A flow allocation strategy for routing over multiple flow classes with an application to air cargo terminals

Advances of information technology have enabled the utilization of automated material handling systems in the logistics industry. The increasing costs of labor in developing countries have accelerated this trend. Major cargo terminals are now installing more and more integrated automated shipment handling systems in order to increase their operational efficiency which can be measured by the average shipping times or the facility throughput, for example. Routing is clearly an important decision category that has significant impact on the operational efficiency. In this paper, motivated by a project with one of the busiest air cargo terminals in the world, we investigate a routing optimization problem for multiple flow classes with different levels of priority. We propose a flow allocation (FA) routing strategy in which when a shipment arrives at a decision point, a set of allocation ratios will be employed to direct it to the next location. These ratios are determined by solving a mathematical model that explicitly considers the congestion effect and the characteristics of the multi-commodity network. Comprehensive simulation experiments demonstrate that the proposed FA routing strategy significantly outperforms the one currently in use. ? 2014 Elsevier Ltd

Multikriterielle Ablaufplanung und -steuerung in dynamischen und stochastischen Umgebungen : Ein Beitrag zur Erstellung robuster Ablaufpläne für die Frachtabfertigung in Luftfrachtterminals

Luftfrachtterminals stellen die zentrale Schnittstelle für den Umschlag von Fracht in der Luftfrachttransportkette dar. Ein stetiges Wachstum des globalen Luftfrachtbedarfs in Kombination mit steigenden Sicherheitsanforderungen stellt die Frachtabfertigung innerhalb der kapazitativ beschränkten Terminals vor neue Herausforderungen. Eine effiziente Ablaufplanung und -steuerung der Frachtabfertigungsaufträge ist daher essenziell, um die Fracht mit der für den Kunden gewohnten Servicequalität zu bearbeiten. In der vorliegenden Arbeit wird ein Ablaufplanungs- und -steuerungssystem in Form einer Architektur umgesetzt, das eine proaktiv-reaktive Ablaufplanung ermöglicht und dabei die dynamische und stochastische Systemumgebung berücksichtigt. Die rollierende proaktive Ablaufplanung stellt das zentrale Element der Architektur dar. Diese dient der Erstellung robuster Ablaufpläne, die eine Immunisierung gegenüber stochastischen Bearbeitungszeiten der Frachtabfertigungsaufträge gewährleisten. Grundlage für die Quantifizierung der Bearbeitungszeitunsicherheiten neuer Aufträge stellen Informationen über historische Abfertigungsaufträge dar, aus denen ein Informationsstand abgeleitet wird. Dieses Vorgehen gewährleistet die kontinuierliche Adaption der Ablaufplanung an sich ändernde Prozessunsicherheiten bei der Bearbeitung von Fracht. Ergänzend werden reaktive Maßnahmen im Rahmen der Ablaufsteuerung aufgezeigt, die eine ereignisorientierte Revision des aktiven Ablaufplans ermöglichen. Die erstellte Architektur wird anhand realer und synthetischer Testinstanzen validiert. Die Validierungsergebnisse zeigen, dass der vorgestellte Ansatz ein effektives Konzept darstellt, um die Robustheit erstellter Ablaufpläne zu erhöhen und die Ablaufplanung automatisiert an bestehende Prozessunsicherheiten anzupassen.Air cargo terminals represent the major interface in the air freight transport chain for the transshipment of freight. A continuous growth of the global demand for air freight combined with increased safety requirements pose new challenges to the freight handling within the capacity restricted terminals. Therefore, an efficient scheduling and control of the freight handling jobs is essential for handling the freight with the service quality the customer is used to. In the present work a scheduling and control system in the form of an architecture is developed that enables a proactive-reactive scheduling considering the dynamic and stochastic system environment. The rolling proactive scheduling represents the central element of the architecture. It is used to create robust schedules, which ensure the immunization against stochastic processing times of the freight handling jobs. The basis to quantify the processing time uncertainties of new jobs are information about historical freight handling jobs, from which an information base is derived. This approach ensures the continuous adaptation of the scheduling system to changing process uncertainties of the freight handling jobs. Additionally, reactive methods for the sequence control are illustrated that enable an event-oriented revision of the active schedule. The developed architecture is validated on real and synthetic test instances. The validation results show the effectiveness of the presented approach to increase the robustness of created schedules and to automatically adapt the scheduling process to existing process uncertainties.von Simon Boxnick, M. Sc. ; Dekanin: Prof. Dr. Caren Sureth-Sloane, Referent: Prof. Dr.-Ing. habil. Wilhelm Dangelmaier, Korreferentin: Prof. Dr. Leena SuhlTag der Verteidigung: 10.05.2016Universität Paderborn, Fakultät für Wirtschaftswissenschaften, Univ., Dissertation, 201