Anwendung eines Standardsoftwarepakets für die Lösung von Tourenplanungsproblemen

Die vorliegende Diplomarbeit befasst sich mit der Tourenplanung. Um ein besseres Verständnis der Kernprobleme und Aufgaben der Tourenplanung zu entwickeln, wurden das TSP und einige essentielle Varianten des VR-Problems bearbeitet. Eines der wichtigsten Merkmale in Bezug auf das Tourenplanungs-problem ist die NP-Schwere – Lösungen können ab einer bestimmten Anzahl an Kunden mit exakten Lösungsverfahren nicht in polynomialer Laufzeit generiert werden. Als Lösungsansätze der Tourenplanungsprobleme wurden deshalb ausschließlich klassische Heuristiken vorgestellt. Diese sind auf Grund ihrer einfachen Struktur, leicht auf reale Probleme übertragbar. Obwohl es heutzutage viele neue Lösungsansätze im Bereich der Tourenplanung gibt, ist ein grundlegendes Verständnis der klassischen Heuristiken unumgänglich. Klassische Heuristiken werden auch heute noch in gängigen Tourenplanungstools eingesetzt. Ein am Markt erhältliches Programm zur Tourenplanung ist CATRIN (ComputerAnwendung TransportINformation). Anhand von CATRIN wurden verschiedene – aus der Theorie bekannte – Tourenplanungsprobleme getestet, wofür eigens für diese Diplomarbeit Instanzen – mit Standorten im österreichischen Raum – kreiert worden sind. Getestet wurden das TSP, das CVRP, das VRP mit TL, das VRP mit ZF und das VRP mit Backhauls. Dabei standen sowohl die Lösungsgüte als auch die Laufzeit im Mittelpunkt des Forschungsinteresses. Für die meisten Problemvarianten mit bis zu 500 Knoten ließen sich binnen kurzer Zeit, gute Lösungen generieren. Bei größeren Instanzen dauerte es allerdings etwas länger bis Lösungen generiert werden konnten. Der Einsatz von Tourenplanungstools ist zweckmäßig, da dadurch die Kosten eines Unternehmens gesenkt werden können

Entwicklung eines Kooperationsmodells für die Transportlogistik im Baustoff-Fachhandel

Durch die Konsolidierung des Sendungsvolumens von kooperierenden Baustoff-Fachhändlern wird die Verbesserung des Logistiknetzwerks angestrebt, um somit die Transporteffizienz der Kooperationspartner zu erhöhen. Zusätzlich zur Entwicklung des Kooperationsmodells wird dieses durch Simulationen anhand von Realdaten evaluiert und die Auswirkung des Kooperationsmodells auf die zu fahrende Gesamtstrecke der Kooperationspartner untersucht

Beitrag zum Einsatz von Forecast-Methoden zur Modellierung dynamischer Location-Routing Probleme mit stochastischer Nachfrage

