A planning method for the integrated production and outbound distribution scheduling problem
Final Report Abstract
Die Wettbewerbssituation auf den globalen Märkten zwingt Unternehmen zu einer Fokussierung auf die eigenen Kernkompetenzen und die Zusammenarbeit mit spezialisierten Partnern in einer Supply Chain (SC). Durch die unterschiedlichen und häufig konträren Ziele dieser Partner werden Prozesse unternehmensintern optimiert. Durch dieses Verhalten entsteht aus übergeordneter Sicht kein optimales Planungsergebnis für die gesamte SC. Mit Hilfe der integrierten Planung als Instrument des Supply Chain Management ist es möglich, eine unternehmensübergreifende Verbesserung im Sinne der gesamten Lieferkette zu erreichen. Ziel dieses Forschungsvorhabens war die Entwicklung und Bewertung einer Planungsmethode, die für den betrachteten Ausschnitt der Lieferkette eine hohe Integration der beiden Teilprobleme aufweist. Dabei wird auf den Bereich der Produktionsplanung und den anschließenden überbetrieblichen Transport zu verschiedenen Zielen fokussiert. Zur Erreichung dieses Ziels wurden zwei voneinander unabhängige Entwicklungsrichtungen verfolgt und mehrere Teilziele definiert. Das erste Teilziel bestand in der Entwicklung eines Basismodells, anhand dessen das zu entwickelnde Lösungsverfahren evaluiert und hinsichtlich seiner Leistungsfähigkeit mit Vergleichsverfahren beurteilt werden konnte. Dieses Teilziel wurde zusammen mit weiteren Nebenzielen erreicht. Bei diesen Nebenzielen handelte es sich um Lücken im aktuellen Stand der Forschung, die im Zuge der Arbeiten zunächst identifiziert und anschließend geschlossen werden konnten. Konkret beinhalteten diese Nebenziele die Entwicklung eines Zielsystems sowie eines Repräsentationsschemas und eines Standardproblems für das IPODS-Problem. Weiterhin konnte ein Überblick über Lösungsverfahren erstellt werden. Die Ergebnisse dieses Forschungsprojekts gehen somit weit über die Entwicklung und Evaluation eines integrierten Lösungsverfahrens hinaus. Bei den Entwicklungsrichtungen handelte es sich einerseits um den Einsatz eines evolutionären Algorithmus und andererseits um eine neue Strukturierung des Lösungsprozesses durch eine mehrstufige Dekomposition und Integration unter Verwendung bereits existierender Methoden. Die Anwendung evolutionärer Algorithmen stellt die erste Richtung bei der Entwicklung einer integrierten Planungsmethode dar. Ausgehend von einer Startlösung, für deren Erzeugung bekannte Verfahren aus der Produktions- und Transportplanung eingesetzt werden, generiert und optimiert der evolutionäre Algorithmus alternative Lösungsvarianten unter Berücksichtigung der Restriktionen beider Teilprobleme. Zur Bewertung der generierten Lösungsvarianten wird eine Bewertungsfunktion auf Kostenbasis formuliert. Im Zuge der Evaluation hat sich herausgestellt, dass die auf diese Weise ermittelten Ergebnisse den konventionellen Lösungsverfahren hinsichtlich ihrer Leistungsfähigkeit in nichts nachstehen. Die zweite Entwicklungsrichtung war durch eine mehrstufige Dekomposition und Integration der Teilprobleme Produktions- und Transportplanung sowie eine neue Strukturierung des Planungsprozesses gekennzeichnet. Dazu wurde zunächst ein MSDI-Framework entwickelt, das eine allgemeine Vorgehensweise beschreibt. Im Anschluss wurde auf dieser Basis das MSDI-Lösungsverfahren abgeleitet und anhand eines Leistungsvergleiches mit existierenden Lösungsverfahren am erweiterten Basismodells evaluiert. Im Leistungsvergleich konnte nachgewiesen werden, dass die Mehrkosten der Vergleichsverfahren gegenüber dem MSDI-Lösungsverfahren zwischen 6% und 26% betragen. Abschließend konnte mit Hilfe einer Sensitivitätsanalyse nachgewiesen werden, dass der Einsatz des MSDI- Lösungsverfahrens in einem breiten Kostenspektrum vorteilhaft ist. Insgesamt konnten die im Forschungsprojekt verfolgten Ziele erreicht werden. Es konnte bewiesen werden, dass durch ein Abrücken von den für das jeweilige Teilproblem besten Lösungen ein insgesamt verbessertes und integriertes Gesamtplanungsergebnis erreicht werden kann. Zur Ermittlung dieser integrierten Gesamtplanungsergebnisse stehen nun sowohl ein Framework sowie ein detailliertes Lösungsverfahren zur Verfügung.
Publications
- Klassifikation von Verfahren zur Lösung des integrierten Planungsproblems von Produktion und Transport. Industrie Management - Zeitschrift für industrielle Geschäftsprozesse, 29 (2013) 6, S.57-60
Meinecke, C. und Scholz-Reiter, B.
- A heuristic for the integrated production and distribution scheduling problem. International Journal of Mechanical, Industrial Science and Engineering, 8 (2014) 2, S.74-81
Meinecke, C. und Scholz-Reiter, B.
- A heuristic for the integrated production and distribution scheduling problem. Proceedings of the International Conference on Computational Optimization, Modelling and Optimization (ICCOMO 2014), S.299-306
Meinecke, C. und Scholz-Reiter, B.
- A representation scheme for integrated production and outbound distribution models. International Journal of Logistics Systems and Management, 18 (2014) 3, S. 283-301
Meinecke, C. und Scholz-Reiter, B.
(See online at https://dx.doi.org/10.1504/IJLSM.2014.062817) - The benefit of integrating production and transport scheduling. In Teti, R. (Hrsg.): Procedia CIRP, Proceedings of the 48th CIRP Conference on Manufacturing Systems (CIRP CMS 2015)
(See online at https://doi.org/10.1016/j.procir.2015.12.143) - Dynamic adjustment of dispatching rule parameters in flow shops with sequence dependent setup times. International Journal of Production Research
Heger, J.; Branke, J.; Hildebrandt, T. und Scholz-Reiter, B.
(See online at https://doi.org/10.1080/00207543.2016.1178406)
