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2023 | Buch

Transportoptimierung im Ladungsträgernetzwerk der Zukunft

Quantitativer Vergleich verschiedener Steuerungsstrategien am Beispiel der Automobilindustrie

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Über dieses Buch

​Der Leerguttransportoptimierung als Teil der Inboundlogistik kommt die wichtige Aufgabe der bedarfs- und termingerechten Versorgung von Lieferanten mit wiederverwendbaren Ladungsträgern zu. Dadurch gewährleistet sie nicht nur eine reibungslose Teileversorgung, sondern kann auch einen signifikanten Beitrag zu einer effizienten und nachhaltigen Logistik im Ladungsträgernetzwerk der Zukunft leisten.

Die vorliegende Arbeit widmet sich der Problemstellung der Leerguttransportoptimierung aus mathematischer Sicht und verfolgt das Ziel der Bestimmung eines bedarfserfüllungsmaximalen und gleichzeitig transportkostenminimalen Transportplans unter Berücksichtigung von Leergutverfügbarkeiten, -bedarfen, Transportkosten und -laufzeiten. Dafür werden drei verschiedene Steuerungsstrategien für das Ladungsträgernetzwerk der Zukunft vorgestellt und spezifische Konstruktions- und Verbesserungsheuristiken entwickelt. Anhand der Ergebnisse einer experimentellen Performanceanalyse wird eine Empfehlung für eine Steuerungsstrategie samt geeigneten Lösungsverfahren zur Transportoptimierung im Ladungsträgernetzwerk der Zukunft gegeben, die die Ziele der Bedarfserfüllungsmaximierung sowie Transportkosten- und Emissionsausstoßminimierung bestmöglich vereinen.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter
Kapitel 1. Einleitung
Zusammenfassung
Die Transportlogistik befindet sich seit einigen Jahren in einem disruptiven Wandel, der die Branche nachhaltig verändern wird. Die resultierenden Herausforderungen und Chancen, gerade im Bereich der Leergutlogistik als Teil der Materiallogistik, werden im Rahmen dieser Arbeit analysiert und es werden Steuerungsstrategien für große Ladungsträgernetzwerke vorgestellt. Um eine Potentialanalyse und darauf basierende Empfehlung für die Transportoptimierung im Ladungsträgernetzwerk der Zukunft geben zu können, wird eine experimentelle Performanceanalyse für die eigens entwickelten Lösungsverfahren durchgeführt.
Nicolas Fredershausen
Kapitel 2. Einführung in die Problemstellung des Ladungsträgermanagements
Zusammenfassung
In diesem Kapitel wird die Problemstellung des Ladungsträgermanagements näher spezifiziert. Dabei werden im ersten Teil des Kapitels zunächst die fachlichen Grundlagen, beginnend mit der Einführung der für die Arbeit essentiellen Begriffe sowie der Abgrenzung dieser voneinander, gelegt. Anschließend werden die Einsatzmöglichkeiten von Ladungsträgern innerhalb der Transportlogistik beschrieben und das System der Ladungsträgerkreisläufe vorgestellt. Aufgrund der vielseitigen Einsetzbarkeit sowie dem unterschiedlichen Spezialisierungsgrad von Ladungsträgern erfolgt anschließend eine Systematisierung unter Verwendung eines morphologischen Kastens, bevor auf den Funktionsumfang eingegangen wird. Den Abschnitt schließend wird das Aufgaben- und Zielsystem des Ladungsträgermanagements vorgestellt. Im zweiten Teil des Kapitels werden die für die Arbeit relevanten Grundlagen aus dem Bereich des Operations Research erläutert. Im Rahmen dessen wird das der weiteren Ausführungen zugrunde liegende klassische Transportproblem samt der für die vorliegende Problemstellung relevanten Verallgemeinerungen formal und verbal beschrieben.
