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Time slot management for attended home deliveries: integrating revenue management and vehicle routing for dynamic and stochastic control = Lieferzeitfenstermanagement für Freihauslieferungen: Integration von Revenue Management und Vehicle Routing für stochastische und dynamische Steuerung
2020
Dissertation, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, 2020
Veröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University
Genehmigende Fakultät
Fak08
Hauptberichter/Gutachter
;
Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2020-10-13
Online
DOI: 10.18154/RWTH-2020-11082
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/807060/files/807060.pdf
Einrichtungen
Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Erlössteuerung (frei) ; Freihauslieferungen (frei) ; Tourenplanung (frei) ; attended home deliveries (frei) ; revenue management (frei) ; vehicle routing (frei)
Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 330
Kurzfassung
Das anhaltende Wachstum des weltweiten E-Commerce Umsatzes geht mit einen hohen Bedarf an Freihauslieferungen einher. Bei der Lieferung von Produkten wie Lebensmitteln oder frischen Blumen muss der Kunde zur Übergabe anwesend sein. Dabei wecken Herausforderungen wie starker Kostendruck bei hohen Qualitätsanforderungen einen Forschungsbedarf in Richtung geeigneter E-Fulfillment Operationen der Anbieter. Die Dissertation konzentriert sich auf das operationale Management der Lieferzeitfenster für Freihauslieferungen. Das stochastische, dynamische Kontrollproblem der Zuordnung von Lieferzeitfenstern zu Bestellanfragen bei der Auftragsannahme ist hier im Fokus. Dabei wird der Effekt von Zeitfenstern auf die Lieferplanung berücksichtigt. Die Forschungsarbeit schlägt einen interdisziplinären Ansatz vor, bei welchem Methoden des Revenue Management und Vehicle Routing für effektive Kontrollentscheidungen integriert werden. Die Dissertation umfasst drei Forschungsthemen. Zunächst werden verschiedene Verfahren eingeführt, welche das sogenannte Dynamic Slotting Problem lösen. Die Verfügbarkeit von Lieferzeitfenstern bei Ankunft einer Anfrage wird dahingehend kontrolliert, dass der Gesamtumsatz der Lieferperiode gegeben beschränkter Lieferressourcen maximiert wird. Dabei ermöglicht die Modellierung von Kundenwahlverhalten effektive Kontrollentscheidungen, erhöht aber auch die Problemkomplexität. Die Verfahren antizipieren sowohl Lieferfahrpläne als auch den zukünftig noch erreichbaren Wert bei reduzierter Kapazität, während sie dynamische Entscheidungen bei Kundenanfrage innerhalb von Millisekunden treffen müssen. Dafür werden antizipative Lieferfahrpläne durch Lösung eines Team Orienteering Problems vor Beginn des Bestellzeitraums vorbereitet. Zudem werden Opportunitätskosten auf Basis von simulationsbasierter, approximativer dynamischer Programmierung approximiert. Die Simulationsstudie umfasst eine eingehende Analyse verschiedener Problemszenarien und ermöglicht so die Entscheidungsunterstützung bei der Verfahrensauswahl für empirische Anwendungsfälle. Das zweite Thema dreht sich um multikriterielle Entscheidungsfindung, um nicht nur kurzfristige, finanzielle Kriterien zu betrachten. Das generische Verfahren ermöglicht, dass Kriterien dabei über Nebenbedingungen oder eine gewichtete Summe eingeführt werden können. Simulationsexperimente mit verschiedenen Kombinationen der Kriterien informieren dann den Entscheidungsfinder bei der Auswahl der finalen Einstellung. Die Forschung motiviert zukünftige Arbeit im Bereich der multikriteriellen Entscheidungsfindung, um die praktische Relevanz der Forschung im Bereich des operationalen Lieferzeitfenstermanagements zu erhöhen. Zudem führt die Disseration ein simulationsbasiertes Benchmarking-System für das interdisziplinäre Forschungsfeld ein. Das System beinhaltet einen Pool an Benchmarks, ein anwendungsspezifisches Datenmodel und eine modulare, einfach erweiterbare Architektur. Die Arbeit diskutiert einen kollaborativen Forschungsprozess, welcher in einer Weiterentwicklung des Systems durch die gesamte Forschungsgemeinschaft resultiert und notwendig ist, um einen Trend zu transparenterer und relevanterer Forschung zu unterstützen. Die Dissertation setzt die Beiträge in einen größeren Forschungskontext. Zudem werden Einschränkungen und zukünftige Forschung diskutiert.The ongoing growth in worldwide e-commerce sales yields an increased relevance of attended home deliveries. Products like groceries or fresh flowers require the customer to be present on delivery. Challenges like great cost pressure and high service quality expectations motivate the need for research in regard to respective e-fulfilment operations. The thesis focusses on operational management of delivery time slots for attended home delivery services. That is, it tackles the stochastic, dynamic control problem of assigning time slots to order requests on order acceptance. To this end, order acceptance anticipates the impact of time slots on delivery planning. The thesis proposes an interdisciplinary approach, integrating revenue management and vehicle routing techniques for effective control. Three main research topics lay at the heart of the thesis. First, the thesis contributes alternative approaches tackling the so-called dynamic slotting problem. Given limited delivery resources, controlling the availability of delivery time slots for arriving order requests serves to maximise overall accepted revenue for a delivery period. To this end, modelling customers' choice behaviour enables effective control while increasing problem complexity. The approaches rely on the anticipation of delivery schedules and future acceptable value when making a decision within milliseconds on request arrival. Thus, anticipated delivery schedules result from solving team orienteering problems in advance of the order horizon. Similarly, value approximations result from simulation-based, approximate dynamic programming. The computational study includes a comprehensive analysis of various problem settings, providing decision support in approach selection for empirical problem scenarios. The second topic considers multi-criteria decision making in dynamic slotting to account for other criteria than short-term profit. It introduces a generic approach that allows for an individual set of criteria. New criteria are integrated via constraints or a weighted sum approach, requiring multiple simulation experiments on alternative settings to inform a decision-maker when selecting the final policy. Ann exemplary simulation study examines the criteria visibility via branded trucks and customers' social influence. The research motivates further work in multi-criteria decision making to increase the practical relevance of research contributions in operational time slot management. Third, the thesis focusses on enhancing research practice in e-fulfilment for attended home delivery services by contributing a simulation-based benchmarking system for the interdisciplinary research field. The system provides a pool of benchmarks, a holistic, application-specific data model, and a modular, easily extendable architecture. The thesis discusses a collaborative research process which results in the further development of the system in a community effort. As a result, the system can enable a trend towards more rigorous and relevant e-fulfilment research. The thesis puts its contributions in perspective within a broader research context. Moreover, it provides a discussion in terms of limitations and future research.
OpenAccess: 
PDF
(additional files)
Dokumenttyp
Dissertation / PhD Thesis
Format
online
Sprache
English
Externe Identnummern
HBZ: HT020645933
Interne Identnummern
RWTH-2020-11082
Datensatz-ID: 807060
Beteiligte Länder
Germany
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