Anreizkompatible Koordination an Laderampen: Ein Market-Design-Ansatz für die Transportlogistik (TRUCKS)

• Antragsteller: Dr. Paul Karänke
• Fachliche Zuordnung: Accounting und Finance
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 405008493

Dieses Projekt befasst sich mit dem Entwurf von elektronischen Marktmechanismen zur Koordination von Frachtführern in der Transportlogistik. Lange Wartezeiten an Laderampen sind ein verbreitetes Phänomen, das erhebliche Ineffizienzen in der Transportlogistik verursacht. Der Entwurf von entsprechenden Koordinationsmechanismen ist aus zwei Gründen anspruchsvoll: Erstens sollen die Mechanismen robust gegen Manipulationen sein und Anreize für die Frachtführer setzten, ihre Präferenzen wahrheitsgemäß offenzulegen. Zweitens ist die Berechnung einer effizienten Allokation von Zeitfenstern für anreizkompatible Mechanismen ein kombinatorisches, rechentechnisch schwieriges Problem. Die konkrete Problemstellung ist dabei stellvertretend für viele Allokationsprobleme mit mehreren Entscheidungsträgern, die in einer vernetzten Wirtschaft entstehen.Um eine Koordination von Frachtführern zu erreichen, werden existierende Mechanismen für kombinatorische Auktionen untersucht und Erweiterungen basierend auf existierenden Approximationsalgorithmen entwickelt. Zielsetzung ist hierbei eine verbesserte Lösungsqualität basierend auf Ergebnissen von Forschungsansätzen zu nahezu optimalen Lösungen. Für die meisten realen kombinatorischen Optimierungsprobleme können nahezu optimale Lösungen für große Instanzen sehr schnell gefunden werden, wohingegen deren Optimierung kaum handhabbar ist.Zwar sind Auktionen bei der Beschaffung von Logistikdienstleistungen gebräuchlich, die Zahlungsbereitschaft der Frachtführer für Reservierungen an Laderampen ist jedoch gering. Es stellt sich die Frage, ob eine Koordination auch ohne Zahlungen erreicht werden kann, d.h. durch Matching-Märkte, welche eine Ressourcenallokation ohne monetäre Transfers ermöglichen. Daher werden existierende Arbeiten zum Matching mit Komplementaritäten, welche üblicherweise die Zulässigkeit approximieren, untersucht und erweitert, sowie der Grad der Zulässigkeitsverletzungen und Effizienz im durchschnittlichen Fall untersucht.Auf Grund von Unsicherheiten bei Fahr- und Ladezeiten werden zudem Mechanismen betrachtet, welche Veränderungen von Angebot und Nachfrage in Allokationsentscheidungen berücksichtigen. Hierbei stützt sich die Untersuchung auf existierende Arbeiten zur Online-Koordination und ermittelt, welche Mechanismen und Approximationsverfahren für die untersuchten Situationen eingesetzt werden können.Die entwickelten Mechanismen sollen zur Lösung eines wichtigen, jedoch anspruchsvollen Problems an der Schnittstelle von Wirtschaftsinformatik und Operations Research beitragen: dem Entwurf von Mechanismen, die gegen strategische Manipulationen robust sind, um rechentechnisch schwierige Allokationsprobleme zu lösen. Ein Lösungsansatz für dieses Problem hätte substantielle Bedeutung über das Transportlogistikproblem hinaus. Neben der technischen Analyse sollen umfangreiche numerische Experimente basierend auf Felddaten aus vorhergehenden Kooperationen mit mehreren Industriepartnern durchgeführt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Martin Bichler