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Dr.-Ing. Matthias Stickel

FB Logistiksysteme


Veröffentlichungen
Titel Bild Quelle Kurzbeschreibung

Wissenschaftliche Berichte des Institutes für Fördertechnik und Logistiksysteme der Universität Karlsruhe (TH), Band 69, Universitätsverlag Karlsruhe: Karlsruhe, 2006

In dieser Arbeit werden zwei Verfahren zur operativen Planung und Steuerung von Crossdocking-Zentren entwickelt und bewertet. Ausgangspunkt ist eine umfassende Untersuchung der operativen logistischen Prozesse im Rahmen der Distributionstechnik Crossdocking, bei der die An- und Auslieferungen zeitlich und mengenmäßig so koordiniert werden müssen, so dass die ankommenden Waren direkt nach dem Eingang umsortiert und kundenbezogen auf die ausliefernden Transportmittel geladen werden können. Die Aufarbeitung der wissenschaftlichen Literatur hat ergeben, dass bisherige Arbeiten sich entweder mit strategischen Fragestellungen beschäftigen oder nur Lösungen zu operativen Teilproblemen bieten, wobei Abhängigkeiten mit vor- und nachgelagerten Prozessen vernachlässigt werden. Schwerpunkt dieser Arbeit ist eine Modellierung aller planungsrelevanten Prozesse mit dem Ziel, eine effiziente und kostengünstige Warendistribution im Sinne des Supply Chain Managements zu erreichen. Besondere Aufmerksamkeit erhalten dabei Aspekte von Logistik-Kooperationen, da diese Art und Umfang der verfügbaren Informationen und die Umsetzbarkeit der getroffenen Entscheidungen beeinflussen. Weiterhin wird erläutert, wie externe Logistikdienstleister zur Steuerung von Crossdocking-Zentren eingesetzt werden können und es werden zwei Planungsszenarien definiert. In der vorliegenden Arbeit werden daraus ein zentral-hierarchischer und ein dezentral-heterarchischer Planungsansatz abgeleitet. Im zentral-hierarchischen Verfahren werden alle planungsrelevanten Prozesse in einem einzigen gemischt-ganzzahligen linearen Programm modelliert. Diese umfassen die Abholung der Waren von den Lieferanten, den interne Warenumschlag sowie die Distribution der Waren zu den Kunden. Dabei ist das Ziel, eine kostenminimale Lösung mittels des Lösungsverfahrens Branch-and-Bound zu ermitteln. Im dezentral-heterarchischen Verfahren wird die Torbelegungsplanung am Crossdocking-Zentrum als Schnittstelle dezentraler Planungsbereiche identifiziert und als Ressourcenallokationsproblem interpretiert. Dieses wird mit Hilfe eines Vickrey-Clarke-Groves-Mechanismus} gelöst, indem Zeitfenster an den Abfertigungstoren mittels einer kombinatorischen Auktion alloziert werden. Dabei entsteht das ganzzahlige lineare Optimierungsproblem der Winner Determination, das ebenfalls mit Hilfe des Verfahrens Branch-and-Bound gelöst wird. Für die Evaluierung beider Verfahren hinsichtlich ihrer Leistungs- und Einsatzfähigkeit im operativen Bereich werden umfangreiche Testdaten erzeugt, um auch weitere Arbeiten zu diesem Thema vergleichbar machen zu können. Die Experimente zeigen, dass das zentral-hierarchische Verfahren nur begrenzt zur Planung operativer Prozesse eingesetzt werden kann. Die Problemkomplexität nimmt sehr schnell stark zu, so dass sehr lange Rechenzeiten benötigt werden. Im Gegensatz dazu erweist sich die Anwendung kombinatorischer Auktionen als sehr erfolgreich und das dezentral-heterarchische Verfahren kann zur operativen Planung und Steuerung von CDZ eingesetzt werden. Hierdurch lassen sich die operativen Kosten in der Tourenplanung deutlich senken und es wird ein reibungsloser Ablauf der logistischen Prozesse im Crossdocking-Zentrum ermöglicht. Diese Dissertation leistet damit einen Beitrag, die Schwierigkeiten der operativen Planung und Steuerung von Crossdocking-Zentren zu überwinden, damit es Unternehmen möglich ist, die Potenziale dieser Distributionstechnik besser ausschöpfen zu können.

2. Fachkolloquium der WGTL, Tagungsbeiträge, Hrsg.: Hans-Georg Marquardt, Selbstverlag der Technischen Universität Dresden, 2006, S.145-158

