Synchronisierte Planung interdependenter Ressourcen in der Transportlogistik

• Antragsteller: Professor Dr. Stefan Irnich
• Fachliche Zuordnung: Accounting und Finance
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 255380381

Ziel des Vorhabens ist es, aufbauend auf eigenen Vorarbeiten, die Forschung auf dem Gebiet der Modellierung und der exakten und heuristischen Lösung von Routenplanungsproblemen in der Transportlogistik bei Vorliegen mehrfacher Synchronisationsbedingungen (RPMS) voranzutreiben.Beim Grundproblem der Routenplanung ist eine Menge von Transportaufträgen gegeben. Ein Transportauftrag besteht darin, eine bestimmte Menge eines Gutes an einen bestimmten Kunden(ort) zu liefern. Hierfür steht eine Flotte von Fahrzeugen mit begrenzter Ladekapazität zur Verfügung. Das Problem besteht darin, einen kostenminimalen Routenplan zu erstellen, d.h. Transportaufträge zu Gruppen zusammenzufassen, die jeweils von einem Fahrzeug ausgeführt werden, und die Ausführungsreihenfolge der Aufträge jeder Gruppe festzulegen, so daß die gesamte zu fahrende Strecke oder die Anzahl der eingesetzten Fahrzeuge minimiert wird.RPMS zeichnen sich dadurch aus, daß die zur Erfüllung der Transportaufträge verfügbaren Ressourcen, also Fahrzeuge, Fahrer und Ladegefäße, gegenseitige Abhängigkeiten aufweisen und ihr Einsatz in mehrfacher Hinsicht zu synchronisieren ist: Neben der Abstimmung, welche Ressource(n) welchen Transportauftrag ausführen soll(en), gibt es bei RPMS Synchronisationsbedingungen zeitlicher, räumlicher und ladungsbezogener Art.Probleme der Routenplanung werden seit Jahren intensiv wissenschaftlich untersucht. Ein Grund für diese anhaltende Forschungstätigkeit ist die mathematische und informatorische Herausforderung, die Routenplanungsprobleme darstellen. Ein anderer Grund ist die große praktische Bedeutung der Routenplanung. RPMS jedoch wurden von der Forschung bislang vernachlässigt. Eine Hauptursache hierfür ist, daß eine bloße Synchronisation hinsichtlich der Auftragsausführung keine Abhängigkeiten zwischen Ressourcen erzeugt, aber mehrfache Synchronisationsanforderungen zu einer vielfachen und verzwickten gegenseitigen Interdependenz zwischen den Ressourcen führen, die sich algorithmisch nicht leicht handhaben läßt.Anwendungsfälle von RPMS finden sich u.a. bei der Lebensmitteldistribution, der Disposition von mobilem Pflegepersonal sowie bei multimodalen Verkehren im Bereich Sammelgut, Paketdienst und City-Logistik.Zur Lösung von Routenplanungsproblemen kommen einerseits exakte Verfahren der diskreten Optimierung, andererseits Heuristiken und Metaheuristiken zum Einsatz. Letztere garantieren nicht das Auffinden optimaler Lösungen, werden aber benutzt, weil Probleminstanzen praxisrelevanter Größe noch nicht zuverlässig in vertretbarer Zeit exakt gelöst werden können. Deshalb sind als Arbeitsergebnisse des Vorhabens geplant:- Eine Implementierung einer generischen Heuristik für allgemeine RPMS- Eine Implementierung eines exakten Lösungsverfahrens für allgemeine RPMS- Theoretische, im mathematischen Sinne bewiesene und empirische, statistisch validierte Aussagen über die Leistungsfähigkeit der Verfahren für die Lösung unterschiedlicher RPMS

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen