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Über dieses Buch

Für Unternehmen bringt die zunehmende Auslagerung von Produktionsleistungen sowie die Expansion auf neue Märkte einen erheblichen Anstieg der Transportleistung mit sich. Die methodische Unterstützung von Entscheidungen hinsichtlich Standortwahl, Güterflüssen und Tourenplanung ist ein wichtiger Baustein zum Erhalt der Wettbewerbsfähigkeit in komplexen Wertschöpfungsnetzwerken. Dieses Buch beschreibt Modelle zur Planung von Logistiknetzwerken und stellt praxisrelevante Methoden zu ihrer Lösung vor. Es schließt damit die Lücke zwischen einführenden Lehrbüchern des Operations Research sowie des Logistikmanagements und forschungsnahen Standardwerken der Logistikplanung.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Grundlagen

Frontmatter

1. Modellierung von Logistiknetzwerken

Zusammenfassung
Für die Darstellung der Verfahren zur Konfiguration von Logistiknetzwerken sind eine Reihe grundlegender Begriffe und Zusammenhänge notwendig, die in Teil 1 des Buches in den Kapiteln 1‐4 vermittelt werden.
  • In diesem Kapitel werden die Grundbegriffe der Netzwerktheorie vorgestellt und dargelegt, wie ein Logistiknetzwerk als ein System von Knoten und Kanten modelliert werden kann. Es schließt sich eine Diskussion der Bewertungen in Netzwerken sowie deren Implikationen für die Lösbarkeit von Netzwerkmodellen an.
  • In Kapitel 2 wird das Baumkonzept als ein erstes Grundgerüst für die Netzwerkmodellierung eingeführt. Internet‐Backbones und Versorgungsnetze sind Fragestellungen, die sich geeignet mithilfe von Bäumen abbilden lassen. Deren effiziente Auslegung ist durch das Konstrukt der minimalen aufspannenden Bäume und deren Erweiterungen darstellbar.
Dirk Mattfeld, Richard Vahrenkamp

2. Bäume und Baumalgorithmen

Zusammenfassung
Unter der Vielzahl möglicher Netzwerkkonfigurationen soll hier die spezielle Netzwerkstruktur des Baums diskutiert werden. Diese Struktur zeichnet sich dadurch aus, mit minimaler Anzahl von Kanten gerade noch einen Zusammenhang unter den Knoten zu garantieren. Zur kostenminimalen Auslegung einer Infrastruktur (Straßen, Internet‐Backbones, Telefonnetze, Versorgungsleitungen) spielen Bäume daher eine besondere Rolle. Ein Baum enthält wegen seines Zusammenhangs insbesondere keinen isolierten Knoten und auch keinen Zyklus, da in einem Zyklus stets eine Kante entfernt werden kann, ohne den Zusammenhang zu unterbrechen. Besitzt ein Netzwerk N=(V,E) mehrere Zusammenhangskomponenten und ist jede Zusammenhangskomponente ein Baum, so heißt das Netzwerk ein Wald. In einem Baum werden Knoten mit Grad eins als Blätter bezeichnet. Beispiele für ungerichtete Bäume enthält Abbildung 2‐1.
Dirk Mattfeld, Richard Vahrenkamp

3. Algorithmen und Datenstrukturen für Netzwerke

Zusammenfassung
Im vorangegangenen Kapitel haben wir Algorithmen für zunehmend restriktive Problemstellungen formuliert. Haben wir anfangs lediglich einen möglichen aufspannenden Baum in einem Netzwerk generiert, so waren wir im nächsten Schritt bereits am Auffinden des kürzesten aufspannenden Baums interessiert. Zur Lösung dieser Fragestellung war die Sortierung der Kanten des Netzwerks nach ihrer aufsteigenden Bewertung notwendig. Schließlich haben wir die Fragestellung um einen maximal möglichen Knotengrad je Knoten erweitert. Das abgewandelte KAB Verfahren liefert uns lediglich eine Anfangslösung, die wir im Rahmen einer Heuristik in ein lokales Minimum hin verbessern können. Das Auffinden der optimalen Lösung würde eine Enumeration aller möglichen Lösungen voraussetzen.
Dirk Mattfeld, Richard Vahrenkamp

4. Kürzeste Wege in Netzwerken

Zusammenfassung
In zusammenhängenden bewerteten Netzwerken können im Allgemeinen verschiedene Wege zwischen zwei Knoten durchlaufen werden. Gefragt wird hier nach dem kürzesten dieser Wege. Für Logistiksysteme ist diese Fragestellung besonders relevant, wenn es um die effiziente Auslegung von Distributionssystemen geht und dafür die kürzesten oder die schnellsten Fahrtrouten in Transportsystemen gesucht werden müssen.
Dirk Mattfeld, Richard Vahrenkamp

Standorte

Frontmatter

5. Modelle und Standortwahl

Zusammenfassung
Für die Planung von Distributionssystemen werden die Produktionsstandorte und Nachschublager mit der Kundennachfrage zu koordiniert und so die Warenströme effizient zu den Kunden zu leiten. Die von der Wettbewerbslage bestimmte Geschwindigkeit der Kundenbelieferung und die regionale Verteilung
  • der Kundennachfrage,
  • der Produktionsstandorte und Nachschublager sowie
  • der Vertriebspunkte der Wettbewerber
im geographischen Raum geben damit die Struktur von Distributionssystemen vor. Der Planung für Distributionssysteme liegt ein geographischer Raum zugrunde, der mit einem Logistik‐Netzwerk wie folgt modelliert werden kann:
  • Die ganze Welt. Ein globales Distributionscenter ist zumeist am weltweit einzigen Produktionswerk angesiedelt und dient der Versorgung der Kunden weltweit.
  • Einen Großraum, wie Asien, Europa, Amerika. Großraum‐Distributionscenter dienen der zentralen Lagerung der Waren für den Großraum und versorgen die nationalen Distributionscentern mit Nachschub oder
  • Einzelne Länder, wie Deutschland (nationale Distributionscenter).
Dirk Mattfeld, Richard Vahrenkamp

