Entwicklung eines Verfahrens zur Kopplung von diskreter Optimierung und stochastischer Simulation für die Planung und Steuerung logistischer Knoten (am Beispiel einer KEP-Umschlaganlage)

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Uwe Clausen
• Fachliche Zuordnung: Verkehrs- und Transportsysteme, Intelligenter und automatisierter Verkehr
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 243235543

Die diskrete mathematische Optimierung und ereignisgesteuerte Materialflusssimulation stellen zwei äußerst leistungsfähige Methoden dar, die zur Lösung einer Vielzahl strategischer, taktischer und operativer Problemstellungen in der Verkehrs- und Transportlogistik beitragen. Sie werden jedoch fast ausschließlich getrennt voneinander zur Lösung dieser Probleme eingesetzt. Die ereignisgesteuerte Simulation ist in der Lage, logistische Systeme mit einem hohen Detailierungsrad und stochastischen Prozessen sehr realitätsnah abzubilden. Allerdings kann sie Entscheidungen erfahrungsgemäß nur sehr aufwändig durch die Bewertung und den Vergleich verschiedener Szenarien treffen. Umgekehrt besitzt die diskrete Optimierung die Fähigkeit, eine Vielzahl an Entscheidungen zur Lösung eines logistischen Problems zu treffen. Aufgrund der hohen Komplexität lassen sich logistische Probleme realistischer Größe jedoch nur mit einem niedrigeren Detaillierungsgrad und ohne stochastische Aspekte gut modellieren und lösen. Das zentrale Ziel dieses Forschungsvorhabens ist daher die Entwicklung eines neuen methodischen Lösungsansatzes, der diskrete mathematische Optimierung und ereignisgesteuerte Simulation in einem iterativen Verfahren eng miteinander verknüpft. Als Anwendungsfall dient eine Umschlaganlage eines KEP-Logistikdienstleisters (Kurier-Express-Paket), die aufgrund ihrer Kombination von manuellen Umschlagstätigkeiten, automatisierten Sortierprozessen und Vielzahl an Zuordnungsentscheidungen als nahezu ideal hierfür angesehen werden kann. Mit diesem Vorhaben soll so nicht nur ein wertvoller Beitrag zur Schließung der aktuell existierenden wissenschaftlich-methodischen Lücke im Bereich kombinierter Simulations- und Optimierungsansätze geleistet werden, der insbesondere über bisherige Ansätze der simulationsbasierten Optimierung hinausgeht. Vielmehr soll über den betrachteten Anwendungsfall auch der konkrete praktische Nutzen für die Entscheidungsunterstützung in logistischen Anlagen nachgewiesen werden, der über die Ausnutzung der komplementären Stärken der beiden Methoden Simulation und Optimierung generiert werden kann und letztendlich zu besseren Ergebnissen führt als es eine der beiden Methoden für sich alleine könnte.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen