Volume 3: Design and Manufacturing, Parts A and B, 2010
Since long years threaded fastening systems are established all over the world and they will be o... more Since long years threaded fastening systems are established all over the world and they will be of importance also in the future; general design rules are well known like VDI 2230 [14]. Today new materials [1] and numeric simulation tools lead to more detailed results and to significant improvements — the design of an optimized screw joint for tomorrow looks largely different compared to a traditional bolted joint calculation. Focusing transverse loads especially shape based joint design is suitable for highest loading capacity. Due to this it is necessary to investigate the local stressing and the behavior when loaded in such joints more in detail. The behavior is characterized by the elasticity of the materials of clamped components (e.g. steel or light metals), the resilience of the clamped parts as well as by the clearance between the clamped parts themselves. As a reference situation a typical geometry was modeled with bracket, pull rod and screw/bolt. Based on this the investi...
In this paper, we introduce the concept of “shared resources” which is used to prevent structural... more In this paper, we introduce the concept of “shared resources” which is used to prevent structural resource scarceness in the field of logistics. Due to the unlimited growth of value creation activities, capacity limits of infrastructures (for traffic, communication and energy) are reached and emission rights become scarce. However, public infrastructure investments decrease while private investments become more difficult since individual private investors are unable to provide sufficient capital. In conclusion, innovative resource providing concepts are needed in logistics. The major innovation of this chapter is the proposal of an innovative resource management concept to make today’s logistics systems and processes sustainable with respect to the upcoming scarceness of input resources (e.g. infrastructure) and output resources (e.g. emission rights).
In horizontal coalitions for auction-based exchange of transportation requests, (freight) carrier... more In horizontal coalitions for auction-based exchange of transportation requests, (freight) carriers have to identify requests that are selected for offering to coalition partners. This paper contributes pre-selection strategies, where requests are selected based on their approximated potential to increase the carriers’ profit. In a computational study, the strategies’ ability to achieve savings is analyzed.
Gegenstand des Kapitels sind Aufgaben, Planungsprobleme, Losungsverfahren und Softwaresysteme der... more Gegenstand des Kapitels sind Aufgaben, Planungsprobleme, Losungsverfahren und Softwaresysteme der lang-, mittel- und kurzfristigen Transportplanung. Fur die Gestaltung von Transportnetzen auf der langfristigen Planungsebene und die Festlegung der Transportwege und -mittel auf der mittelfristigen Ebene werden Modelle und Losungsansatze diskutiert, die auf dem Mehrguter-Netzwerkflussproblem basieren. Es folgt eine Betrachtung der mittel- und kurzfristigen Probleme der Fahrzeugeinsatzplanung und des Einflusses der Transportplanung auf die Bestandsplanung, bevor die Tourenplanung hinsichtlich auftretender Planungsprobleme, existierender Losungsverfahren und Softwarelosungen ausfuhrlich behandelt wird.
Kapazitätssteuerung ist ein Bestandteil des operativen Revenue Managements (Klein und Steinhardt,... more Kapazitätssteuerung ist ein Bestandteil des operativen Revenue Managements (Klein und Steinhardt, 2008) und wird zur Entscheidung über die Annahme oder Ablehnung von ggf. sukzessive eintreffenden Reservierungsanfragen für vorgehaltene Ressourcen genutzt. Ursprünglich für die Absatzkontrolle im Passagierluftverkehr konzipiert, werden heute Ansätze der Kapazitätssteuerung in vielen Service-Industrien (Ingold et al., 2007) und im produzierenden Gewerbe (Spengler et al., 2007) angewendet, um eine möglichst profitable Zuteilungen von knappen Ressourcen (z. B. Maschinen oder Dienstleistungen) zu Aufträgen vorzunehmen. Insbesondere Transport-Dienstleister, die eine relativ hohe Grundauslastungsquote durch langfristige Kundenkontrakte besitzen, versuchen vorhandene Restkapazitäten auf dem Spotmarkt Erlös-maximierend zu verkaufen. Dadurch können die insgesamt steigenden Transportnachfragen aufgrund einer effizienteren Fahrzeugauslastung mit einer unterproportionalen Zunahme von Fahrleistungen bewältigt werden (Schaefer, 1993). Mehrere Voraussetzungen müssen erfüllt sein, damit die Anwendung von Erlös-orientierten Methoden zur Entscheidung über die Annahme von Reservierungsanfragen für knappe Ressourcen erfolgreich sein kann. Kimms und Klein (2005) fassen diese in den folgenden vier Aspekten zusammen. Mangelnde