A Mixed-Integer Linear Programming Model for Transportation Planning in the Full Truck Load Strategy to Supply Products with Unbalanced Demand in the Just in Time Context: A Case Study

[EN] Growing awareness in cutting transport costs and minimizing the environmental impact means that companies are increasingly interested in using the full truck load strategy in their supply tasks. This strategy consists of filling trucks completely with one product type or a mixture of products from the same supplier. This paper aims to propose a mixed-integer linear programming model and procedure to fill trucks which considers limitations of stocks, stock levels and unbalanced demand and minimization of the total number of trucks used in the full truck load strategy. The results obtained from a case study are presented and are exported in a conventional spreadsheet available for a company in the automotive industry.Maheut ., JP.; García Sabater, JP. (2013). A Mixed-Integer Linear Programming Model for Transportation Planning in the Full Truck Load Strategy to Supply Products with Unbalanced Demand in the Just in Time Context: A Case Study. IFIP Advances in Information and Communication Technology. 397:576-583. doi:10.1007/978-3-642-40361-3_73S576583397Bitran, G.R., Haas, E.A., Hax, A.C.: Hierarchical production planning: a single stage system. Operations Research 29, 717–743 (1981)Sun, H., Ding, F.Y.: Extended data envelopment models and a practical tool to analyse product complexity related to product variety for an automobile assembly plant. International Journal of Logistics Systems and Management 6, 99–112 (2010)Boysen, N., Fliedner, M.: Cross dock scheduling: Classification, literature review and research agenda. Omega 38, 413–422 (2010)Garcia-Sabater, J.P., Maheut, J., Garcia-Sabater, J.J.: A two-stage sequential planning scheme for integrated operations planning and scheduling system using MILP: the case of an engine assembler. Flexible Services and Manufacturing Journal 24, 171–209 (2012)Ben-Khedher, N., Yano, C.A.: The Multi-Item Replenishment Problem with Transportation and Container Effects. Transportation Science 28, 37–54 (1994)Cousins, P.D.: Supply base rationalisation: myth or reality? European Journal of Purchasing Supply Management 5, 143–155 (1999)Kiesmüller, G.P.: A multi-item periodic replenishment policy with full truckloads. International Journal of Production Economics 118, 275–281 (2009)Goetschalckx, M.: Transportation Systems Supply Chain Engineering, vol. 161, pp. 127–154. Springer, US (2011)Liu, R., Jiang, Z., Fung, R.Y.K., Chen, F., Liu, X.: Two-phase heuristic algorithms for full truckloads multi-depot capacitated vehicle routing problem in carrier collaboration. Computers Operations Research 37, 950–959 (2010)Arunapuram, S., Mathur, K., Solow, D.: Vehicle Routing and Scheduling with Full Truckloads. Transportation Science 37, 170–182 (2003

Revisión de la literatura sobre la flexibilidad de decisión operacional

[ES] En este artículo se presenta una revisión de la literatura sobre la flexibilidad en la toma de decisiones operacionales en el contexto de planificación y gestión en las cadenas de suministro. Esta revisión reflexiona sobre algunas de las definiciones propuestas en la literatura sobre la flexibilidad en la planificación estratégica. Se propone una caracterización de los diferentes tipos de flexibilidad presentes en la literatura en función de las diferentes tareas de planificación existentes y de las diferentes consideraciones en el uso de los materiales.El presente trabajo se ha desarrollado gracias a la ayuda DPI2010-18243 del Ministerio de Ciencia e Innovación del Gobierno de España dentro del programa de Proyectos de Investigación Fundamental no orientada, con el título "COORDINACION DE OPERACIONES EN REDES DE SUMINISTRO/DEMANDA AJUSTADAS, RESILIENTES A LA INCERTIDUMBRE: MODELOS Y ALGORITMOS PARA LA GESTION DE LA INCERTIDUMBRE Y LA COMPLEJIDAD". Asimismo, esta investigación también ha sido financiada mediante una beca doctoral concedida por la Generalitat Valenciana de España a Julien Maheut (Ref. ACIF/2010).Maheut, J. (2011). Revisión de la literatura sobre la flexibilidad de decisión operacional. Working Papers on Operations Management. 2(1):39-48. https://doi.org/10.4995/wpom.v2i1.814SWORD394821Aissaoui, N., Haouari, M., & Hassini, E. (2007). Supplier selection and order lot sizing modeling: A review. Computers & Operations Research, 34(12), 3516-3540. doi:10.1016/j.cor.2006.01.016Akkerman, R., & van Donk, D. P. (2009). Product mix variability with correlated demand in two-stage food manufacturing with intermediate storage. International Journal of Production Economics, 121(2), 313-322. doi:10.1016/j.ijpe.2006.11.021Arunapuram, S., Mathur, K., & Solow, D. (2003). Vehicle Routing and Scheduling with Full Truckloads. Transportation Science, 37(2), 170-182. doi:10.1287/trsc.37.2.170.15248Balakrishnan, A., & Geunes, J. (2000). 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The one container drayage problem with soft time windows