Nicolas Fredershausen
Kapitel 3. Ladungsträgersteuerung als zentrale Aufgabe der Inboundlogistik
Zusammenfassung
In diesem Kapitel wird die Problemstellung des Ladungsträgermanagements näher spezifiziert. Dabei werden im ersten Teil des Kapitels zunächst die fachlichen Grundlagen, beginnend mit der Einführung der für die Arbeit essentiellen Begriffe sowie der Abgrenzung dieser voneinander, gelegt. Anschließend werden die Einsatzmöglichkeiten von Ladungsträgern innerhalb der Transportlogistik beschrieben und das System der Ladungsträgerkreisläufe vorgestellt. Aufgrund der vielseitigen Einsetzbarkeit sowie dem unterschiedlichen Spezialisierungsgrad von Ladungsträgern erfolgt anschließend eine Systematisierung unter Verwendung eines morphologischen Kastens, bevor auf den Funktionsumfang eingegangen wird. Den Abschnitt schließend wird das Aufgaben- und Zielsystem des Ladungsträgermanagements vorgestellt. Im zweiten Teil des Kapitels werden die für die Arbeit relevanten Grundlagen aus dem Bereich des Operations Research erläutert. Im Rahmen dessen wird das der weiteren Ausführungen zugrunde liegende klassische Transportproblem samt der für die vorliegende Problemstellung relevanten Verallgemeinerungen formal und verbal beschrieben.
Nicolas Fredershausen
Kapitel 4. Stand der Forschung und Literaturüberblick
Zusammenfassung
In diesem Kapitel wird ein chronologischer Überblick über die relevante Literatur zu der in der Wissenschaft als Reusable Transport Item Problem bezeichneten Problemstellung gegeben. Ebenfalls werden angrenzende Forschungsgebiete aufgezeigt und auf eine Übertragbarkeit auf die vorliegende Problemstellung hin untersucht. Aufgrund der hohen Praxisrelevanz werden darüber hinaus die heutzutage in der Automobilindustrie im Einsatz befindlichen Lösungsansätze beschrieben. Basierend auf den Erkenntnissen aus Fachliteratur und Praxis sowie den Anforderungen aus Kapitel 3 wird der Forschungsgegenstand der Arbeit sowie der Gang der Forschung spezifiziert.
Nicolas Fredershausen
Kapitel 5. Vollgutsynchrone Leerguttransportoptimierung
Zusammenfassung
In diesem Kapitel wird der erste, im Rahmen der vorliegenden Arbeit entwickelte Ansatz der vollgutsynchronen Leerguttransportoptimierung am Beispiel der Automobilindustrie vorgestellt und die Systematik anhand eines vereinfachten Praxisbeispiels erklärt. Der Ansatz ist durch eine prozessuale Orientierung der Leerguttransporte an den Vollgutsendungen bzw. den zugehörigen -relationen gekennzeichnet. Die Besonderheiten dieser Steuerungsstrategie in Form der priorisierten Leergutbereitstellung durch das vollgutempfangende Werk finden bei der Modellierung eines gemischt-ganzzahligen linearen Programms Berücksichtigung. Aufgrund der NP-schwere des Problems in Kombination mit der Größe der zu lösenden Probleminstanzen wird anschließend eine einfache Konstruktionsheuristik zur schnellen Lösungskonstruktion vorgestellt.
Nicolas Fredershausen
Kapitel 6. Lieferantenzentrierte Leerguttransportoptimierung
Zusammenfassung
