OPTIMIZACIÓN DE RUTAS EN

LA PESCA DEL ATÚN

CASO DE INVESTIGACIÓN APLICADA EN EL

SECTOR DE LA PESCA

Carlos Groba 28/11/2014 – SANTIAGO DE COMPOSTELA

Quiénes somos

22 M €

de facturación

Presencia en

29 países

30% de plantilla

en I+D+i

30% de crecimiento

en los últimos 5 años

Marine Instruments es una empresa especializada en el diseño y desarrollo de nuevas

tecnologías y la fabricación de productos electrónicos para el sector marino.

La empresa

Fuerte apuesta por el I+D+i

para ofrecer las soluciones

tecnológicas más avanzadas.

Plantilla en continuo crecimiento.

Personal especializado por áreas.

Alta tecnología para testear todos

nuestros equipos aplicando el más

riguroso control de calidad.

Líder mundial en la producción de boyas de atún.

Presencia en 29 países.

Valores

INNOVACIÓN Promovemos la innovación y el desarrollo para alcanzar

la máxima calidad en nuestros productos y la mayor competitividad en el mercado.

TRABAJO EN EQUIPO. Colaboramos, sumamos esfuerzos, multiplicamos logros.

ORIENTACIÓN AL CLIENTE. Centramos nuestro esfuerzo en la satisfacción al cliente,

escuchando sus necesidades y aportando soluciones competitivas y de calidad.

COMPROMISO CON LA SOSTENIBILIDAD. Adaptamos nuestros productos y nuestras estrategias

empresariales a la preservación del medio ambiente marino.

FABRICACIÓN INTEGRADA. Ingeniería, diseño y fabricación integradas para aumentar nuestra

productividad y competitividad.

FUNDACIÓN DE LA EMPRESA

RADIOBOYA GPS

INTERNACIONALIZACIÓN

BOYA SATELITARIA CON SONDA

BOYAS CIENTÍFICAS

BOYA SATELITARIA CON SONDA TRIFRECUENCIA

NUEVAS INSTALACIONES

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

2010

2011

2012

2013

2014

DIVERSIFICACIÓN DE PRODUCTOS PRESENCIA EN 29 PAÍSES

BOYA GPS SATELITARIA CON PANELES

SOLARES

BOYA GPS SATELITARIA

RADIOBOYA DE PALANGRE

PREMIO A LA INNOVACIÓN

PREMIO A LA INNOVACIÓN

BOYAS CONCEPTO BLUE

Historia

Localización

Estamos ubicados en Porto do Molle, Nigrán, España

El grupo

Presencia internacional

Sectores de actividad

Boyas satelitarias para la pesca de atún

Radioboyas de palangre

SECTOR CIENTÍFICO

Boyas científicas

SECTOR DE RECREO

Sistema de alertas Observador

electrónico

SECTOR PESQUERO

FAD: Fish Aggregating Devices

FAD: objeto donde se agrega el

atún. Las boyas se atan a estos

objetos que viajan a la deriva

por el océano

Comunicaciones vía satélite

Recepción de las boyas a bordo

La recogida de los objetos: TSP

Problema similar al TSP (Travelling Salesman Problem)

¿Cuál es la mejor ruta a seguir para la recogida de los objetos?

Problema NP (No Polinómico): N objetos -> N! Posibilidades

10 objetos: 3,6 millones de posibilidades

20 objetos: 2,4*10^18 posibilidades

Soluciones al TSP

Solución exacta: explorar todas las posibilidades (no computable)

Soluciones heurísticas o aproximadas:

• Nearest Neighbour (NN)

• Tabu-Search

• Genetic Algorithms (GA)

• Ant Colonies

• Etc…

TSP en el atún

Los atuneros tienen el mismo problema que el TSP… o no?

Coste medio de combustible de un atunero: 1000€/hora aprox.

TSP en el atún

Solución planteada para solventar el problema:

• Predicción de las posiciones futuras de cada boya a recuperar

• Usar Algoritmos Genéticos (GA) para calcular la ruta óptima en la

situación estática

• Combinación de la predicción y del uso de GA para obtener una

solución válida en un entorno dinámico

Predicción de posiciones futuras

Premisas para predecir a corto plazo:

• Cálculo computacionalmente rápido

• Basado en las posiciones pasadas

Comparativa de 3 modelos:

• No predecir (random walk)

• Serie temporal de primer orden

• Ecuación de Newton

Algoritmos Genéticos (I)

• Método de búsqueda heurística que imita el proceso de la selección

natural, usando técnicas como: herencia, mutación, selección, etc.

• Método de aplicación transversal que permite solucionar infinidad

de problemas de optimización en diferentes ámbitos

• Ejemplo: diseño de una antena de la NASA

con el mejor diagrama de radiación

Algoritmos Genéticos (II)

1. Se comienza con varias secuencias aleatorias: posibles soluciones

2. Se mide el resultado de cada solución (fitness) y se ordena

3. Se hace una selección de las mejores: selección de los padres

4. Se obtiene la siguiente generación (offspring) mediante operadores de cruce y

mutación

5. Se vuelve al punto 2 hasta la condición de parada: X generaciones sin mejora

Algoritmos Genéticos (III)

• Finalmente, al cabo de las generaciones

se alcanza una solución cercana al óptimo

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31

Dis

tan

ce

Generations (1000)

TSP30 - Overview of Performance

Best

Worst

Average

Algoritmo creado: GATP

GATP: Genetic Algorithm based on Trajectory Prediction

1. INPUTS: velocidad del barco y tiempo de parada en cada boya (tiempo de pesca)

2. Se calculan las posiciones futuras de cada boya del experimento

3. Se aplica GA teniendo en cuenta la futura posición de cada boya (solución dinámica)

Resultados GATP

Comparativa entre tres soluciones:

• NN: técnica actual usada por los barcos, ir a la boya más cercana

• GA-TSP: Algoritmos genéticos estáticos, estado del arte actual

• GATP: Solución implementada para el modelo dinámico de la boya con predicción

GATP mejora hasta un 8% de ahorro comparado con el método NN (53.000€ mensuales)

GATP mejora hasta un 5% de ahorro comparado con el método GA-TSP (33.000€

mensuales)

Implementación solución GATP

GATP: líneas futuras

• Priorizar boyas con más pescado debajo

• Usar ventanas temporales: horas de pesca

• Opción de buscar la mejor ruta con punto final más cercano al puerto

• Rutas asimétricas: tener en cuenta que el coste entre boyas no es el mismo debido a

las corrientes y condiciones meteorológicas

• Mejorar el método de predicción a medio plazo y usar un algoritmo basado en las

condiciones meteorológicas

• Opción multibarco: optimizar la ruta total de N barcos para recoger M boyas

Conclusiones

• Algoritmo desarrollado ‘ad-hoc’ para un problema concreto en el sector

• De rápida ejecución (2-3 segundos) y fuerte impacto en el cliente

• Trabajo científico con aplicación real en el mercado

• Futura implantación en el software de recepción de boyas (MSB) en 2015

• Posibilidad de venderlo al cliente como un servicio de pago por uso (suscripción mensual)

• Pesca más sostenible, operaciones más eficientes y ahorro de combustible

• Impacto directo en la disminución de la cantidad de CO2 emitida a la atmósfera

• Artículo publicado recientemente en la revista: ‘Computers & Operations Research’, Elsevier

Conclusiones

• Nos preocupa la eficiencia y también la sostenibilidad

• Diferenciación de tamaños y especies con nuevos desarrollos

• Ojos electrónico: registro de observaciones pesqueras para

controlar los descartes a bordo

GRACIAS

cgroba@marineinstruments.es