Dieter Feige/Peter Klaus. Modellbasierte Entscheidungsunterstützung in der Logistik. DVV Media Group I Deutscher Verkehrs-Verlag

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1 Dieter Feige/Peter Klaus Modellbasierte Entscheidungsunterstützung in der Logistik DVV Media Group I Deutscher Verkehrs-Verlag

2 Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis 1 Die bessere" Entscheidung als Schlüssel zum Erfolg in der Logistik Versprechen und Grenzen moderner Entscheidungstheorien für erfolgreiche Unternehmensführung Eine Übersicht zu den entscheidungstheoretischen Ansätzen in der Managementund Betriebswirtschaftslehre Grundsätze der präskriptiven Entscheidungstheorie Kritik der präskriptiven Entscheidungstheorie Grundsätze der deskriptiven Entscheidungstheorie Entscheidungstypen: Programmierte vs.nichtprogrammierte Entscheidungen "' Spezifika logistischer Entscheidungen 15 2 Entscheidungsunterstützung statt Entscheidungsautomatisierung: Zu den Grundgedanken der modellbasierten Entscheidungsunterstützung Der Mensch als Problemloser Zum Konzept der computerbasierten Entscheidungsunterstützung Modellierung und Problemlösung als teilstrukturierter interaktiver Prozess 29 3 Allgemeine Optimierungsansätze des Operations Research für logistische Entscheidungen Optimierung als Planungsmethode für die Logistik Modellierung von Plariungsproblemen mit Hilfe der linearen Optimierung Problemstellung und Modell der linearen Optimierung Das duale Problem der linearen Optimierung Beispiel eines einfachen Produktionsplanungsproblems Das allgemeine Modell der linearen Optimierung Fallbeispiel: Beschaffungsplanung einer Stahl- und Hüttengesellschaft Rechnergestützte Optimierung in der Praxis 54 3?3.1 Optimierungssoftware: Solver und Anwendungssysteme Modellgeneratoren und Modellierungssprachen zur Unterstützung der Modellformulierung und der Datenbereitstellung für die Optimierung "MPS" - ein internationaler Standard für Eingabedaten von Optimierungsanwendungen 60 VII

3 Modellbasierte Entscheidungsunterstützung in der Logistik Das MPS-Datenformat für die Ausgabe von Optimierungsresultaten Optimierung mit der Tabellenkalkulation Microsoft Excel Die Komplexmethode zur interaktiven Verbesserung der Aufgabenstellung und der Resultate von Optimierungsproblemen Idee und Anspruch der Komplexmethode Komplexansatz für die extensive Modellverbesserung Komplexansatz für die Intensive Modellverbesserung Restriktive Modellverbesserung durch kombinierte Fonds- und Aufwandsänderung Weiterführende Aspekte der Komplexmethode Diskrete Optimierung von Logistikproblemen Besonderheiten der diskreten Optimierung Fallbeispiel: Fahrzeugplanung eines Logistikdienstleisters Die Verwendung von diskreten Variable erweitert die Möglichkeiten für eine realitätsnahe Modellierung von Logistikproblemen Fallbeispiel: Planung der Verkehre einer Spedition Modellierung von Logistikaufgaben als Überdeckungs- oder Partitionsprobleme Das Überdeckungsproblem als diskrete Optimierungsaufgabe Fallbeispiel: Auswahl von Gebietsspediteuren Das Partitionsproblem als diskrete Optimierungsaufgabe Fallbeispiel: Zusammenlegung von Speditionsnetzen Transportkostenminimierung - ein klassisches Problem der Logistik Das klassische Transportproblem und seine Lösung Das Transportproblem in der Geschichte der Optimierung: Ein historischer Exkurs i Aufgabenstellung und Modell des Transportproblems Das Transportproblem als lineares Optimierungsproblem Das duale Problem der Transportoptimierung und die Opportunitätskosten Überblick über die Lösungsverfahren für Transportprobleme Modellierung von zusätzlichen Bedingungen im Rahmen des klassischen Transportproblems Erweiterte Problemstellungen für die Transportoptimierung Kapazitätsbeschränkte Transportprobleme Offene" Transportprobleme Zweiseitig beschränkte Transportprobleme 191 VIII

4 Inhaltsverzeichnis Mehrstufige Transportprobleme Fallbeispiel: Europadistribution eines Herstellers von Körperpflegeartikeln (1) Mehrsorten-Transportprobleme Mehrsorten-Transportprobleme mit gemeinsamen Mengenbegrenzungen Fallbeispiel: Marktanpassung der Produktion eines Unternehmens für Haushaltchemie Mehrsorten-Transportprobleme mit Sortensubstitution Modellierung unterschiedlicher Bedarfsdeckungsgrade der Güter für die einzelnen Empfänger: Das verallgemeinerte" Transportproblem Fallbeispiel: Produktions- und Transportoptimierung eines Futtermittelherstellers Nichtlineare Probleme der Transportoptimierung Das Bottleneck-Transportproblem Fallbeispiel: Organisation der Transporte von Einsatzkräften und Hilfsmitteln bei einer Naturkatastrophe Erhöhung der unteren Effektivitätsgrenze von eingesetzten Mitteln: Die Maximierungsaufgabe des Bottleneck-Transportproblems Das Single-Source-Transportproblem Fallbeispiel: Optimierung der Kundengebietszuordnung zu Servicezentren Das Fixkosten-Transportproblem Optimale Verteilung von Aufgaben an Logistikakteure - das Zuordnungsproblem i Zuordnungsprobleme in der Logistikplanung'' Das lineare Zuordnungsproblem als Grundaufgabe für die Zuteilung von Aufgaben oder für ihre paarweise Zusammenfassung Weitere bipartite" Zuordnungs- und Paarungsprobleme Das Bottleneck-Assignmentproblem Das Maximum Cardinality Matching - Problem Paarung von Aufgaben: Das nonbipartite" Matchingproblem Fallbeispiel: Umlaufplanung für Fernverkehrslinien einer Spedition Das verallgemeinerte Zuordnungsproblem zur Berücksichtigung unterschiedlicher Kapazitätsbedarfe bei der Zuweisung von Aufgaben an verschiedene Bearbeiter IX