operative Flexibilität in der Verfügbarkeit der zu reservierenden Ressource: Die verfügbare Restkapazität stellt tatsächlich ein zunehmend knapper werdendes Gut dar. Somit sind Preiserhöhungen für dieses Gut plausibel. In der in dieser Arbeit beschriebenen Anwendung ist die noch verfügbare Kapazität eines LKW für eine vorgegebene Fahrstrecke kurzfristig nicht erweiterbar. Integration eines externen, d. h. durch den Bereitsteller der Ressource nicht beeinflussbaren Faktors: Dieser externe Faktor führt auf der Nachfrageseite zu Unsicherheit über die zukünftige Ressourcenverfügbarkeit sowie auf der Angebotsseite zu Unsicherheit über die zukünftigen Absatzmengen. Dadurch wird (im Idealfall) verhindert, dass taktische Überlegungen zu überhöhten bzw. zu geringen Preisfestlegungen führen. In der hier untersuchten Konstellation stellt die Unsicherheit über die tatsächliche zukünftige Nachfrage einen durch den Transport-Dienstleister nicht beeinflussbaren externen Faktor dar. Heterogenes Nachfrageverhalten: Dadurch können durch den Anbieter aus den eintreffenden Aufträgen die profitabelsten ausgewählt werden und die Nachfrager können durch eine Variation ihrer Reservierungsanfrage ggf. auch nach Ablehnung ihrer ursprünglichen Anfrage doch noch eine Leistung erhalten. Wir untersuchen einen Anwendungsfall, in dem Reservierungsanfragen mit unterschiedlichem zeitlichem Vorlauf und für unterschiedliche Relationen gebucht werden. Standardisierbare Leistungen: Anbieter können Preisuntergrenzen definieren. Für potentielle Nachfrager ist die Kalkulation der Preise nachvollziehbar und ver
To improve the competitiveness , small and mid-sized carriers may ally in coalitions for request ... more To improve the competitiveness , small and mid-sized carriers may ally in coalitions for request exchange. One main barrier is the “carrier-fear” of losing autonomy. A decentralized pre-selection that allows carriers to preserve own transportation requests for the private fleet may limit the information shared within the coalition and increase the autonomy. Several heuristic pre-selection strategies are presented. A computational study analyzes which of those are most qualified.
Transportation Research Part E-logistics and Transportation Review, May 1, 2016
In the multi-size Inland Container Transportation Problem (mICT) trucks are able to transport up ... more In the multi-size Inland Container Transportation Problem (mICT) trucks are able to transport up to two 20-foot or one 40-foot container at a time along routes with various pickup and delivery locations. A mixed-integer linear program for the mICT is presented using two alternative objective functions: minimization of the total travel distance and minimization of the total operation time of the trucks. The presented model is tested on instances which vary in size. Computational experiments show that by means of the presented model small problem instances can be solved optimally.
Fuel is one main cost driver in the road haulage sector. An analysis of diesel price variations a... more Fuel is one main cost driver in the road haulage sector. An analysis of diesel price variations across different European countries showed that a significant potential for cutting fuel expenditure can be found in international long-haul freight transportation. Here, truck drivers are often on the road for several consecutive days or even weeks. During their trips, they must comply with the rules on driving hours and rest periods which in the European Union are governed by Regulation (EC) No 561/2006. In the literature, refueling problems have attracted limited attention so far. In the present study, we show why a joint consideration of drivers' rest periods and breaks and refueling is important and how the choice of time windows, the planning of driver activities, and the determination of refueling stops and quantities can be done accordingly. For a given sequence of customer locations and gas stations with different fuel prices along the route chosen to serve these customers we propose a mixed integer linear programming (MILP) model and describe the corresponding solution process. In this multicriteria optimization problem with the goals to minimize lateness, traveling time and fuel expenditures, we consider multiple soft time windows at customer locations. We extend the MILP model developed by Bernhardt et al. (2016) by integrating refueling decisions. Additionally, a preprocessing heuristic is described which reduces the number of gas stations to be considered along the route and thus the solution space and the computational effort. Numerical experiments were conducted for instances derived from real data that include vehicle routes for one week and information on gas stations along the vehicle routes. Different parameter settings for the preprocessing heuristic were analyzed.
