Lösungsmethoden für das zweistufige Tourenplanungsproblem

In diesem Projekt werden Lösungsmethoden für das two-echelon vehicle routing problem mit Zeitfenstern (zweistufiges Tourenplanungsproblem, 2E-VRPTW) erarbeitet. Eine solche Problemklasse tritt vor allem in sogenannten City Logistics Konzepten auf. In Städten, vor allem im Stadtzentrum, steht limitierter Platz zur Verfügung. Gütertransport, privater und öffentlicher Verkehr müssen sich diesen beschränkten Platz teilen. Außerdem gibt es einen Bedarf an Parkmöglichkeiten. Verkehrsstörungen, Emissionen und Lärm sind eine Folge des wachsenden Gütertransportes. Diese stellen eine Belastung für die Anrainer dar. Außerdem sollen große und schwere Lastwagen aus dem Stadtzentrum verbannt werden. City Logistics sind Initiativen, die den Güterverkehr im Stadtzentrum koordinieren und konsolidieren, um die Warenflüsse zu minimieren. Gleichzeitig muss natürlich die Versorgung aller Kunden garantiert werden. Geschäfte, Supermärkte, Restaurants, Bürogebäude, aber auch private Haushalte haben einen Warenbedarf, der gedeckt werden muss. Diese Warenflüsse müssen gut verwaltet werden. In einem zweistufigen City Logistics System werden alle Waren die von außerhalb an die Stadt geliefert werden zu einem Depot gebracht. Von dort werden sie zu sogenannten Satellite Facilities gebracht, wo sie auf kleinere LKWs umgeladen werden, um schließlich an die Endkunden geliefert zu werden. Das Planungsproblem, das sich mit diesem Konzept beschäftigt, heißt 2E-VRP. Wir berücksichtigen auch Zeitfenster für die Kundenbesuche. Das 2E- VRP besteht aus zwei Stufen. Die erste Stufe besteht aus dem Transport vom Depot zu den Satellite Facilities und in der zweiten Stufe werden die Waren von den Satellite Facilities zu den Kunden geliefert. Dieses Problem ist ein VRP mit Zeitfenstern und mehreren Depots. Wir betrachten zuerst diese Ausgangssituation und dann eine Reihe von Erweiterungen, die von Realweltanwendungen motiviert sind. Als Lösungsmethoden wird ein exakter Algorithmus, basierend auf branch-and-price, und eine Metaheuristik entwickelt. Weiters werden drei Erweiterungen des Basisproblems in der Metaheuristik berücksichtigt. Die Erste ermöglicht Teilladungen in der ersten Stufe. Das bedeutet, dass Satellite Facilities mehr als einmal besucht werden können und es nicht notwendig ist, die ganze Nachfrage mit einer Lieferung zu decken. In der zweiten Erweiterung berücksichtigen wir den Fall, dass die Satellite Facilities keinen Lagerbestand führen dürfen. Die Umladung der Waren von Fahrzeugen der ersten Stufe auf Fahrzeuge der zweiten Stufe an den Satellite Facilies muss also in engen Zeitfenstern statt finden. Die letzte Erweiterung beschäftigt sich mit tageszeitabhängigen Fahrzeiten.