Intermodal freight transport consists of using different modes of transport without changing the load unit. This results in a significant reduction in the time that goods spend at intermodal terminals, where transshipment takes place. Drayage refers to the transport of freight on trucks among intermodal terminals, depots, customers and suppliers. In spite of the fact that drayage only represents between 5 and 10 percent of total distance, it may amount up to more than 30 percent of the total costs. The aim of this work is to study drayage operations. First, an extensive literature review is undertaken. Since the intermodal transport chain can become more efficient by means of a proper organisation of the drayage movements, the optimization of the daily drayage problem has been identified as one of the main ways of reducing the drayage cost and improving intermodal operations. On this problem, the lack of a common benchmark has hindered reaching further conclusions from all the research carried out. Therefore, this paper proposes a common framework and presents a generalized formulation of the problem, which allows modeling most drayage policies, with the limitation of only considering one-container problems. Results show that flexible tasks in the repositioning of empty containers as well as soft time windows can reduce the operating costs and facilitate the management of drayage companies. This work may help consider adequate policies regarding drayage operations in intermodal terminals

Trucks in movement

Beton erzeugende Unternehmen sehen sich täglich vor die Aufgabe gestellt, für die Belieferung der Baustellen eine möglichst effiziente Tourenplanung - unter Berücksichtigung ihrer heterogenen Fahrzeugflotte - zu erstellen. Da der Betonbedarf einer Baustelle die Kapazität eines einzelnen Fahrzeuges übersteigt, muss in der Regel jede Baustelle mehrmals hintereinander mit Beton beliefert werden. Das Planungsproblem ergibt sich nun insbesondere daraus, dass sich aufeinander folgenden Lieferungen nicht überschneiden dürfen, da nicht mehrere Fahrzeuge gleichzeitig entladen werden können. Eventuell entstehenden Lücken zwischen aufeinanderfolgenden Lieferungen jedoch sollten möglichst kurz gehalten werden. Im Rahmen dieser Dissertation werden mehrere Methoden besprochen, mit Hilfe derer eingangs erwähntes Tourenplanungsproblem gelöst werden kann. Die angewendeten Konzepte basieren auf exakten Verfahren, Heuristiken, Metaheuristiken, sowie hybriden Ansätzen. Ein exaktes Modell, beruhend auf einer Erweiterung des klassischen Vehicle Routing Problems (VRP, Tourenplanungsproblem) wurde entwickelt. Allerdings lässt sich die daraus resultierende Formulierung nur für äußerst kleine Instanzen exakt lösen. In der Praxis hingegen, ist dieser Ansatz aufgrund der zu langen Rechenzeiten und des enormen Rechenaufwandes nicht sinnvoll anwendbar. Daher wurde ein von Local Branching (LB) inspiriertes Verfahren konzipiert. Dieser integrativ hybride Ansatz wendet zusätzlich Nachbarschaftstrukturen, wie sie auch bei Variable Neighborhood Search (VNS) angewendet werden, kombiniert an. Darüber hinaus wurden valid inequalities für eine Verbesserung der unteren Schranken herangezogen. Ein weiterer Ansatz beruht auf einer Formulierung für multi-commodity network flow Problemen (MCNF). Anstatt einer globalen Sicht auf das Problem an sich, werden in diesem Zusammenhang nur ausgewählte Subbereiche näher betrachtet. So genannte Muster werden für alle BestellungenCompanies in the concrete industry are facing the following scheduling problem on a daily basis: concrete produced at several plants has to be delivered at customers' construction sites using a heterogeneous fleet of vehicles in a timely, but cost-effective manner. As the ordered quantity of concrete typically exceeds the capacity of a single vehicle several deliveries need to be scheduled to fulfill an order. The deliveries cannot overlap and the time between consecutive deliveries has to be small. This thesis presents a broad range of different ways on