In all member countries of the European Union, legislation on driving and working hours of person... more In all member countries of the European Union, legislation on driving and working hours of persons engaged in road transportation are prescribed by legal acts whose rules are to some extend different in case that a vehicle is manned by one single driver (single manning) or in case that the vehicle is manned by a team of two drivers (double manning). In this paper, we analyze the productivity of the two alternative operating modes (single and multi manning). The body of legislation for driving and working times is presented and a cost function for driver and vehicle deployment is proposed. Within a quantitative analysis, the costs for fulfilling a given transportation task are determined in dependence of the choice of the applied operating mode. The productivity of both operating modes is evaluated and contrasted by considering the total costs of transportation fulfillment. Thereby, it is possible to identify characteristics of transportation tasks which should advantageously be executed by single manning and characteristics of those tasks which are preferentially suitable for double manning.
Transportation Research Part E-logistics and Transportation Review, Mar 1, 2016
In integrated operational transportation planning (IOTP) problems, the traditional vehicle routin... more In integrated operational transportation planning (IOTP) problems, the traditional vehicle routing problem is extended by using external resources for the fulfillment of transportation requests. IOTP is getting more complex when the choice of the fulfillment mode is limited for some requests. In this paper, an existing column generation-based heuristic for IOTP is extended by two strategies for handling forwarding limitations. The computational experiments indicate that one of the extended versions of the heuristic outperforms all previous approaches in literature. Further on, the impact of forwarding limitations on different location structures and on the size of the private fleet is analyzed.
The social pressure on freight carriers increases to account for emissions caused by their trucks... more The social pressure on freight carriers increases to account for emissions caused by their trucks. One way of doing this is to minimize total fuel consumption during vehicle routing. Fuel consumption is directly related to reducing greenhouse gas emissions. However, fuel consumption does not only depend on the driven distances but also on the payload. In this paper, a vehicle routing problem with an unlimited number of heterogeneous vehicles and a fuel consumption-minimization objective function is considered, which was introduced by Kopfer, Schönberger, and Kopfer [9]. It is denoted as EVRP-VC. Till now, the EVRP-VC has only been solved via a commercial solver. Some instances could not be solved within a time limit of 15 minutes. In this paper, a heuristic approach is applied for the first time to the EVRP-VC. An existing column generationbased heuristic is modified. We extend it by a procedure that conceptually modifies some fuel consumption parameters (FCM) which forces the heuristic to generate a more diverse set of tours assigned to different types of vehicles. The performance of the proposed heuristic is evaluated by means of computational benchmark experiments. In total 250 test instances are solved. It is demonstrated that the FCM procedure significantly contributes to increase solution quality. The proposed heuristic is able to compute 87 percent of the optimal (or best-known) solutions in significantly less computing times.
DOAJ (DOAJ: Directory of Open Access Journals), Sep 1, 2016
Рассматривается задача оптимизации выполнения множества операций по перемещению контейнеров на же... more Рассматривается задача оптимизации выполнения множества операций по перемещению контейнеров на железнодорожном узле. Разрабатываются нижняя граница, основанная на релаксированной задаче линейного программирования, и нижняя граница, полученная с помощью техники лагранжевой релаксации.
