Standortplanung für einen privaten Paketdienstleister

Lischak, Christoph; Triesch, Eberhard

doi:264

Standortplanung für einen privaten Paketdienstleister

Lischak, Christoph (Author)

2001 & 2002

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Christoph Lischak, geb. Frerichs

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2001

Umfang224 S. : graph. Darst., Kt.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2001

Prüfungsjahr: 2001. - Publikationsjahr: 2002

Genehmigende Fakultät
Fak01

Hauptberichter/Gutachter
Triesch, Eberhard (Thesis advisor)^RWTH*

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2001-12-19

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-2649
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/56788/files/02_003.pdf

Einrichtungen

Fakultät für Mathematik, Informatik und Naturwissenschaften (100000)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Wirtschaft (frei) ; Privater Paketdienst (frei) ; Distributionslogistik (frei) ; Tourenplanung (frei) ; Lager (frei) ; Standortproblem (frei) ; Heuristik (frei) ; Standortplanung (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 330

Kurzfassung
Die vorliegende Arbeit handelt von einer Standortplanung für das Logistiknetzwerk eines polnischen Paketzustelldienstes. Das Ziel der Arbeit war es, den Zustelldienst bei einer strategischen Investitionsentscheidung mit Hilfe moderner Methoden des Operations Research zu unterstützen. Aus mathematischer Sicht handelt es sich um eine praktische Anwendung eines „Location-Routing-Problem” aus dem Bereich „Network Design”. Der Paketzustelldienst auf eigenen Wunsch mit dem Pseudonym „LoGon” bezeichnet führte in den letzten Jahren eine umfassende Reorganisation seines Logistiknetzwerks durch. Das Netzwerk bestand vor Beginn der Reorganisation aus 47 Depots, die für die Versorgung der Kunden in ihrer unmittelbaren Umgebung zuständig sind. Je nach Lage fungiert ein Teil der Depots über Nacht zusätzlich als Umschlagsknoten für die zwischen den Depots eingesetzten Fernverkehre. Im Rahmen der Reorganisation stellte sich LoGon die Frage, welche der bisher genutzten Standorte zukünftig benötigt würden. LoGon übergab dem Autor dieser Arbeit eine Liste mit 52 Standorten, an denen entweder bereits ein Depot in Betrieb war oder ein neues eingerichtet werden konnte. Von diesen galten 22 als optional. Die Aufgabe dieser Arbeit war es, von den 22 optionalen Standorten eine Auswahl zu bestimmen, die langfristig die Betriebskosten von LoGons Logistiknetzwerk minimiert. Im Vergleich zur bereits existierenden Literatur hebt sich diese Fragestellung durch eine Reihe von ungewöhnlichen Rahmenbedingungen ab: 1) Die Optimierung musste sowohl die Investitionskosten als auch die Betriebskosten gemäß eines bestimmten Verhältnisses reduzieren. 2) Es war nicht nur für jeden Standort zu entscheiden, ob er in Betrieb sein sollte, sondern es war zusätzlich die optimale Ausstattung und Größe des Depots zu bestimmen. Dieser Aspekt wird anhand von „Depotklassen” dargestellt. Für jeden Standort eines Szenarios musste eine von dreien ausgewählt werden, von denen jede stark unterschiedlichen Einfluss auf den Betriebsablauf eines Depots hat. 3) LoGon bietet seinen Kunden sowohl die Zustellung als auch die Abholung der Sendungen direkt vor Ort an. Beide Aktivitäten konnten auf dem Fahrtweg eines Kuriers kombiniert werden zwingend vorgeschrieben war es aber nicht. Das Standortproblem wurde in der vorliegenden Arbeit als Location-Routing-Problem (LRP) modelliert. Diese Problemklasse zeichnet sich dadurch aus, dass ein Vehicle-Routing-Problem (VRP) mit einem Standortproblem kombiniert wird. Die klassische Version des LRP wird darüber hinaus erweitert, um die oben erwähnten Besonderheiten darstellen zu können. Die Arbeit konzentriert sich auf folgende Schwerpunkte: 1) Die Komplexität des Modells erlaubt es nicht, das Standortproblem mathematisch exakt zu lösen. Stattdessen wurde eine speziell angepasste VRPB-Heuristik entwickelt und innerhalb des LRP-Modells erfolgreich angewendet. 2) Der Einsatz eines LRP im Rahmen einer strategischen Standortplanung ist auf Grund seiner Komplexität im Verhältnis zu den meist ungenauen Planungsdaten umstritten. Daher wurden die Erweiterungen des LRP auf ihre Notwendigkeit und ihren Nutzen untersucht und mit LRP-freien Verfahren verglichen. Im Mittelpunkt dieser Arbeit steht die praktische Anwendung. Daher ist das zentrale Ergebnis der Arbeit, dass LoGons Standortproblem erfolgreich gelöst werden konnte. Es wurde nachgewiesen, dass die Güte der von der Heuristik berechneten Standortauswahl die manuellen Planungen von LoGons Logistikexperten weit übertraf. Damit realisierte diese Arbeit einen erfolgreichen Transfer der Methoden des Operations Research in die Praxis. Es wird gezeigt, dass die Wahl des Modells als LRP einschließlich der Erweiterungen dieser Problemklasse notwendig und effektiv ist.