how to solve the problem stated above. Various solution methods based on exact, heuristic, meta-heuristic and hybrid approaches have been developed. Exact methods based on a formulation the so called VRP° (a Split Delivery Multi Depot Heterogeneous Vehicle Routing Problem with Time Windows) have been implemented. The resulting problem formulation can be solved to optimality for very small instances. For real-world-sized instances however, even with a steady increase in computational power, just to ``to MIP'' is not the way to success. Hence an algorithm, which controls the solution process of the embedded MIP-formulation, has been developed in order to tackler larger problem instances. This \emph{integrative hybrid} approach is based on Local Branching (LB) which itself is guided by means of Variable Neighborhood Search (VNS). Attention has also been paid to the development of valid inequalities and cuts in order to improve the quality of lower bounds. Another approach has been developed, which is based on a multi-commodity network flow model (MCNF) formulation. Rather than having a comprehensive view on the problem only subparts are considered and solved to optimality. So called \emph{patterns} (options on how orders could be satisfied) are generated heuristically and serve as an input for the MCNF. Given on a set of input pattern it is possible to solve the problem to optimality. Moreover the entir

Addressing freight imbalance in the truckload trucking industry through hierarchical planning.

Freight imbalance is a problem that negatively affects drivers and carriers within the truckload trucking industry. One result of this problem is that the industry experiences high annual driver turnover, exceeding 130% annually. The turnover can be attributed in part to driver dissatisfaction due to the inability of the carriers to provide regular driving tours as a result of freight imbalance. However, due to the complexity of the imbalance, carriers have difficulty combating the problem. This dissertation examines three problems addressing freight imbalance from a hierarchical planning perspective. The Weekend Draying Problem focuses is an operational planning approach for addressing weekend truckload dispatching. The application of this methodology to a nationwide trucking network reveals that a carrier can experience significant customer service improvements while at the same time meeting the needs and expectations of their drivers. As a result, more regular driving tours can be established. The Driver Domicile Problem uses tactical planning to examine nationwide driver recruitment strategies. With driver turnover and driver retention imposing significant burdens on the truckload trucking industry, the proposed strategy reveals key locations where a potential driver base could be recruited that would improve the carrier\u27s ability to provide the drivers with more regular tours and frequent get home opportunities. Results highlight which factors contribute to the best design of a nationwide domicile plan. The Distribution Center Location Problem is a strategic plan for the design of various sized distribution networks that minimize trucking costs without affecting delivery requirements. Whereas historical design focused on time and distance minimization, these networks address freight imbalance by focusing on cost minimization. Examination and analysis of these problems is conducted through discrete event system simulation, computer modeling, and mathematical programming. Outcomes from the research of these problems are industrially relevant. The application of these methodologies will assist the truckload trucking carriers in dealing with inherent freight imbalance issues and helping them overcome many challenges they face. Collectively this dissertation demonstrates ways to address freight imbalance both in the short term planning horizon and the long term planning horizon

Alternative leistungselektronische Schaltungskonzepte im PKW-Innenraum: Entwurf, Optimierung und Bewertung

