Truthful coordination at loading docks: A market design approach for transportation logistics (TRUCKS)
Final Report Abstract
Dieses Projekt befasste sich mit zwei verwandten Fragen beim Entwurf von elektronischen Marktmechanismen zur Koordination in der Transportlogistik: Zunächst wurde der Entwurf von Auktionsmechanismen untersucht, bei dem Teilnehmer für die Zuordnung von Ressourcen Zahlungen leisten. Hierbei wurde der Entwurf von elektronischen Marktmechanismen zur Koordination von Frachtführern in der Transportlogistik untersucht. 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. Adressiert wurde auch der Entwurf von Aktionen mit komplexen Kapazitätsbeschränkungen, welche für überlappende Zeitfenster definiert sind. Angesichts der rechentechnischen Schwierigkeit der Problemstellungen ist es nicht offensichtlich, dass optimale Lösungen dieser Allokationsprobleme für praktische relevante Größen realweltlicher Problemstellungen ausreichend schnell gefunden werden können. Zwar sind Auktionen beispielsweise bei der Beschaffung von Logistikdienstleistungen gebräuchlich, die Zahlungsbereitschaft der Teilnehmer ist jedoch auf Grund der niedrigen Gewinnspannen in der Transportlogistik häufig 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 wurden zweitens existierende Arbeiten zum Matching-Mechanismen in der Transportlogistik untersucht und erweitert. Auf Grund von Unsicherheiten bei Fahr- und Servicezeiten wurden schließlich Mechanismen betrachtet, welche Veränderungen von Angebot und Nachfrage in Allokationsentscheidungen berücksichtigen. Insbesondere wurden Matching-Mechanismen für Kunden gemeinsamer Fahrten in Fahrdiensten untersucht, die es ermöglichen, den individuellen Nutzen jedes Kunden zu berücksichtigen. Um eine Koordination zu erreichen, wurden existierende Mechanismen untersucht und Erweiterungen zum Beispiel basierend auf existierenden Approximationsalgorithmen entwickelt. Zielsetzung war hierbei zudem eine verbesserte Lösungsqualität basierend auf Ergebnissen von Forschungsansätzen zu nahezu optimalen Lösungen. Für die meisten realen Optimierungsprobleme können nahezu optimale Lösungen für große Instanzen sehr schnell gefunden werden, wohingegen deren Optimierung kaum handhabbar ist. Die entwickelten Mechanismen können zur Lösung wichtiger, jedoch anspruchsvoller 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. Neben der technischen Analyse wurden umfangreiche numerische Experimente basierend auf Felddaten durchgeführt.
Publications
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(2019), ‘Coordination is hard: Electronic auction mechanisms for increased efficiency in transportation logistics’, Management Science 65(12), 5449–5956
Karaenke, P., Bichler, M. & Minner, S.
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(2020), The customer is always right: A value-based matching mechanism for customer-centered ride pooling, in Proceedings of the INFORMS TSL Second Triennial Conference (TSL 2020)
Karaenke, P., Schiffer, M. & Waldherr, S.
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(2020), ‘Non-monetary coordination mechanisms for time slot allocation in warehouse delivery’, European Journal of Operational Research 286(3), 897–907
Karaenke, P., Bichler, M., Merting, S. & Minner, S.
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(2020), ‘Two-sided service markets: Effects of quality differentiation on market efficiency’, Managerial and Decision Economics
Widmer, T., Karaenke, P. & Sugumaran, V.