Kapazitätssteuerung ist ein Bestandteil des operativen Revenue Managements (Klein und Steinhardt,... more Kapazitätssteuerung ist ein Bestandteil des operativen Revenue Managements (Klein und Steinhardt, 2008) und wird zur Entscheidung über die Annahme oder Ablehnung von ggf. sukzessive eintreffenden Reservierungsanfragen für vorgehaltene Ressourcen genutzt. Ursprünglich für die Absatzkontrolle im Passagierluftverkehr konzipiert, werden heute Ansätze der Kapazitätssteuerung in vielen Service-Industrien (Ingold et al., 2007) und im produzierenden Gewerbe (Spengler et al., 2007) angewendet, um eine möglichst profitable Zuteilungen von knappen Ressourcen (z. B. Maschinen oder Dienstleistungen) zu Aufträgen vorzunehmen. Insbesondere Transport-Dienstleister, die eine relativ hohe Grundauslastungsquote durch langfristige Kundenkontrakte besitzen, versuchen vorhandene Restkapazitäten auf dem Spotmarkt Erlös-maximierend zu verkaufen. Dadurch können die insgesamt steigenden Transportnachfragen aufgrund einer effizienteren Fahrzeugauslastung mit einer unterproportionalen Zunahme von Fahrleistungen bewältigt werden (Schaefer, 1993). Mehrere Voraussetzungen müssen erfüllt sein, damit die Anwendung von Erlös-orientierten Methoden zur Entscheidung über die Annahme von Reservierungsanfragen für knappe Ressourcen erfolgreich sein kann. Kimms und Klein (2005) fassen diese in den folgenden vier Aspekten zusammen. Mangelnde operative Flexibilität in der Verfügbarkeit der zu reservierenden Ressource: Die verfügbare Restkapazität stellt tatsächlich ein zunehmend knapper werdendes Gut dar. Somit sind Preiserhöhungen für dieses Gut plausibel. In der in dieser Arbeit beschriebenen Anwendung ist die noch verfügbare Kapazität eines LKW für eine vorgegebene Fahrstrecke kurzfristig nicht erweiterbar. Integration eines externen, d. h. durch den Bereitsteller der Ressource nicht beeinflussbaren Faktors: Dieser externe Faktor führt auf der Nachfrageseite zu Unsicherheit über die zukünftige Ressourcenverfügbarkeit sowie auf der Angebotsseite zu Unsicherheit über die zukünftigen Absatzmengen. Dadurch wird (im Idealfall) verhindert, dass taktische Überlegungen zu überhöhten bzw. zu geringen Preisfestlegungen führen. In der hier untersuchten Konstellation stellt die Unsicherheit über die tatsächliche zukünftige Nachfrage einen durch den Transport-Dienstleister nicht beeinflussbaren externen Faktor dar. Heterogenes Nachfrageverhalten: Dadurch können durch den Anbieter aus den eintreffenden Aufträgen die profitabelsten ausgewählt werden und die Nachfrager können durch eine Variation ihrer Reservierungsanfrage ggf. auch nach Ablehnung ihrer ursprünglichen Anfrage doch noch eine Leistung erhalten. Wir untersuchen einen Anwendungsfall, in dem Reservierungsanfragen mit unterschiedlichem zeitlichem Vorlauf und für unterschiedliche Relationen gebucht werden. Standardisierbare Leistungen: Anbieter können Preisuntergrenzen definieren. Für potentielle Nachfrager ist die Kalkulation der Preise nachvollziehbar und ver
When considering long-haul transport requests, the durations of rest periods and breaks highly in... more When considering long-haul transport requests, the durations of rest periods and breaks highly influence the overall time needed for fulfillment. In the European Union, Regulation (EC) No 561/2006 defines the rules for the number, duration and time intervals when rest periods and breaks have to be taken. The present study proposes two mixed integer linear programming models and optimization strategies that, together with a transformation algorithm, allow to plan driver activities in compliance with this regulation for a given sequence of customer locations and other stops to be visited. One of the models considers all rules, including extended rules, while the other takes into account the regular requirements. Each customer location has one or multiple time windows among which a choice has to be made. A special feature is the consideration of "soft" time windows which has not been studied in this context so far. If time windows cannot be met, the resulting schedule gives important information to the dispatcher that is necessary to set up a better schedule. In online re-planning, lateness can be revealed at an early stage such that it is possible to reorganize the schedule or to negotiate arrival times with customers before communication effort and costs increase and further delays or cancellations are unavoidable. In addition to the mathematical models, a myopic algorithm was developed that can only "see" the route until the next customer stop and the corresponding customer time window in advance and plans driver activities accordingly. Simple strategies were chosen to also integrate the optional rules. Test instances were derived from real data and include vehicle routes for one week. The numerical results obtained with the mathematical models and the myopic algorithm are analyzed and compared in terms of the run time, lateness and overall travel time.