5 Modellbasierte Entscheidungsunterstützung in der Logistik 5.7 Fallbeispiel: Fahrzeugeinsatz für die Vorholung von Ladungsgut in einer Spedition Optimierung von Flüssen in Netzwerken Graphentheorie als Grundlage der Netzwerkanalyse und -Optimierung Optimierungsprobleme auf Graphen Bewertungen auf Graphen Kürzeste Wege und Entfernungen Bäume und Gerüste Matchingprobleme Lineare Netzwerkflussmodelle für die Optimierung von Güterflüssen in Netzwerken Problemstellung und Graphenmodelle für das lineare Netzwerkflussproblem Formulierung und Lösung des Minimalkosten-Flussproblems Formulierung eines Transportproblems als Netzwerkflussproblem Fallbeispiel: Europadistribution eines Herstellers von Körperpflegeartikeln (2) Fallbeispiel: Optimierung der Gasrohrdistribution in der Russischen Föderation Problembeschreibung Modellierung der Ausgangssituation Alternatives Distributionsnetz mit LKW- und Bahnrelationen Integration eines Zentrallagers in das Gasrohr-Distributionsnetz Kostensenkung durch Flusserhöhung auf einer Hauptrelation Resultate und Vorschläge Fixkosten-Netzwerkflussprobleme >, Problemstellung und Lösungsmöglichkeiten Fallbeispiel: Kostenoptimierung der Kundenbelieferung aus dem Zentrallager eines Unternehmens Planung von Routen und Touren für Transportmittel Sammeln und Verteilen von Gütern als wichtige Logistikaufgabe Das Rundreiseprobleme: Optimale Routen zur Versorgung/Entsorgung von Kunden Problemstellung und Lösungsmöglichkeiten Modellierung von Rundreiseproblemen Beispiel: Modellierung und Lösung eines Rundreiseproblems 353 X

6 Inhaltsverzeichnis Fallbeispiel: Organisation der Laborlogistik an einem Universitätsklinikum Offene Routen oder Durchfahrtprobleme Fallbeispiel: Transportorganisation für die Aufforstung in einer sächsischen Mittelgebirgsregion Die Tourenplanung Die Aufgabenstellung der Tourenplanung Das Standardproblem der Tourenplanung Lösung von Tourenplanungsproblemen Erweiterte Tourenplanungsprobleme Fallbeispiele zur Tourenplanung Fallbeispiel: Tägliche Frischgutbelieferung Fallbeispiel: Tourgebietsplanung im Paketdienst Tourenplanungssysteme Kommerzielle Tourenplanungssysteme Spezialisierte Anwendungssysteme zur Tourenplanung Planung von Standorten für Logistikknoten Einführung in die Standortplanung Standortplanung in Netzen Optimale Knoten in Netzen, Mediane als optimale Knoten hinsichtlich der Transportkosten Fallbeispiel: Standorteines Lagers Das p-medianproblem Zentren als serviceöptimale" Knoten in Netzwerken Das p-zentrenprobiem Fallbeispiel: Standort eines Krankenhauses \ Überdeckungsprobleme in der Standortplanung Das Set Covering Location Problem Das Maximum Covering Location Problem Fallbeispiel: Standortplanung für medizinische Einrichtungen Optimal Standorte nach Transport- und Fixkosten: Warehouse Location Probleme 506 r Das unkapazitierte einstufige Warehouse Location Problem Das kapazitierte Warehouse Location Problem Fallbeispiel: Standortbestimmung für Recyclingwerke 522 XI

7 Modellbasierte Entscheidungsunterstützung in der Logistik 8.3 Standortplanung in der Ebene Planung von Standorten auf der grünen Wiese" Entfernungen und Kosten bei der Standortplanung in der Ebene Metriken zur Entfernungsmessung Distanzermittlung über Barrieren Kostenfunktionen Optimale Standorte in der Ebene Der Mediän als kostenoptimaler Punkt in der Ebene Der Schwerpunkt als serviceoptimaler Punkt in der Ebene Standort-Einzugsbereichs-Optimierung - eine Standardaufgabe bei der Planung von Logistiknetzwerken Das p-medianproblem in der Ebene Das kapazitätsbeschränkte p-medianproblem in der Ebene Das p-schwerpunktproblem in der Ebene Fallbeispiel: Standortermittlung für Auslieferungslager einer Drogeriemarktkette Die Standortplanungssoftware NC /0C 556 Literaturverzeichnis 559 Abkürzungsverzeichnis 567 Stichwortverzeichnis 569 Programm-CD 575 i XII