Elektronische und elektrische Systeme stellen seit einigen Jahren einen zunehmenden Anteil an den Gesamtproduktionskosten von Personenkraftfahrzeugen. Laut Prognosen wird sich diese Entwicklung zwar abschwächen, jedoch wird der Wertschöpfungsanteil der Elektronik am Fahrzeug weiter zunehmen. Die hier vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit leistungselektronischen Subsystemen in PKW, die aufgrund der benötigten Chipfläche der Halbleiter kostenintensiv sind. Ziel der Arbeit ist es, Strukturen zu entwickeln und zu untersuchen, die es ermöglichen, mehrere Verbraucher in einer solchen Struktur zu betreiben und dadurch Leistungshalbleiter einzusparen. In einer Analyse werden die derzeitige Struktur der Verbraucher im Fahrzeug, die dazugehö-rige Elektronik und die zeitlichen Abhängigkeiten der Verbraucher untereinander dargestellt. Die Analyse kommt zu dem Schluss, dass die Verbraucher im Fahrzeug auf den jeweiligen Einsatzzweck hin optimiert sind. Dadurch sind sie kostengünstig und einfach aufgebaut. Ge-meinsamkeiten, die für eine Vereinheitlichung der Leistungselektronik genutzt werden kön-nen, können unter Beachtung der betrachteten Systeme gefunden werden. Daraus werden Anforderungen an alternative leistungselektronische Strukturen formuliert. In der Arbeit werden zwei leistungselektronische Schaltungen untersucht, die den Forderun-gen nach einer Einsparung von Leistungshalbleitern gerecht werden. Bei der matrixförmigen Vernetzungsschaltung sind die Versorgungsleitungen in Zeilen und Spalten angeordnet, zwi-schen denen die Verbraucher angeschlossen sind. Bei der linearen Vernetzungsschaltung be-nutzen alle an einer Struktur angeschlossenen Verbraucher teilweise eine gemeinsame und eine individuelle Leistungselektronik. Dabei wird ein geringerer Vernetzungsgrad erreicht. Bei der matrixförmigen Vernetzungsschaltung wird ein hoher Vernetzungsgrad erzielt. Hier-bei kann eine Vielzahl von Verbrauchern mit vergleichsweise wenig Leistungselektronik be-trieben werden. Der hohe Vernetzungsgrad hat Bedingungen an die Anordnung der in der Struktur befindlichen Verbraucher zur Folge, die es nur bei kleinen Strukturen ermöglichen ohne Hilfsmittel eine optimale Struktur zu entwerfen. Für größere Strukturen werden Me-thoden benötigt, um die Anordnung der Verbraucher so zu gestalten, dass die Bedingungen an den gleichzeitigen Betrieb in der Applikation erfüllt werden können. Diese Aufgabe entspricht dem mathematischen Problemkreis der kombinatorischen Optimierung. Als Lösungsmethoden werden die Ganzzahlige Lineare Programmierung, die in jedem Fall ein exaktes Ergebnis er-reicht, und Genetische Algorithmen verwendet, die auch bei sehr großen Strukturen ein opti-miertes Ergebnis erzielen können. Die Genetischen Algorithmen werden in dieser Arbeit auf das Problem und dessen Darstellung angepasst, und die Ergebnisse der Optimierung mit de-nen der exakten Verfahren verglichen. Ergebnisse zeigen, dass die auf die Problemstellung angepassten Genetischen Algorithmen mit hoher Sicherheit das globale Optimum finden. Es werden matrixförmige und lineare Strukturen für eine Sitzsteuerung und eine Klappen-verstellung einer Klimaanlage entworfen, mit den beschriebenen Methoden optimiert und nachfolgend bewertet. In der Bewertung wird gezeigt, dass die entworfenen alternativen Strukturen den konventionellen teilweise überlegen sind und je nach elektronischem System zu einer deutlichen Kosteneinsparung führen können. In den untersuchten Systemen hat sich die lineare Struktur als besonders vorteilhaft herausgestellt

Alternative leistungselektronische Schaltungskonzepte im PKW-Innenraum: Entwurf, Optimierung und Bewertung