Volume 3: Design and Manufacturing, Parts A and B, 2010
Since long years threaded fastening systems are established all over the world and they will be o... more Since long years threaded fastening systems are established all over the world and they will be of importance also in the future; general design rules are well known like VDI 2230 [14]. Today new materials [1] and numeric simulation tools lead to more detailed results and to significant improvements — the design of an optimized screw joint for tomorrow looks largely different compared to a traditional bolted joint calculation. Focusing transverse loads especially shape based joint design is suitable for highest loading capacity. Due to this it is necessary to investigate the local stressing and the behavior when loaded in such joints more in detail. The behavior is characterized by the elasticity of the materials of clamped components (e.g. steel or light metals), the resilience of the clamped parts as well as by the clearance between the clamped parts themselves. As a reference situation a typical geometry was modeled with bracket, pull rod and screw/bolt. Based on this the investi...
In this paper, we introduce the concept of “shared resources” which is used to prevent structural... more In this paper, we introduce the concept of “shared resources” which is used to prevent structural resource scarceness in the field of logistics. Due to the unlimited growth of value creation activities, capacity limits of infrastructures (for traffic, communication and energy) are reached and emission rights become scarce. However, public infrastructure investments decrease while private investments become more difficult since individual private investors are unable to provide sufficient capital. In conclusion, innovative resource providing concepts are needed in logistics. The major innovation of this chapter is the proposal of an innovative resource management concept to make today’s logistics systems and processes sustainable with respect to the upcoming scarceness of input resources (e.g. infrastructure) and output resources (e.g. emission rights).
In horizontal coalitions for auction-based exchange of transportation requests, (freight) carrier... more In horizontal coalitions for auction-based exchange of transportation requests, (freight) carriers have to identify requests that are selected for offering to coalition partners. This paper contributes pre-selection strategies, where requests are selected based on their approximated potential to increase the carriers’ profit. In a computational study, the strategies’ ability to achieve savings is analyzed.
Gegenstand des Kapitels sind Aufgaben, Planungsprobleme, Losungsverfahren und Softwaresysteme der... more Gegenstand des Kapitels sind Aufgaben, Planungsprobleme, Losungsverfahren und Softwaresysteme der lang-, mittel- und kurzfristigen Transportplanung. Fur die Gestaltung von Transportnetzen auf der langfristigen Planungsebene und die Festlegung der Transportwege und -mittel auf der mittelfristigen Ebene werden Modelle und Losungsansatze diskutiert, die auf dem Mehrguter-Netzwerkflussproblem basieren. Es folgt eine Betrachtung der mittel- und kurzfristigen Probleme der Fahrzeugeinsatzplanung und des Einflusses der Transportplanung auf die Bestandsplanung, bevor die Tourenplanung hinsichtlich auftretender Planungsprobleme, existierender Losungsverfahren und Softwarelosungen ausfuhrlich behandelt wird.
Kapazitätssteuerung ist ein Bestandteil des operativen Revenue Managements (Klein und Steinhardt,... more Kapazitätssteuerung ist ein Bestandteil des operativen Revenue Managements (Klein und Steinhardt, 2008) und wird zur Entscheidung über die Annahme oder Ablehnung von ggf. sukzessive eintreffenden Reservierungsanfragen für vorgehaltene Ressourcen genutzt. Ursprünglich für die Absatzkontrolle im Passagierluftverkehr konzipiert, werden heute Ansätze der Kapazitätssteuerung in vielen Service-Industrien (Ingold et al., 2007) und im produzierenden Gewerbe (Spengler et al., 2007) angewendet, um eine möglichst profitable Zuteilungen von knappen Ressourcen (z. B. Maschinen oder Dienstleistungen) zu Aufträgen vorzunehmen. Insbesondere Transport-Dienstleister, die eine relativ hohe Grundauslastungsquote durch langfristige Kundenkontrakte besitzen, versuchen vorhandene Restkapazitäten auf dem Spotmarkt Erlös-maximierend zu verkaufen. Dadurch können die insgesamt steigenden Transportnachfragen aufgrund einer effizienteren Fahrzeugauslastung mit einer unterproportionalen Zunahme von Fahrleistungen bewältigt werden (Schaefer, 1993). Mehrere Voraussetzungen müssen erfüllt sein, damit die Anwendung von Erlös-orientierten Methoden zur Entscheidung über die Annahme von Reservierungsanfragen für knappe Ressourcen erfolgreich sein kann. Kimms und Klein (2005) fassen diese in den folgenden vier Aspekten zusammen. Mangelnde