Multiple-Station Shared-Use Vehicle Systems. Proceedings of the 2004 Transportation Research Board Annual Meeting, Whashington D. M. Duncan (2010), The cost saving potential of car sharing in US context. Transportation, Vol. 38, Issue 2, pp. 363-382 N. Masuch, M. Lutzenberger, S. Ahrndt, A. Hessler, S. Albayrak (2011), A Context-Aware Mobile AccessibleElectricVehicle Management System. Proceedings of the 2011 Federated Conference on Computer Science and Information Systems, pp. 305-312 R. Manzini, A. Pareschi (2012), A DecisionSupport System for the Car PoolingProblem. Journal of TransportationTechnologies, No. 2, pp. 85-101 A. Colorni, D. Ciccarelli, A. Luè, V. Morrocchi, D. Rossi (2005), Dreams: An IntegratedInformation and Management System for Traditional and Innovative Mobility Services in Milan, Italy. Proceedings of the10th EWGT Meeting and 16th Mini-EURO Conference. S. Nakayama, T. Yamamoto, R. Kitamura (2002), Simulation Analysis for the Management of an Electric Vehicle-Sharing System - Case of the Kyoto Public-Car System. TransportationResearch Record, No. 1791, pp. 99-104 Y. Gao, M. Ehsani, J. M. Miller (2005), Hybrid Electric Vehicle: Overview and State of the Art. Proceedings of the IEEE International Symposium on Industrial Electronics, Vol. 1, pp. 307-316 CAR SHARING E FLOTTE AZIENDALI: MODELLI PER LA GESTIONE

  6. ANALISI STATO DELL’ARTE FLOTTE AZIENDALI 3 livelli decisionali flotta/rimborso chilometrico? tipologia di veicoli infrastrutture (…) STRATEGICO car policy dimensionamento flotta replacementstrategies (…) TATTICO OPERATIVO assegnazione veicoli schedulazione rifornimenti/ricariche gestione real time flotta (…) CAR SHARING E FLOTTE AZIENDALI: MODELLI PER LA GESTIONE

  7. ANALISI STATO DELL’ARTE ElectrificationCoalition (2010), FleetElectrificationRoadmap A. Redmer (2008), VehicleReplacement Planning in FreightTransportationCompanies.Proceedings of the 10th Meeting of the EURO Working Groupon Transportation “Advances in Modelling, Optimization and Management of Transportation Processes and Systems. Theory and Practice.”, Poznan,13-16 September 2005, pp. 141–146. T. H. Stasko, H. O. Gao (2012), Developing Green FleetManagamentStrategies: Repair / Retrofit / ReplacementDecisions Under EnvironmentalRegulation. TransportationResearch Part A, pp. 1216-1226 M. A. Figliozzi, J. A. Boudart, W. Feng (2011), Economic and EnvironmentalOptimization of VehicleFleets: A Case Study of the Impacts of Policy, Market, Utilization and TechnologicalFactors. TransportationResearch Record: Journal of the TransportationResearch Board of the National Academies, Washington D.C., Vol. 2252, pp. 1-6 V. Chocteau, D. Drake, P. R. Kleindorfer, R. J. Orsato, A. Roset (2011), Collaborative Innovation for SustainableFleet Operations: The ElectricVehicleAdoptionDecision. INSEAD WorkingPaperNo. 2011/52/TOM/INSEAD Social InnovationCentre V. Chocteau, D. Drake, P. Kleindorfer, R. J. Orsato, A. Roset (2011), SustainableFleet Operations in the Postal Sector. INSEAD WorkingPaperNo. 2010/105/TOM/ISIC Social InnovationCentre M. Ravnitzky (2009), Electric Drive Vehicles for Mail Delivery: IdentifyingKeyIssues. Proceedings of the Advanced Workshop in Regulation and Competition Center for Reasearch in RegulatedIndustries, RutgersUniversity, 28thAnnualEastern Conference, Skytop, Pennsylvania CAR SHARING E FLOTTE AZIENDALI: MODELLI PER LA GESTIONE

  8. STRUTTURA DSS CONFRONTO PERFORMANCES - OBIETTIVI SISTEMA DI GESTIONE COMPORTAMENTO SISTEMA STATO REGOLE DI EVOLUZIONE CAR SHARING E FLOTTE AZIENDALI: MODELLI PER LA GESTIONE

  9. MODULO DESCRITTIVO APPROCCIO UTILIZZATO METAMODELLO FORMALIZZATO IN UML descrizione STATICA descrizione DINAMICA diagramma dei PACCHETTI diagramma delle CLASSI diagramma delle ATTIVITÀ CAR SHARING E FLOTTE AZIENDALI: MODELLI PER LA GESTIONE