Elektronische und elektrische Systeme stellen seit einigen Jahren einen zunehmenden Anteil an den Gesamtproduktionskosten von Personenkraftfahrzeugen. Laut Prognosen wird sich diese Entwicklung zwar abschwächen, jedoch wird der Wertschöpfungsanteil der Elektronik am Fahrzeug weiter zunehmen. Die hier vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit leistungselektronischen Subsystemen in PKW, die aufgrund der benötigten Chipfläche der Halbleiter kostenintensiv sind. Ziel der Arbeit ist es, Strukturen zu entwickeln und zu untersuchen, die es ermöglichen, mehrere Verbraucher in einer solchen Struktur zu betreiben und dadurch Leistungshalbleiter einzusparen. In einer Analyse werden die derzeitige Struktur der Verbraucher im Fahrzeug, die dazugehö-rige Elektronik und die zeitlichen Abhängigkeiten der Verbraucher untereinander dargestellt. Die Analyse kommt zu dem Schluss, dass die Verbraucher im Fahrzeug auf den jeweiligen Einsatzzweck hin optimiert sind. Dadurch sind sie kostengünstig und einfach aufgebaut. Ge-meinsamkeiten, die für eine Vereinheitlichung der Leistungselektronik genutzt werden kön-nen, können unter Beachtung der betrachteten Systeme gefunden werden. Daraus werden Anforderungen an alternative leistungselektronische Strukturen formuliert. In der Arbeit werden zwei leistungselektronische Schaltungen untersucht, die den Forderun-gen nach einer Einsparung von Leistungshalbleitern gerecht werden. Bei der matrixförmigen Vernetzungsschaltung sind die Versorgungsleitungen in Zeilen und Spalten angeordnet, zwi-schen denen die Verbraucher angeschlossen sind. Bei der linearen Vernetzungsschaltung be-nutzen alle an einer Struktur angeschlossenen Verbraucher teilweise eine gemeinsame und eine individuelle Leistungselektronik. Dabei wird ein geringerer Vernetzungsgrad erreicht. Bei der matrixförmigen Vernetzungsschaltung wird ein hoher Vernetzungsgrad erzielt. Hier-bei kann eine Vielzahl von Verbrauchern mit vergleichsweise wenig Leistungselektronik be-trieben werden. Der hohe Vernetzungsgrad hat Bedingungen an die Anordnung der in der Struktur befindlichen Verbraucher zur Folge, die es nur bei kleinen Strukturen ermöglichen ohne Hilfsmittel eine optimale Struktur zu entwerfen. Für größere Strukturen werden Me-thoden benötigt, um die Anordnung der Verbraucher so zu gestalten, dass die Bedingungen an den gleichzeitigen Betrieb in der Applikation erfüllt werden können. Diese Aufgabe entspricht dem mathematischen Problemkreis der kombinatorischen Optimierung. Als Lösungsmethoden werden die Ganzzahlige Lineare Programmierung, die in jedem Fall ein exaktes Ergebnis er-reicht, und Genetische Algorithmen verwendet, die auch bei sehr großen Strukturen ein opti-miertes Ergebnis erzielen können. Die Genetischen Algorithmen werden in dieser Arbeit auf das Problem und dessen Darstellung angepasst, und die Ergebnisse der Optimierung mit de-nen der exakten Verfahren verglichen. Ergebnisse zeigen, dass die auf die Problemstellung angepassten Genetischen Algorithmen mit hoher Sicherheit das globale Optimum finden. Es werden matrixförmige und lineare Strukturen für eine Sitzsteuerung und eine Klappen-verstellung einer Klimaanlage entworfen, mit den beschriebenen Methoden optimiert und nachfolgend bewertet. In der Bewertung wird gezeigt, dass die entworfenen alternativen Strukturen den konventionellen teilweise überlegen sind und je nach elektronischem System zu einer deutlichen Kosteneinsparung führen können. In den untersuchten Systemen hat sich die lineare Struktur als besonders vorteilhaft herausgestellt