operative Flexibilität in der Verfügbarkeit der zu reservierenden Ressource: Die verfügbare Restkapazität stellt tatsächlich ein zunehmend knapper werdendes Gut dar. Somit sind Preiserhöhungen für dieses Gut plausibel. In der in dieser Arbeit beschriebenen Anwendung ist die noch verfügbare Kapazität eines LKW für eine vorgegebene Fahrstrecke kurzfristig nicht erweiterbar. Integration eines externen, d. h. durch den Bereitsteller der Ressource nicht beeinflussbaren Faktors: Dieser externe Faktor führt auf der Nachfrageseite zu Unsicherheit über die zukünftige Ressourcenverfügbarkeit sowie auf der Angebotsseite zu Unsicherheit über die zukünftigen Absatzmengen. Dadurch wird (im Idealfall) verhindert, dass taktische Überlegungen zu überhöhten bzw. zu geringen Preisfestlegungen führen. In der hier untersuchten Konstellation stellt die Unsicherheit über die tatsächliche zukünftige Nachfrage einen durch den Transport-Dienstleister nicht beeinflussbaren externen Faktor dar. Heterogenes Nachfrageverhalten: Dadurch können durch den Anbieter aus den eintreffenden Aufträgen die profitabelsten ausgewählt werden und die Nachfrager können durch eine Variation ihrer Reservierungsanfrage ggf. auch nach Ablehnung ihrer ursprünglichen Anfrage doch noch eine Leistung erhalten. Wir untersuchen einen Anwendungsfall, in dem Reservierungsanfragen mit unterschiedlichem zeitlichem Vorlauf und für unterschiedliche Relationen gebucht werden. Standardisierbare Leistungen: Anbieter können Preisuntergrenzen definieren. Für potentielle Nachfrager ist die Kalkulation der Preise nachvollziehbar und ver
To improve the competitiveness , small and mid-sized carriers may ally in coalitions for request ... more To improve the competitiveness , small and mid-sized carriers may ally in coalitions for request exchange. One main barrier is the “carrier-fear” of losing autonomy. A decentralized pre-selection that allows carriers to preserve own transportation requests for the private fleet may limit the information shared within the coalition and increase the autonomy. Several heuristic pre-selection strategies are presented. A computational study analyzes which of those are most qualified.
Transportation Research Part E-logistics and Transportation Review, May 1, 2016
In the multi-size Inland Container Transportation Problem (mICT) trucks are able to transport up ... more In the multi-size Inland Container Transportation Problem (mICT) trucks are able to transport up to two 20-foot or one 40-foot container at a time along routes with various pickup and delivery locations. A mixed-integer linear program for the mICT is presented using two alternative objective functions: minimization of the total travel distance and minimization of the total operation time of the trucks. The presented model is tested on instances which vary in size. Computational experiments show that by means of the presented model small problem instances can be solved optimally.
Fuel is one main cost driver in the road haulage sector. An analysis of diesel price variations a... more Fuel is one main cost driver in the road haulage sector. An analysis of diesel price variations across different European countries showed that a significant potential for cutting fuel expenditure can be found in international long-haul freight transportation. Here, truck drivers are often on the road for several consecutive days or even weeks. During their trips, they must comply with the rules on driving hours and rest periods which in the European Union are governed by Regulation (EC) No 561/2006. In the literature, refueling problems have attracted limited attention so far. In the present study, we show why a joint consideration of drivers' rest periods and breaks and refueling is important and how the choice of time windows, the planning of driver activities, and the determination of refueling stops and quantities can be done accordingly. For a given sequence of customer locations and gas stations with different fuel prices along the route chosen to serve these customers we propose a mixed integer linear programming (MILP) model and describe the corresponding solution process. In this multicriteria optimization problem with the goals to minimize lateness, traveling time and fuel expenditures, we consider multiple soft time windows at customer locations. We extend the MILP model developed by Bernhardt et al. (2016) by integrating refueling decisions. Additionally, a preprocessing heuristic is described which reduces the number of gas stations to be considered along the route and thus the solution space and the computational effort. Numerical experiments were conducted for instances derived from real data that include vehicle routes for one week and information on gas stations along the vehicle routes. Different parameter settings for the preprocessing heuristic were analyzed.