  10. MODULO DESCRITTIVO DIAGRAMMA DEI PACCHETTI CAR SHARING CAR SHARING E FLOTTE AZIENDALI: MODELLI PER LA GESTIONE

  11. MODULO DESCRITTIVO DIAGRAMMA DELLE CLASSI - CAR SHARING UTENTE +IDUtente +Dati personali +Metodi di pagamento +Tipo di utente +Registrazione() +Prenotazione veicolo () +Cancellazione prenotazione veicolo () +Modifica prenotazione () +Modifica dati personali () +Modifica metodo di pagamento () CAR SHARING E FLOTTE AZIENDALI: MODELLI PER LA GESTIONE

  12. MODULO DESCRITTIVO DIAGRAMMA DELLE CLASSI - FLOTTA AZIENDALE DIPENDENTE +IDDipendente +Dati personali +Qualifica +Prenotazione veicolo () +Cancellazione prenotazione veicolo () +Modifica prenotazione () +Modifica dati personali () +Modifica metodo di pagamento () +Richiesta dotazioni particolari () CAR SHARING E FLOTTE AZIENDALI: MODELLI PER LA GESTIONE

  13. MODULO DESCRITTIVO DIAGRAMMA DELLE ATTIVITÀ SCENARIOAS IS SCENARIOTO BE CAR SHARING E FLOTTE AZIENDALI: MODELLI PER LA GESTIONE

  14. MODULO DI SIMULAZIONE – OTTIMIZZAZIONE ESEMPIO DI APPLICAZIONE PROBLEMATICHE CONSIDERATE ribilanciamento sistema politiche di tariffazione MECCANISMO DI INCENTIVAZIONE che favorisca un BILANCIAMENTO NATURALE del sistema (userbased) CAR SHARING E FLOTTE AZIENDALI: MODELLI PER LA GESTIONE

  15. LOCALIZZAZIONE PARCHEGGI FACILITY LOCATION PROBLEMS CHARGING INFRASTRUCTURE PLANNING PROBLEM ANALISI LETTERATURA CAR SHARING E FLOTTE AZIENDALI: MODELLI PER LA GESTIONE

  16. CHARGING INFRASTRUCTURE PLANNING PROBLEM 3 DIMENSIONI DI SCELTA MODO di ricarica • TIPOLOGIA TIPO di infrastruttura • DIMENSIONAMENTO • LOCALIZZAZIONE 2 PROSPETTIVE • UTENTE • GESTORE CAR SHARING E FLOTTE AZIENDALI: MODELLI PER LA GESTIONE

  17. MODI DI RICARICA attualmente 3 TECNOLOGIE DI RICARICA • livello 1 SLOW CHARGING fino a 3.7 KW ~ 10h • livello 2 QUICK CHARGING da 3.7 kW a 22 kW ~ 6-8h • livello 3 FAST CHARGING superiore a 22 kW ~ 30 min compresenza necessaria delle 3 tecnologie A. Hess, F. Malandrino, M. B. Reinhardt, C. Cassetti, K. A. Hummel, J. M. Barcelò-Ordinas (2012), Optimal Deployment of ChargingStations for ElectricVehicular Networks. First ACM CONEXT Workshop on Urban Networking, Nice, France, December 2012.  CAR SHARING E FLOTTE AZIENDALI: MODELLI PER LA GESTIONE

  18. LE INFRASTRUTTURE DI RICARICA 4 possibili SOLUZIONI • colonnina pubblica isolata • CCS(CentralizedCharging Station) • punti di ricarica privati (abitazioni + luoghi di lavoro prese standard) • riconversione parcheggi esistenti CAR SHARING E FLOTTE AZIENDALI: MODELLI PER LA GESTIONE

  19. DIMENSIONAMENTO E LOCALIZZAZIONE fattori da tenere in considerazione • domanda di mobilità • tipologie di utenti (tipo di veicoli ed uso dei veicoli) • rete di distribuzione • criteri paesaggistici • economia – budget a disposizione CAR SHARING E FLOTTE AZIENDALI: MODELLI PER LA GESTIONE

  20. OTTIMIZZAZIONE minimizzazione COSTO D’ACCESSO UTENTE costo energia necessaria per raggiungere la stazione di ricarica costo tempo necessario per raggiungere la stazione di ricarica minimizzazione LIFECYCLE COSTS GESTORE minimizzazione IMPATTO SULLA RETE aspetto QUANTITATIVO aspetto QUALITATIVO minimizzazione PERDITE minimizzazione VARIAZIONI DI TENSIONE CAR SHARING E FLOTTE AZIENDALI: MODELLI PER LA GESTIONE

  21. SCHEDULAZIONE RICARICHE schedulazione ricariche CENTRALIZZATA DECENTRALIZZATA «aggregatore» • ogni singolo EVs decide il proprio profilo di ricarica • ogni singola stazione decide quali EVs servire elabora una strategia di schedulazione la comunica ai singoli EVs CAR SHARING E FLOTTE AZIENDALI: MODELLI PER LA GESTIONE

