Um modelo de otimização em duas etapas para o problema sustentável de localização‑rota com restrições de capacidade e janela de tempo em armários inteligentes para encomendas

Por que uma entrega de encomendas mais inteligente importa para a vida nas cidades

As compras online tornaram possível solicitar quase qualquer coisa até a nossa porta, mas as vans, motos e os congestionamentos que se seguem têm custos ocultos: ruas entupidas, ar poluído e preços mais altos. Este estudo explora como os “armários inteligentes para encomendas” — aqueles caixas de autoatendimento onde você pode retirar pacotes quando for conveniente — podem ser planejados e roteirizados de forma a reduzir a poluição e o tráfego, mantendo um serviço rápido e confiável para os consumidores. Usando dados reais de Teerã, os autores mostram como matemática, mapas e algoritmos inteligentes podem tornar a entrega na última milha mais limpa, mais barata e mais justa.

Do caos na porta para pontos de retirada compartilhados

O artigo parte de uma observação simples: a etapa final da entrega, do depósito local até cada cliente, é a mais cara e poluente do comércio eletrônico. Em uma cidade grande e congestionada como Teerã, milhões de viagens diárias por carros, vans e motocicletas retardam o tráfego e degradam a qualidade do ar. Os armários inteligentes propõem um padrão diferente. Em vez de muitos veículos parando em muitas portas, um número menor de veículos visita uma rede de armários, e os clientes caminham uma curta distância para retirar suas encomendas. Estudos anteriores examinaram isoladamente a localização dos armários, o design dos armários ou a satisfação do cliente. Este trabalho reúne essas vertentes, perguntando onde colocar armários, como roteirizar veículos até eles e como equilibrar custo, serviço e impacto ambiental ao mesmo tempo.

Dupla decisão interligada: onde ficam os armários e como os veículos se movem

Para enfrentar isso, os autores constroem um modelo de otimização em duas etapas. Na primeira etapa, o modelo decide quais locais de armário abrir e quantos pacotes cada um deve atender, levando em conta a capacidade dos armários, custo de implantação e até que distância os clientes estão dispostos a caminhar. Na segunda etapa, projeta rotas de entrega a partir de um depósito central até os armários escolhidos, respeitando limites de capacidade dos veículos, tempo de direção e janelas de tempo em que os armários podem ser atendidos. Diversos objetivos são combinados: reduzir o custo de construção e operação dos armários, evitar pacotes recusados que ainda precisam ser levados até a porta, diminuir distâncias percorridas e consumo de combustível e manter os tempos de serviço controlados. O modelo converte esses objetivos concorrentes em uma única pontuação usando pesos ajustáveis, para que gestores possam priorizar economia, rapidez ou emissões conforme suas prioridades.

Testando o modelo em um distrito real e congestionado

O arcabouço é testado usando um estudo de caso detalhado de Teerã, com foco em um distrito central conhecido pelo tráfego intenso e demanda densa. Dados sobre armários existentes, clientes, distâncias, tipos de veículos, consumo de combustível e limites de tempo são alimentados no modelo. Os resultados mostram que locais de armário cuidadosamente escolhidos em pontos de alta demanda — próximos a áreas residenciais e comerciais movimentadas — permitem consolidar muitas encomendas em menos rotas. Em comparação com padrões de entrega menos estruturados, a rede otimizada reduz a distância total percorrida, os custos operacionais e as emissões de carbono, mantendo os armários próximos o suficiente para uma retirada conveniente pelos clientes. Análises de cenário, em que os pesquisadores variam tempos permitidos de deslocamento, distâncias e a importância de cada objetivo, revelam quão sensível a rede é a escolhas de política, como limites de tempo mais rigorosos ou maior ênfase no desempenho ambiental.

Como algoritmos mais inteligentes escalam para cidades grandes

Como grandes cidades podem ter muitos armários, veículos e clientes, encontrar a solução absoluta ótima por força bruta é extremamente difícil. Os autores comparam, portanto, solucionadores matemáticos exatos com três métodos de busca inspirados em processos naturais, conhecidos como algoritmos metaheurísticos: um algoritmo Keshtel, um algoritmo genético e o recozimento simulado (simulated annealing). Para problemas de teste pequenos, todos os métodos são checados contra soluções exatas e se mostram precisos. Para problemas de médio e grande porte, onde solucionadores exatos ficam lentos, o algoritmo Keshtel entrega consistentemente melhores soluções em menos tempo, especialmente quando dezenas de armários e veículos estão envolvidos. Isso sugere que redes de armários em escala municipal podem ser otimizadas rápido o suficiente para ser útil em planejamento diário ou semanal.

Benefícios mais amplos para cidades, empresas e pessoas

Além de uma logística mais limpa, o estudo aponta ganhos sociais e econômicos. Ao reduzir o custo e a complexidade da entrega na última milha, redes de armários compartilhados podem ajudar transportadoras menores e comércios locais a competir com gigantes do e‑commerce, reduzindo poder de monopólio e oferecendo mais opções aos consumidores. Colocar armários estrategicamente em bairros carentes, perto de terminais de transporte e em áreas de renda mista pode distribuir esses benefícios de forma mais justa, em vez de concentrar um bom serviço apenas em distritos mais ricos. Os autores argumentam que combinar armários inteligentes com veículos elétricos e energia renovável poderia ampliar os ganhos ambientais.

O que isso significa para os consumidores do dia a dia

Para o público em geral, a mensagem é direta: optar por retirar encomendas em um armário inteligente próximo, em vez de insistir na entrega na porta, pode fazer parte de uma cidade mais limpa e eficiente. Esta pesquisa mostra que, com planejamento cuidadoso e algoritmos adequados, redes de armários podem reduzir substancialmente o tráfego de entregas, o uso de combustível e as emissões sem sacrificar a conveniência. À medida que mais cidades ampliam o e‑commerce e enfrentam congestionamento crescente, modelos como este oferecem um roteiro de como redesenhar a entrega na última milha para que funcione melhor para consumidores, pequenos negócios e o ambiente urbano.

Citação: Ghadirpour, S.M., Chaharsooghi, S.K. & Hajiaghaei-Keshteli, M. A two stage optimization model for sustainable location routing problem with capacity and time window constraints in smart parcel lockers. Sci Rep 16, 11514 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-41653-6

Palavras-chave: armários inteligentes para encomendas, entrega na última milha, logística urbana, transporte sustentável, otimização de localização‑rota