In all member countries of the European Union, legislation on driving and working hours of person... more In all member countries of the European Union, legislation on driving and working hours of persons engaged in road transportation are prescribed by legal acts whose rules are to some extend different in case that a vehicle is manned by one single driver (single manning) or in case that the vehicle is manned by a team of two drivers (double manning). In this paper, we analyze the productivity of the two alternative operating modes (single and multi manning). The body of legislation for driving and working times is presented and a cost function for driver and vehicle deployment is proposed. Within a quantitative analysis, the costs for fulfilling a given transportation task are determined in dependence of the choice of the applied operating mode. The productivity of both operating modes is evaluated and contrasted by considering the total costs of transportation fulfillment. Thereby, it is possible to identify characteristics of transportation tasks which should advantageously be executed by single manning and characteristics of those tasks which are preferentially suitable for double manning.
Transportation Research Part E-logistics and Transportation Review, Mar 1, 2016
In integrated operational transportation planning (IOTP) problems, the traditional vehicle routin... more In integrated operational transportation planning (IOTP) problems, the traditional vehicle routing problem is extended by using external resources for the fulfillment of transportation requests. IOTP is getting more complex when the choice of the fulfillment mode is limited for some requests. In this paper, an existing column generation-based heuristic for IOTP is extended by two strategies for handling forwarding limitations. The computational experiments indicate that one of the extended versions of the heuristic outperforms all previous approaches in literature. Further on, the impact of forwarding limitations on different location structures and on the size of the private fleet is analyzed.
The social pressure on freight carriers increases to account for emissions caused by their trucks... more The social pressure on freight carriers increases to account for emissions caused by their trucks. One way of doing this is to minimize total fuel consumption during vehicle routing. Fuel consumption is directly related to reducing greenhouse gas emissions. However, fuel consumption does not only depend on the driven distances but also on the payload. In this paper, a vehicle routing problem with an unlimited number of heterogeneous vehicles and a fuel consumption-minimization objective function is considered, which was introduced by Kopfer, Schönberger, and Kopfer [9]. It is denoted as EVRP-VC. Till now, the EVRP-VC has only been solved via a commercial solver. Some instances could not be solved within a time limit of 15 minutes. In this paper, a heuristic approach is applied for the first time to the EVRP-VC. An existing column generationbased heuristic is modified. We extend it by a procedure that conceptually modifies some fuel consumption parameters (FCM) which forces the heuristic to generate a more diverse set of tours assigned to different types of vehicles. The performance of the proposed heuristic is evaluated by means of computational benchmark experiments. In total 250 test instances are solved. It is demonstrated that the FCM procedure significantly contributes to increase solution quality. The proposed heuristic is able to compute 87 percent of the optimal (or best-known) solutions in significantly less computing times.
DOAJ (DOAJ: Directory of Open Access Journals), Sep 1, 2016
Рассматривается задача оптимизации выполнения множества операций по перемещению контейнеров на же... more Рассматривается задача оптимизации выполнения множества операций по перемещению контейнеров на железнодорожном узле. Разрабатываются нижняя граница, основанная на релаксированной задаче линейного программирования, и нижняя граница, полученная с помощью техники лагранжевой релаксации.