Das operative Torbelegungsproblem (TBP) z.B. an einem Distributions- oder Crossdocking-Zentrum ist ein logistisches Problem, bei dem es gilt, an- und abfahrende Fahrzeuge zeitlich und räumlich so auf die Warenein- und -ausgangstore zu verteilen, dass eine möglichst kostengünstige Abfertigung ermöglicht wird. Bisherige Arbeiten, die sich mit dem TBP beschäftigen lassen Aspekte der Kooperation außer Acht. Dieser Beitrag stellt ein Verfahren vor, durch das der Nachteil einseitig optimaler Torbelegungen überwunden werden kann. Dabei wird auf das Mittel der kombinatorischen Auktionen zurückgegriffen und das TBP als Allokationsproblem modelliert bei dem Frachtführer um Bündel konsekutiver Einheitszeitintervalle an den Toren konkurrieren. Mittels eines Vickrey-Clarke-Groves-Mechanismus wird einerseits die Anreizkompatibilität als auch die individuelle Rationalität des Auktionsverfahrens sichergestellt. Das Verfahren wurde in ILOG OPL Studio 3.6.1 implementiert und die durch Testdaten gewonnenen Ergebnisse zeigen, dass die Laufzeiten gering genug sind, um das Verfahren für die operative (kurzfristige) Planung einzusetzen und so transportlogistische Prozesse für alle Beteiligten wirtschaftlicher zu gestalten.
Selected Papers of the 2005 International Conference on Operations Research, Bremen, 2005: Gesellschaft für Operations Research (GOR), Springer, Berlin. Accepted for publication. Crossdocking terminals are transhipment facilities without stock, for the rapid consolidation and shipment of products. The difference to traditional distribution centers is the complete elimination of all storage functions. In consequence of this elimination the incoming and outgoing shipments have to be exactly coordinated to achieve a transshipment operation at minimum cost. This paper describes a mixed-integer model for a centralized optimal control policy for crossdocking facilities, which takes into account the shipments of goods to the crossdocking terminal, the transfers inside the terminal as well as the shipments to the customers. A Branch-and-Bound algorithm has been applied to obtain an exact solution for the optimization model which is tested on different data sets. The results show that an exact solution can be obtained for small instances. Finally, the results for a decomposed model are presented. The decomposition yields faster results for larger instances and therefore is more applicable in practice.
Advanced OR and AI Methods in Transportation, Hrsg.: Andzej Jaskiewics, Mariusz Kaczmarek, Jacek Zak, Marek, Kubiak, Publishin House of Poznan University of Technology, 2005, S.780-786 This paper presents a new instance of the Vehicle Routing Problem with Time Windows (VRPTW) with regard to traffic forecasting and traffic congestion probabilities (VRPTWTP). Traffic prognosis is integrated by calculating time-dependent journey times, which rely on both the prognosis data for the anticipated traffic demand of the roadsection considered at a certain time and the probability of the occurrence of a traffic congestion.
While computing tractability of the Mixed-Integer-Program increases, significant improvements regarding delivery accuracy and vehicle utilization can be obtained. This research was achieved within the project OVID, launched by the German Ministry of Research and Education.
Urban Transport XI, Editors. C.A. Brebbia and L.C. Wadhwa, WIT Press, 2005, S.601-607 In the context of research project MOSCA, promoted by the European Union, a prototype of a web-based support tool (web-portal) was developed. It's purpose was to improve communication and coordination between participants of the traffic system. These participants were divided into two segments: the supply-side and the demand-side. The supply-side consists of cities and municipalities which "supply" the traffic infrastructure. On the other hand, the senders and receivers of goods (companies, stores) use ("demand") this traffic infrastructure. The starting point is the rising extent of utilization of the traffic system in urban areas, which today already reaches its capacity limits. In order to work against this, the city of Lugano in Switzerland, examined whether it is meaningful to limit the entry of trucks into the city. Only vehicles that can show proof of an existing parking bay will be granted admission to the city center. Thereby the possibility of dynamic pricing of parking areas and the assignment of parking bays by means of auctions were investigated. The suggested web-portal represents a technical possibility to implement such an access restriction. By publishing information of open capacities, all participants are enabled to realize more efficient plans of city-logistic activities in dense populated areas, since these information can be used in logistic planning algorithms.
Experiences from the Future, Hrsg. Kai Mertins und Markus Rabe, Fraunhofer IRB-Verlag, 2004, S.65-75 Das Verkehrsaufkommen in Deutschland wächst stetig. Gleichzeitig wächst die damit verbundene Stochastik bezüglich der realisierbaren Transportzeiten. Herkömmliche Planungsverfahren erfassen diese Schwankungen nicht. Diese Vereinfachung verhindert einen kostenoptimalen Ablauf logistischer Prozesse. Im Rahmen des Verbundprojektes OVID wird ein Verkehrsmodell zur kurz- und mittelfristigen Verkehrsaufkommensprognose erstellt. Um den Nachteil der Nichtbeachtung kurzfristiger Verkehrsänderungen zu quantifizieren wurde eine Simulationsstudie eines bestandslosen Warenumschlagsterminals (Crossdocking Point) durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen, dass es, besonders in Anbetracht der für das 2015 prognostizierten Verkehrsaufkommenssteigerung, zwingend nötig ist, neue Planungs und Steuerungsverfahren zu entwickeln. Das vorgestellte Simulationsmodell wird dabei als erster Schritt für ein vorrausschauendes simulationsbasiertes Planungstool angesehen.
Experiences from the Future, Hrsg. Kai Mertins und Markus Rabe, Fraunhofer IRB-Verlag, 2004, S.397-407