Dieses Kapitel befasst sich mit der lieferantenzentrierten Leerguttransportoptimierung, die sich durch eine vollständige Entkopplung von für Leer- und Vollguttransporte genutzter Relationen von der vollgutsynchronen Leerguttransportoptimierung unterscheidet. Stattdessen wird eine transportkostenbasierte Planung vorgenommen, im Rahmen derer eine hohe Auslastung der Transportmittel angestrebt wird. Auch für diesen Ansatz wird im Anschluss an die Beschreibung der Systematik ein mathematisches Modell vorgestellt, das neben einer vollgutunabhängigen, distanzminimalen Leergutversorgung auch eine Unterscheidung in Ganz- und Teilladungsverkehre berücksichtigt. In Anlehnung an die Struktur des vorangegangenen Kapitels wird ebenfalls ein heuristisches Lösungsverfahren entwickelt. Entgegen der dortigen monolithischen Herangehensweise wird eine zweistufige Konstruktions- und Verbesserungsheuristik präsentiert.
Nicolas Fredershausen
Kapitel 7. Werkszentrierte Leerguttransportoptimierung
Zusammenfassung
Gegenstand dieses Kapitels ist die Untersuchung der Möglichkeit von Ladungsträgertransporten im Zwischenwerksverkehr mit Güterzügen im Rahmen einer werkszentrierten Leerguttransportoptimierung. Auch die Systematik und Funktionsweise dieses Steuerungsansatzes wird zunächst beschrieben und anhand eines Beispiels veranschaulicht. Das Kapitel beinhaltet ebenfalls die Vorstellung einer geeigneten mathematischen Formulierung zur Optimierung der Ladungsträgertransporte. Schließlich werden eine eigenständig entwickelte dreistufige Konstruktionsheuristik sowie ein sich anschließendes lokales Suchverfahren präsentiert, mit Hilfe derer in der Regel gute Lösungen innerhalb einer aus der Praxis vorgegebenen Zeitspanne erzeugt werden können.
Nicolas Fredershausen
Kapitel 8. Experimentelle Performanceanalyse
Zusammenfassung
Dieses Kapitel befasst sich mit der Auswertung der Ergebnisse der in den vorangegangenen Kapiteln entwickelten Lösungsverfahren im Rahmen einer experimentellen Performanceanalyse. Grundlage hierfür bilden eigens erzeugte realitätsnahe Probleminstanzen für das Leerguttransportproblem, deren Generierung detailliert erläutert wird. Um eine bestmögliche Übertragbarkeit der Ergebnisse in die Praxis zu gewährleisten, wird ein Konzept zur Bewertung der Lösungen der Instanzen vorgestellt, das die komplexe Tarifstruktur des Gebietsspediteurwesens detailgetreu abbildet. Die Analyse der Performance der entwickelten Lösungsverfahren erfolgt anhand mehrerer Testsets mit unterschiedlicher Anzahl Netzwerkteilnehmer. Neben der Auswertung der Lösungszeit sowie der resultierenden Gesamtkosten des ermittelten Transportplans werden auch quantitative Auswertungen weiterer logistischer und ökologischer Kennzahlen vorgenommen. Anhand der Ergebnisse wird eine Empfehlung gegeben, welche Steuerungsstrategie für das Ladungsträgernetzwerk der Zukunft das größte Potential aufweist und mit welchem Lösungsverfahren gute Lösungen für das Leerguttransportproblem in annehmbarer Zeit erzeugt werden können. Abschließend werden die Auswirkungen einer verringerten Dimensionierung des Ladungsträgerpools auf die Gesamtkosten untersucht.
Nicolas Fredershausen
Kapitel 9. Zusammenfassung und Ausblick
Zusammenfassung
In diesem Kapitel werden die zentralen Inhalte und Erkenntnisse der Arbeit zusammengefasst. Ebenfalls wird in diesem Kapitel ein Ausblick auf Untersuchungsansätze und Fragestellungen gegeben, die Schwerpunkte der weiteren Forschung zur Transportoptimierung im Ladungsträgernetzwerk der Zukunft bilden sollten.
Nicolas Fredershausen
Backmatter
Metadaten
Titel
Transportoptimierung im Ladungsträgernetzwerk der Zukunft
verfasst von
Nicolas Fredershausen
Copyright-Jahr
2023
Electronic ISBN
978-3-658-43194-5
Print ISBN
978-3-658-43193-8
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-658-43194-5

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