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Die Beiträge der kumulativen Dissertation beschäftigen sich mit logistischen Planungsproblemen im Einzelhandel.
Die beiden ersten Beiträge widmen sich der Optimierung der Distribution im stationären Einzelhandel mithilfe von Methoden des Operations Research. Im Fokus steht dabei vor allem der Lebensmitteleinzelhandel. Die Filialbelieferung aus den Verteilzentren ist eine zentrale logistische Fragestellung für stationäre Einzelhändler. Im Lebensmitteleinzelhandel ist es gängige Praxis hierzu auf sich wiederholende, filialspezifische Belieferungsmuster zurückzugreifen. Ein Belieferungsmuster legt fest, an welchen Wochentagen eine bestimmte Filiale beliefert wird. Der erste Beitrag stellt ein mathematisches Modell vor, das die Effekte der Belieferungsmusterfestlegung auf die verschiedenen Teilsysteme der Lieferkette des Handels berücksichtigt. Es wird ein Lösungsansatz entwickelt, dessen Vorteilhaftigkeit gegenüber einem State-of-the-Art-Ansatz in umfangreichen numerischen Tests sowie einer Fallstudie untermauert wird. Der zweite Beitrag ergänzt den ersten im Hinblick auf eine detailliertere Analyse des Einflusses der Bildung von Filialclustern für die Auslieferung auf die Belieferungsmusterentscheidung.
Während die logistischen Problemstellungen für den stationären Handel gut erforscht sind, erfordert der vermehrt auftretende Mehrkanalhandel einen explorativen Ansatz, um die neuen logistischen Probleme und Fragestellungen einzuordnen. Mehrkanalhandel bedeutet hier, dass Händler sowohl im stationären Einzelhandel wie auch im Distanzhandel aktiv sind. Für traditionelle, stationäre Händler, wie auch für Distanzhändler, bedeutet die wachsende Bedeutung des Onlinehandels eine Neuausrichtung ihrer Geschäfts- und Logistikmodelle. Eine erfolgreiche Gestaltung erfordert eine fundierte Kenntnis der logistischen Prozesse, Herausforderungen und Chancen, die mit dem Mehrkanalhandel einhergehen. Die logistischen Fragestellungen und Planungsprobleme im Operations Management und der Distribution im Mehrkanalgeschäft werden in den beiden weiteren Beiträgen mittels empirischer Erhebungen analysiert. Im Fokus steht hier vor allem der Non-Food-Handel, da in diesem Segment bisher der Großteil der Distanzhandelsabsätze zu verzeichnen ist.
Die Beiträge spannen somit den Bogen zwischen der Optimierung in etablierten Einzelhandelsstrukturen (Beiträge 1 und 2) und der Exploration der Implikationen des wachsenden Onlinemarktes für die Händler (Beiträge 3 und 4). Sie zeigen, wie in gewachsenen Strukturen unter Einsatz von Methoden des Operations Research Kosteneinsparungspotenziale gehoben werden können, aber auch, dass sich der Einzelhandel im Wandel befindet und Lösungen gefunden werden müssen, um auf neue Herausforderungen zu reagieren.
The essays of the cumulative dissertation are concerned with the distribution in retailing with multi-compartment vehicles.
An effective distribution planning is a central aspect for the success of retailers. Due to a highly competitive market, retailers are forced to constantly optimize processes along the supply chain to satisfy the given requirements. On the one hand, customers expect the constant availability of various products while asking for high quality. On the other, an ever increasing pressure on prices exists. The involved logistic processes therefore need to be highly efficient to fulfil the given requirements. An important part plays thereby the distribution of goods to stores, where consumers are supplied. Here, multi-compartment vehicles offer a variety of new possibilities for distribution. The core attribute of multi-compartment vehicles is the simultaneous delivery of different temperature zones with the same vehicle. Besides the new options that therefore open up for distribution, further processes and costs incurred by the use of multi-compartment vehicles need to be taken into account.