  22. SCHEDULAZIONE RICARICHE A. Andreotti, G. Carpinelli, F. Mottola, D. Proto, A Review of Single-ObjectiveOptimizationModels for Plug-in VehiclesOperation in Smart Grids. Part I: TheoreticalAspects, Proc. 2012 IEEE Power & Energy Society General Meeting, 2012 A. Andreotti, G. Carpinelli, F. Mottola, D. Proto, A Review of Single-ObjectiveOptimizationModels for Plug-in VehiclesOperation in Smart Grids. Part II: Numerical Applications to VehiclesFleet, Proc. 2012 IEEE Power & Energy Society General Meeting, 2012 E. K. Karfopoulos, N. D. Hatziargyriou, A Multi-Agent System for ControlledCharging of a Large Population of ElectricVehicles, IEEE Transactions on Power Systems, 2012 Q. Li, T. Cui, R. Negi, F. Franchetti, M. D. Ilic, On-line DecentralizedCharging of Plug-in ElectricVehicles in Power Systems, http://arxiv.org/abs/1106.5063, 2011 L. Gan, U. Topcu, S. Low, OptimalDecentralizedProtocol for ElectricVehicleCharging, Proc. of of the 50th IEEE Conference on Decision and Control and European Control Conference, 2011 H. Qin, W. Zhang, Charging Scheduling with Minimal Waiting in a Network of Electric Vehicles and Charging Stations, Proc. of VANET ‘11 CAR SHARING E FLOTTE AZIENDALI: MODELLI PER LA GESTIONE

  23. SCHEDULAZIONE RICARICHE • Y. Dashora, J. W. Barnes, R. S. Pillai, T. E. Combs, M. Hilliard, M. S. Chinthavali, The PHEV ChargingInfrastructure Planning Problem, International Journal of Emerging Electric Power Systems. Vol. 11, Issue 2, 2010 • M. Gharbaoui, V. Valcarenghi, R. Bruno, B. Martini, M. Conti, P. Castoldi, An Advanced Smart Management System for ElectricVehicleRecharge, Proc. of the 2012 IEEE International ElectricVehicle Conference, 2012 • A. D. Domınguez-Garcia, C. N. Hadjicostis, Distributed Algorithmsfor Control of DemandResponse and Distributed Energy Resources, Proc. of 50 th IEEE Conference on Decision and Control and European Control Conference, 2011 • A. D. Domınguez-Garcia, S. T. Cady, C. N. Hadjicostis, DecentralizedOptimalDispatch of Distributed Energy Resources, Proc. of 51 th IEEE Conference on Decision and Control and European Control Conference, 2012 CAR SHARING E FLOTTE AZIENDALI: MODELLI PER LA GESTIONE

  24. SCHEDULAZIONE RICARICHE 2 problemi di assegnazione interdipendenti ASSEGNAZIONE VEICOLO-STAZIONE DI RICARICA OBIETTIVO: MINIMIZZAZIONE PERDITE IN RETE carico sulla rete prezzo energia ASSEGNAZIONE STAZIONE DI RICARICA-GENERATORE (determinazione topologia rete) CAR SHARING E FLOTTE AZIENDALI: MODELLI PER LA GESTIONE

  25. SCHEDULAZIONE RICARICHE 2 problemi di assegnazione interdipendenti strategia risolutiva decentralizzata (fase 2) centralizzata (fase 1) peculiarità: PARAMETRI FUNZIONE DEL TEMPO algoritmi di CONSENSO DISTRIBUITO CAR SHARING E FLOTTE AZIENDALI: MODELLI PER LA GESTIONE

  26. GRAZIE PER L’ATTENZIONE

  27. BACK-UP

  28. MODULO DI SIMULAZIONE – OTTIMIZZAZIONE SERVIZIO CAR SHARING DI PORDENONE • 2 aree di parcheggio • (P3 e P5) • 10 veicoli elettrici • sistema one-way rental • circolazione all’interno della ZTL • parcheggio gratuito nella ZTL CAR SHARING E FLOTTE AZIENDALI: MODELLI PER LA GESTIONE

  29. MODULO DI SIMULAZIONE – OTTIMIZZAZIONE MONITORAGGIO DISTRIBUZIONE VEICOLI incentivazione CAR SHARING E FLOTTE AZIENDALI: MODELLI PER LA GESTIONE

  30. MODULO DI SIMULAZIONE – OTTIMIZZAZIONE FRAZIONE DI UTENTI SERVITA CAR SHARING E FLOTTE AZIENDALI: MODELLI PER LA GESTIONE

  31. MODULO DI SIMULAZIONE – OTTIMIZZAZIONE GUADAGNO AZIENDA monitoraggio in real time gestione offline + 23% in media -17% in media CAR SHARING E FLOTTE AZIENDALI: MODELLI PER LA GESTIONE

  32. MODULO DI SIMULAZIONE – OTTIMIZZAZIONE SVILUPPI FUTURI • analisi elasticità domanda • utilizzo modello di simulazione per la valutazione di altri scenari di intervento • modello di simulazione per le flotte aziendali CAR SHARING E FLOTTE AZIENDALI: MODELLI PER LA GESTIONE

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