Kapazitätssteuerung ist ein Bestandteil des operativen Revenue Managements (Klein und Steinhardt,... more Kapazitätssteuerung ist ein Bestandteil des operativen Revenue Managements (Klein und Steinhardt, 2008) und wird zur Entscheidung über die Annahme oder Ablehnung von ggf. sukzessive eintreffenden Reservierungsanfragen für vorgehaltene Ressourcen genutzt. Ursprünglich für die Absatzkontrolle im Passagierluftverkehr konzipiert, werden heute Ansätze der Kapazitätssteuerung in vielen Service-Industrien (Ingold et al., 2007) und im produzierenden Gewerbe (Spengler et al., 2007) angewendet, um eine möglichst profitable Zuteilungen von knappen Ressourcen (z. B. Maschinen oder Dienstleistungen) zu Aufträgen vorzunehmen. Insbesondere Transport-Dienstleister, die eine relativ hohe Grundauslastungsquote durch langfristige Kundenkontrakte besitzen, versuchen vorhandene Restkapazitäten auf dem Spotmarkt Erlös-maximierend zu verkaufen. Dadurch können die insgesamt steigenden Transportnachfragen aufgrund einer effizienteren Fahrzeugauslastung mit einer unterproportionalen Zunahme von Fahrleistungen bewältigt werden (Schaefer, 1993). Mehrere Voraussetzungen müssen erfüllt sein, damit die Anwendung von Erlös-orientierten Methoden zur Entscheidung über die Annahme von Reservierungsanfragen für knappe Ressourcen erfolgreich sein kann. Kimms und Klein (2005) fassen diese in den folgenden vier Aspekten zusammen. Mangelnde operative Flexibilität in der Verfügbarkeit der zu reservierenden Ressource: Die verfügbare Restkapazität stellt tatsächlich ein zunehmend knapper werdendes Gut dar. Somit sind Preiserhöhungen für dieses Gut plausibel. In der in dieser Arbeit beschriebenen Anwendung ist die noch verfügbare Kapazität eines LKW für eine vorgegebene Fahrstrecke kurzfristig nicht erweiterbar. Integration eines externen, d. h. durch den Bereitsteller der Ressource nicht beeinflussbaren Faktors: Dieser externe Faktor führt auf der Nachfrageseite zu Unsicherheit über die zukünftige Ressourcenverfügbarkeit sowie auf der Angebotsseite zu Unsicherheit über die zukünftigen Absatzmengen. Dadurch wird (im Idealfall) verhindert, dass taktische Überlegungen zu überhöhten bzw. zu geringen Preisfestlegungen führen. In der hier untersuchten Konstellation stellt die Unsicherheit über die tatsächliche zukünftige Nachfrage einen durch den Transport-Dienstleister nicht beeinflussbaren externen Faktor dar. Heterogenes Nachfrageverhalten: Dadurch können durch den Anbieter aus den eintreffenden Aufträgen die profitabelsten ausgewählt werden und die Nachfrager können durch eine Variation ihrer Reservierungsanfrage ggf. auch nach Ablehnung ihrer ursprünglichen Anfrage doch noch eine Leistung erhalten. Wir untersuchen einen Anwendungsfall, in dem Reservierungsanfragen mit unterschiedlichem zeitlichem Vorlauf und für unterschiedliche Relationen gebucht werden. Standardisierbare Leistungen: Anbieter können Preisuntergrenzen definieren. Für potentielle Nachfrager ist die Kalkulation der Preise nachvollziehbar und ver
When considering long-haul transport requests, the durations of rest periods and breaks highly in... more When considering long-haul transport requests, the durations of rest periods and breaks highly influence the overall time needed for fulfillment. In the European Union, Regulation (EC) No 561/2006 defines the rules for the number, duration and time intervals when rest periods and breaks have to be taken. The present study proposes two mixed integer linear programming models and optimization strategies that, together with a transformation algorithm, allow to plan driver activities in compliance with this regulation for a given sequence of customer locations and other stops to be visited. One of the models considers all rules, including extended rules, while the other takes into account the regular requirements. Each customer location has one or multiple time windows among which a choice has to be made. A special feature is the consideration of "soft" time windows which has not been studied in this context so far. If time windows cannot be met, the resulting schedule gives important information to the dispatcher that is necessary to set up a better schedule. In online re-planning, lateness can be revealed at an early stage such that it is possible to reorganize the schedule or to negotiate arrival times with customers before communication effort and costs increase and further delays or cancellations are unavoidable. In addition to the mathematical models, a myopic algorithm was developed that can only "see" the route until the next customer stop and the corresponding customer time window in advance and plans driver activities accordingly. Simple strategies were chosen to also integrate the optional rules. Test instances were derived from real data and include vehicle routes for one week. The numerical results obtained with the mathematical models and the myopic algorithm are analyzed and compared in terms of the run time, lateness and overall travel time.
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