The subject of this dissertation is a location-planning-problem of a Polish parcel delivery service. The main objective of this task was to support the company in a long-term strategic investment decision by applying modern operation research techniques. From a mathematical point of view it is an application of a "location-routing-problem" in the field of "network design". During the last years the parcel delivery service which asked the author to be called by the pseudonym "LoGon" carried out a massive reorganisation of its logistic network. Before this reorganisation LoGon's network consisted of 47 depots which are in charge of providing pick-up and delivery service for customers in their surrounding area. In addition some of the depots are used as hubs to transfer and consolidate load of line hauls which connect the depots during the night. As part of the reorganisation LoGon was confronted with the problem which depots should be used in the future. LoGon provided the author a list with 52 locations in Poland at which either a depot was already in use or a new depot could be established. Exactly 22 of them were declared as optional. The task of this dissertation was to determine an optimal selection out of those 22 optional locations, such that operational costs of LoGon's logistic network were minimised on a long-term perspective. In comparison to other publications this problem showed several unusual constraints which have not yet been investigated: 1) The optimisation had to minimise investment costs and operational costs. 2) If a location is part of a solution it is to choose an optimal size and equipment for the depot at this location. This aspect was modelled with "depot classes". For each depot in a scenario it was necessary to choose among three classes and each of them had a significant impact on the daily operation schedule in the depot. 3) LoGon's couriers pick-up and deliver shipments at LoGon's customers. Both activities could be combined on a courier's tour, but this was not mandatory. This location-planning-problem was modelled as location-routing-problem (LRP). The most important characteristic of a LRP is a combination of a vehicle-routing-problem (VRP) with a locational decision. The classical version of a LRP was extended to take into account the special constraints of LoGon's situation as described above. The main results of the dissertation can be summarised as follows: 1) The model's complexity did not allow to find a mathematically exact solution. Instead a tailor-made VRPB-heuristic (vehicle-routing-problem-with-backhauling) was developed and applied to evaluate scenarios of the LRP. 2) The application of a LRP in the framework of a strategic location-planning is not undisputed, since the high complexity of a LRP is well known and often inadequate if available data are not precise enough. Therefore the LRP's extension was thoroughly analysed to check whether the extension was necessary and sufficient. Especially the new model was compared with traditional location planning methods which do not use the LRP. A very important part of the dissertation is the real-life application of the new method on LoGon's network. Hence a key result is that LoGon's location-planning-problem could be solved. It could be proved that the quality of solution provided by the new heuristic outperformed by far every proposal given by LoGon's logistics experts. All in all this dissertation represents a successful transfer of operations research to real-life business. It was shown that the application of an LRP as model including the new extensions was necessary and effective.

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