Koordination interdependenter Planungssysteme in der Logistik

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1 Leif Hendrik Meier Koordination interdependenter Planungssysteme in der Logistik Einsatz multiagentenbasierter Simulation im Planungsprozess von Container-Terminals im Hafen Mit einem Geleitwort von Prof. em. Dr. Dr. h. c. Jürgen Bloech GABLER EDITION WISSENSCHAFT

2 XI GELEITWORT V VORWORT VII INHALTSÜBERBLICK IX INHALTSVERZEICHNIS XI ABBILDUNGSVERZEICHNIS XV TABELLENVERZEICHNIS XIX ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS XXI 1 EINLEITUNG Motivation und Problemstellung Zielsetzung ; Methodik und Aufbau der Arbeit 6 2 GRUNDLAGEN LOGISTISCHER SYSTEME UND PROZESSE Kennzeichen der Logistik Einordnung in die Betriebswirtschaftslehre Funktionen und Ziele Systemtheoretische Grundlagen Modellierung und Optimierung Modellgestützte Planung Klassifizierung relevanter Methoden des Operations Research Optimierung Prioritätsregeln Greedy-Verfahren Metaheuristiken Allgemeine Kennzeichen Genetische Algorithmen Particle Swarm Optimization Simulated Annealing 34

3 XII Weitere Metaheuristiken Branch and Bound-Verfahren Hybride Verfahren Kommerzielle Optimierungstools Simulation Grundlagen der Simulation Position der Simulation in der Logistik Anforderungen an eine Simulationssprache Koordination betrieblicher Entscheidungen Defekte Strukturen in Planungssystemen Koordinationsbedarf Klassische Koordinationsinstrumente Simultanplanung Sukzessivplanung Retrograde/ progressive Planung und Gegenstromverfahren Rollende Planung Alternative Betrachtungsperspektive Einsatz von Multiagentensystemen Grundlagen Koordination und Zusammenarbeit 57 3 PLANUNG IN CONTAINER-TERMINALS Grundlagen Einordnung in die Logistik Entwicklung CT-Struktur und-prozesse Umschlag- und Flurfördergeräte Analyse von Modellen in Container-Terminal-Problemstellungen Überblick.' Liegeplatzplanung (Berth Allocation Problem) Ansätze in der Literatur Berth Allocation Problem nach GUAN und CHEUNG Annahmen und Kritik Containerbrückeneinsatzplanung (Crane Scheduling Problem) Ansätze in der Literatur Crane Scheduling Problem nach ZHU und LIM Annahmen und Kritik Yardorganisation (Storage Space Allocation und Location Assignment) Ansätze in der Literatur Storage Location Problem nach ZHANG ET AL 117

4 XIII Annahmen und Kritik Transportplanung (Vehicle Dispatching Problem) Ansätze in der Literatur Vehicle Dispatching Problem nach BÖSE ET AL Annahmen und Kritik Weitere Planungssysteme und -ansätze Interdependenzen LEISTUNG UND GRENZEN BESTEHENDER CT-MODELLE Zusammenfassung wesentlicher Trends Leistung und Grenzen isolierter Modelle Implikationen ENTWICKLUNG EINES MULTIAGENTENBASIERTEN MODELLS ZUR CT- PROZESSKOORDINATION Das Container-Terminal Management Problem (CTMP) Modellbeschreibung und-architektur Definition eines Zielsystems im CT-Modell Klassifizierung von Zielen Übergreifende Ziele des Modells Konkurrierende Zielsetzungen Modellkritik Technische Realisierung Java JADE und Ontologien Protege Extensible Markup Language (XML) Unterstützende Tools KOORDINATION DES PLANUNGSPROZESSES IN CONTAINER-TERMINALS Experimenteller Aufbau und Durchführung Methoden- und Parameteranalyse in isolierter Umgebung Analyse von Methoden zur Lösung des BAP Analyse von BAP-Parametern Analyse von Methoden zur Lösung des CSP Analyse von CSP-Parametern Analyse von Methoden zur Lösung des SLP Analyse von SLP-Parametern Analyse von Koordinationsinstrumenten in MAS-Umgebung Untersuchung von Teilmengen des CTMP 211

5 XIV Koordination von BAP und CSP Koordination von BAP und SLP Untersuchung des CTMP Sequenzielle Koordination als Benchmark Multiagentenbasierte Koordination Übertragbarkeit und Interpretation der Ergebnisse Erweiterbarkeit und Modellkritik SCHLUSSBETRACHTUNG 229 ANHANG 233 AI: Konstruktive Verfahren und lokale Suche 233 A2: CSP-Erbffnungsheuristiken 234 A3: CSP-Nachbarschaft (SA) 236 A4: Visualisierung von Ergebnissen isolierter Modelle 238 A5: Port Model in Protege 240 A6: Kommunikation in JADE 242 A7: Verwendeter Datensatz 243 A8: Yard-Layout 244 A9: XML-Daten 245 A10: XML-Parameter 246 All: Adjazenzmatrix (aus dem Liegeplatzplan resultierend) 251 LITERATURVERZEICHNIS 253