The first essay presents the basic attributes of multi-compartment vehicles as well as the differences to processes with single-compartment vehicles. The distribution with both single- and multi-compartment vehicles is illustrated and the differences are discussed. Further, the essay discusses current literature for the distribution with multi-compartment vehicles in retailing. Based on these findings, a formal model for the distribution with multi-compartment vehicles is presented in the second essay. The model considers cost and process differences, especially for loading and unloading actions. The use of multi-compartment vehicles is analysed and saving potentials revealed, using the model and a tailor-made solution approach. The remaining essays (essays 3, 4 and 5) further extend the introduced model to consider additional aspects relevant in practice. More precisely, the third essay considers the optimal fleet mix if both single- and multi-compartment vehicles are available for distribution. The fourth essay identifies loading restrictions if multi-compartment vehicles are used and presents an innovative solution approach to address the arising problem and which enables a distribution planning without loading and unloading problems. Finally, the concluding essay (essay 5) extends the discussed planning problem for multiple periods. In particular, it examines the impact of consistent deliveries for all considered product segments across the complete planning horizon.
Order picking and delivery are integral parts of many supply chains, especially those of retail and online trade. They are mostly non-value-adding, downstream processes, but they are responsible for the majority of logistics costs. Accordingly, the academic literature deals with both order picking and vehicle routing in a diverse and detailed manner. However, a holistic view of both processes is mostly not sufficiently taken into account. The interdependent effects on the operational planning level are only considered to a limited extent since the processes are usually considered isolated or sequential planning is assumed. This thesis examines different order picking and vehicle routing problems. Furthermore, it shows the advantages of integrative planning and develops exact and heuristic solution methods for the investigated problems.
The first paper develops a structural understanding of the subproblems of picking and delivery. In addition, the article illustrates the development of the research branch of integrative order picking and vehicle routing.
Further contributions examine practice-oriented problems in the field of micro-store deliveries (contribution 2), same-day deliveries (contribution 3), and the supply of supermarkets (contribution 4). In each case, different real-world constraints are included and different objectives are addressed. Furthermore, problem-specific integrative solution methods are developed and compared to classical approaches.
Die vorliegende kumulative Dissertation befasst sich mit vier Problemstellungen der Transportplanung im Falle der Übernahme des Paket- und Medikamententransports durch Lieferwagen und Drohnen.
Der erste Beitrag thematisiert die Fahrzeugflottenplanung und Zuweisung von Drohnen zu Mikrodepots, wenn Lieferwagen und Drohnen den Transport von Paketen in der letzten Meile übernehmen. Im Vordergrund stehen die taktischen Entscheidungen, welche Kombination von Auslieferungsformen mit Lieferwagen und Drohnen optimal wäre sowie die Ausgestaltung der Fahrzeugflotte. Die Problemstellung wird als gemischt-ganzzahliges lineares Programm (MILP) modelliert. Zudem wird eine adaptive große Nachbarschaftssuche (ALNS) eingeführt, die neue problemspezifische Operatoren beinhaltet.
Der zweite Beitrag fokussiert sich auf die operative Tourenplanung eines Lieferwagens, welcher mit mehreren Drohnen ausgerüstet ist. Hierfür wird ein effizientes MILP entwickelt, welches ein kommerzieller Solver schneller lösen kann als vergleichbare MILPs für eine Ein-Drohnen Problematik aus der Literatur.
Der dritte Beitrag optimiert die simultane Bestands- und Tourenplanung für die Belieferung von Krankenhäusern unter der Berücksichtigung ihrer Lagerhaltungspolitiken. Es wird analysiert, welchen Einfluss Drohnen als Vehikel für Notfalltransporte zur Vermeidung von Fehlmengen haben. Die Problemstellung wird als zweistufiges stochastisches Programm präsentiert und eine problemspezifische ALNS wird entwickelt, welche einen innovativen Algorithmus zur Bestimmung von Bestellpunkten innerhalb der Lagerhaltungspolitiken beinhaltet.
Der vierte Beitrag thematisiert die Ausgestaltung der Drohnenflotte für die Belieferung von Apotheken und Krankenwagen im Einsatz durch einen Großhändler. Hierfür wird die Drohnenflotte in einer ereignisdiskreten Simulationsstudie hinsichtlich der Kosten bzw. der CO2-Emissionen optimiert.