6. Transport- und Zuordnungsmodelle

Zusammenfassung
Das in Kapitel 5.3 beschriebene Medianproblem minimiert die mit der Transportmenge gewichteten Distanzen zwischen dem Zentrallager und den gegebenen Kundenstandorten. Werden nun mehrere Lager berücksichtigt, so stellt sich ggf. die Frage nach der anteiligen Belieferung eines Kunden aus mehr als einem Lager. Mit dem Transportmodell werden Güterströme modelliert, die von verschiedenen Anbietern zu verschiedenen Nachfragern führen können. Die Standorte von Anbietern und Nachfragern werden in diesem Fall als gegeben angenommen.
Dirk Mattfeld, Richard Vahrenkamp

7. Hub-Konfigurationen in Paket- und Airline-Netzen

Zusammenfassung
Die Diskussion um die Konfiguration von Transportnetzen war in der Vergangenheit sehr stark von dem hierarchischen Ansatz geprägt, der seit den 60er Jahren entwickelt wurde und die Versorgung von Handelsketten‐Outlets über ein‐ oder mehrstufige Systeme von regional angesiedelten Lagerhäusern zum Ausgangspunkt hatte. In der Location Theory ging es daher darum, ausgehend von der räumlichen Verteilung der Nachfrage der Outlets, Anzahl und Verteilung von Zentral‐ und Regionallagern zu planen (vgl. Kapitel 5). Ausschlaggebend waren dafür die Zielgrößen der Kostenminimierung und der Marktabdeckung. Bei letzterem Ziel wurden auch die Standorte neu zu errichtender Outlets einbezogen. Mit dem Aufkommen von Paket‐ und Expressdiensten sowie der Deregulierung der Luftverkehrsmärkte in den USA entstand jedoch ein neuer Typ von Transportnetzen. Ging es bei der Konsumgüterdistribution um bodengebundene Verkehre und um die Verteilung von wenigen Werken zu vielen Outlets (wenige‐zu‐viele), so erfordern die auf dem Luftverkehr basierenden Transportnetze für Paketdienste und Passagiertransport die Verbindung von vielen Quellgebieten zu vielen Zielgebieten (viele‐zu‐viele Transportnetze).
Dirk Mattfeld, Richard Vahrenkamp

Tourenplanung

Frontmatter

8. Kantenorientierte Rundreisen

Zusammenfassung
Als Rundreiseprobleme werden Fragestellungen bezeichnet, die eine Rundreise durch ein Netzwerk beschreiben, dessen Kanten (i,j) mit Entfernungen d ij > 0 bewertet sind.
Die Instanzen der Rundreiseprobleme werden also zusätzlich zu den Knoten V und den Kanten E noch durch die Entfernungsmatrix D = ( d ij ) charakterisiert: N = (V,E,D).
Je nachdem, ob jede Kante mindestens einmal besucht werden soll oder jeder Knoten, unterscheidet man die kanten‐ von den knotenorientierten Rundreiseproblemen. In diesem Kapitel wenden wir uns den kantenorientierten Rundreisen zu. Den knotenorientierten Rundreisen ist dann das folgende Kapitel 9 gewidmet.
Dirk Mattfeld, Richard Vahrenkamp

9. Knotenorientierte Rundreisen

Zusammenfassung
Rundreiseprobleme durch die Knoten eines Netzwerkes werden als Probleme des Handlungsreisenden (Travelling Salesman Probleme) bezeichnet. Man geht von der Vorstellung aus, dass ein Handlungsreisender nacheinander eine fest vorgegebene Zahl von Städten zu besuchen hat und am Schluss seiner Reise wieder an seinen Ursprungsort zurückkehren möchte. Gefragt wird nach einer Reihenfolge der Städte, welche die Reiseentfernungen minimiert.
Dirk Mattfeld, Richard Vahrenkamp

10. Tourenplanung in der Auslieferung

Zusammenfassung
Obwohl vielseitig erforscht, stellt das Travelling Salesman Problem eine eher akademische Problemstellung dar, deren im vorigen Kapitel vorgestellten Lösungsverfahren nur unzureichend auf die Erfordernisse der Tourenplanung in der Praxis übertragbar sind. In diesem Kapitel betrachten wir die erweiterte Problemstellung der Tourenplanung, wie sie etwa für die Distributionslogistik relevant ist. Sie berücksichtigt eine Flotte von Fahrzeugen mit Kapazitätsbeschränkung, die eine Anzahl von Kundenorten mit einer Gütermenge von einem Depot aus beliefert. Es gilt nun Auslieferungstouren in Form von Rundreisen vom Depot so zu gestalten, dass unter Einhaltung aller Restriktionen (z. B. Anzahl der Fahrzeuge, Kapazität der Fahrzeuge, Zeitrestriktionen) die Gesamttransportdistanz minimiert wird.
Dirk Mattfeld, Richard Vahrenkamp

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