Die Logistikbranche ist mit 2,75 Millionen Angestellten und einem Umsatz von ca. 223 Millionen Euro eine der größten Wirtschaftsbranchen in Deutschland. Die Anforderungen an die Logistik steigen stetig. Das erfordert immer schnellere Belieferungskonzepte z.B. durch Lieferungen im Onlinekauf bereits am nächsten Tag oder präzisere Planung durch Just-In-Time Lieferung zu möglichst geringen Preisen. Die Ansprüche an schnelle Verteilungssysteme erzeugen höhere Kosten im Unternehmen und nehmen auch als Wettbewerbsvorteil einen immer größeren Stellenwert ein. Das Ziel des Managements von Industrieunternehmen ist es deshalb, die Senkung von Kosten durch Auslegung von effektiven und effizienten Vertriebssystemen und Netzwerken zu gewährleisten. Damit gelangen Standort- und/oder Tourenplanung zunehmend in den Fokus des Interesses. Die Optimierung von Standorten und Touren ist in vielen Fällen aber voneinander inhaltlich abhängig, da zum Beispiel bei der Warenverteilung die Transportkosten von dem Standort des Logistikzentrums, also dem Start- und Endpunkt der Tour, abhängen und dadurch ein Einfluss auf die Lösung des jeweils anderen Problems entsteht. Hier setzt die Theorie der kombinierten Standort-Tourenplanung an, bei der gleichzeitig durch die Kombination von möglichen Standorten und möglichen Touren das Optimum gesucht wird. Dieser Ansatz wird in der wissenschaftlicher Literatur als Location-Routing Problem (LRP) bezeichnet. In der vorliegenden Arbeit werden erstmalig dynamische (mit Berücksichtigung mehrerer Planungsperioden) Modelle des LRP mit einer deterministischen (bekannter) und stochastischen (unsicherer) Nachfrage aufgestellt und untersucht. Zur Modellierung solcher kombinatorischer Optimierungsprobleme werden konkrete Beispielfälle, sogenannte Instanzen, verwendet. Für neue wissenschaftliche Ansätze existieren jedoch noch nicht genug Instanzbibliotheken, so dass vorhandene Instanzen für die eigene Problemstellung modifiziert oder eigene Instanzen generiert werden. Zu diesem Zweck wurde im Zuge dieser Arbeit für stochastische Nachfragen ein auf Prognosen der exponentiellen Glättung basiertes Tool zum Erstellen von synthetischen Zeitreihen entwickelt und neue Instanzen für das PLRP generiert. Anhand zuvor generierter Instanzen werden anschließend Modelle des PLRP mit der eigens für diese Arbeit entwickelten und auf dem Einsatz von genetischen Algorithmen basierten Optimierungssoftware AdL(e)R (Advanced Location Routing) analysiert, indem anhand von Szenarien die zuvor erläuterten Modelle des dynamischen LRP ausgewertet werden. Dabei werden die Forecast-Gesamtoptimierung, die vorperiodische Optimierung mit den Modellen mit realen Nachfragen verglichen. Im Anschluss erfolgt dann die Gegenüberstellung der beiden Methoden mit den dynamischen LRP-Modellen mit realen Nachfragen.The logistic sector with its 2,75 million employees and a sales volume of approx. 223 million Euros is one of the largest economic sectors in Germany. The requirements for logistics are steadily increasing. This entails increasingly rapid delivery concepts, e.g. in the form of online sales deliveries on the next day or more precise planning by just-in-time delivery at the lowest possible prices. In the companies, the demand for quicker distribution systems generate higher costs and also become more and more important as a competitive edge. Therefore, the objective of the managing of industrial enterprises is to ensure the reduction of costs by designing effective and efficient sales and distribution systems and networks. Thereby, location and/or route planning shift more and more into the focus of interest. In many cases, the optimization of locations and tours is interdependent regarding the content, as in the distribution of goods, for example, the costs of transport depend on the location of the logistic center, i.e. the start and end of the tour, and thereby an influence on the solution of the each with other problem arises. This is where the theory of combined location-tour planning applies where by simultaneously combining possible locations and possible tours the optimum is searched. In scientific literature this approach is called Location-Routing Problem (LRP). In the present paper, the dynamic models of the LRP (considering several periods of planning) are formed and investigated with a stochastic (uncertain) demand. So-called entities are used for modelling combinatorial optimization problems. Since there are still not enough entity libraries in the new problem categories in order to enable their easy transfer to new scientific approaches, existing entities are modified for the given problem and generated newly. For this reason, a forecast-based tool was developed for creating synthetic time courses for deterministic and stochastic demands, with which new entities are generated for the PLRP. On the basis of these new entities, new models of the PLRP are analyzed with the tool called AdL(e)R (Advanced Location Routing), which has specifically been developed for this paper. The program is based on the application of genetic algorithms. In the further course of the paper, lower bounds for the evaluation of the quality of heuristic solutions are identified and corresponding models for dynamic cases of the LRP formed. Finally, the aforementioned models of the dynamic LRP are evaluated by means of scenarios. Thereby, the Forecast total optimization and the optimization from the previous period are compared. Subsequently, the comparison of the two methods with the dynamic LRP models with real demands is carried out

Heuristische Methode für die kombinierte Standort- und Tourenplanung für die Entwicklung eines Biogaskonzeptes

Für die folgenden diskutierten Bereiche, d. h. Bioabfall aus Haushalten, Speisereste, Abfall aus der Lebensmittelindustrie sowie Klärschlamm, werden die Biomasseströme in einer Übersicht aufgezeigt. Diese Bilanzierung umfasst sowohl die Produkte als auch die Nebenprodukte, Reststoffe oder Abfälle mit dem Ziel, diejenigen Biomasseabfallströme im Gesamtzusammenhang zu identifizieren, die aus Sicht des Klimaschutzes und der Schonung fossiler und mineralischer Ressourcen als besonders relevant eingestuft werden können bzw. deren bisherige Nutzung oder Entsorgung noch Optimierungsmöglichkeiten erkennen lassen. Die Relevanz ergibt sich demnach aus der Kombination von Masseanfall und Grad einer möglichen Optimierung. Ein Optimierungsansatz kann eine Beeinflussung des Biomassestoffstroms sein (Stoffstromlenkung oder zusätzlicher Nutzungsschritt) oder eine Optimierung auf Prozessebene bedeuten. Die als relevant erkannten Biomasseabfallströme werden einer vertiefenden Analyse unterzogen. Die erkannten Optimierungsansätze werden als Verwertungsoptionen quantitativ bilanziert und nach den verschiedenen Umweltwirkungskategorien bewertet. Maßstab ist jeweils der aktuelle oder zukünftig zu erwartende nicht optimierte Umgang mit Biomasseabfällen. Die mit der Verwertung bzw. Entsorgung verbundenen Umweltlasten werden beachtet und in die Bilanzierung miteinbezogen, d. h., die Substitution von Energie oder Produkten, die konventionell unter Nutzung von Primärrohstoffen erzeugt werden müssten. Eine Optimierung der Bewirtschaftung von Biomasseabfällen kann dabei sowohl eine bessere stoffliche als auch verstärkte energetische Nutzung bedeuten. Optimal sind dabei Nutzungskaskaden im Sinne einer Kombination von energetischer und vorheriger stofflicher Nutzung oder umgekehrt. Die wertgebenden Eigenschaften der einzelnen Biomassen lassen sich häufig nicht nur stofflich oder energetisch, sondern auch als eine Kombination aus beidem nutzen. So wird bspw. der Kohlenstoffgehalt einer Biomasse möglicherweise energetisch am Besten genutzt. Der ebenfalls wertgebende Gehalt an Pflanzennährstoffen sollte zusätzlich für eine optimierte Bewirtschaftung nicht ungenutzt bleiben