Vergleich unterschiedlicher heuristischer Verfahren für das 'Vehicle routing problem with time windows'

Diplomarbeit aus dem Jahr 2005 im Fachbereich BWL - Unternehmensforschung, Operations Research, Note: gut, FernUniversität Hagen (Wirtschaftsinformatik), Sprache: Deutsch, Abstract: Das Transportwesen und die damit verbundene logistische Planung des Warenflusses sowie die Tourenplanung spielen eine wichtige Rolle im betriebswirtschaftlichen Umfeld. Unter Tourenplanung versteht man allgemein eine Klasse von Planungsproblemen, die verschiedene Ausprägungen bezüglich der Zielfunktion und den Nebenbedingungen aufweisen. Eine konkrete Problemstellung der Tourenplanung sieht etwa folgendermaßen aus: Von einem oder mehreren Lagern ausgehend, sind mit einem vorhandenen Fuhrpark, ein oder mehrere Kunden entsprechend den vorhandenen Aufträgen zu beliefern. Hierbei ist die Kapazität der Fahrzeuge beschränkt. Eine in der betrieblichen Praxis häufig auftretende weitere Restriktion ist die Vorgabe von Zeitfenstern. Unter Zeitfenstern versteht man Intervalle, die den frühesten und spätesten Beginn einer Auftragsdurchführung begrenzen. Ein typisches Beispiel für ein Tourenplanungsproblem mit Zeitfenstern ist die 'just-in-time' Belieferung durch Paketdienste. Im angelsächsischen Sprachbereich wird das Problem auch als 'vehicle routing problem with time windows' (VRPTW) bezeichnet. In der Regel liegt dem VRPTW eine hierarchische Zielsetzung zugrunde, die die benötigte Fahrzeugzahl in einem ersten Schritt und die Minimierung der Gesamtdistanz in einem zweiten Schritt berücksichtigt. Das VRPTW ist ein kombinatorisches Optimierungsproblem, welches zur Klasse der NP-harten (engl.: non-deterministic polynomial time) Probleme gezählt wird. Dies bedeutet, dass bislang kein Algorithmus bekannt ist, mit dem eine optimale Lösung in polynomialer Zeit gefunden werden kann. Stattdessen wächst der Lösungsaufwand mit der Problemgröße exponentiell. Deshalb bietet sich der Einsatz von heuristischen Verfahren an. Hierzu zählen insbesondere Metaheuristiken, wie das Tabu Search Verfahren, Simulated Annealing oder Evolutionäre Algorithmen (z.B. genetische Algorithmen). Die ersten Metaheuristiken haben ihren Ursprung in den 70er Jahren. In letzter Zeit wurden besonders hybride und verteilt-parallele Ansätze untersucht. Unter hybriden Ansätzen versteht man eine Kombination von verschiedenen Metaheuristiken. Verteilt-parallele Ansätze versuchen das Problem nicht mehr sequentiell, sondern durch mehrere parallele Prozesse zu lösen. In dieser Arbeit werden speziell große Probleminstanzen mit mehreren hundert Kunden untersucht. Hierfür werden verschiedene Verfahren, die in der jüngsten Literatur veröffentlicht wurden, miteinander verglichen.

Professor Pachnicke wurde 1977 in Dortmund geboren. Von 2000-2001 absolvierte er ein Masterstudium in 'Information Engineering' an der City University, London, Großbritannien. Sein Studium der Elektrotechnik an der TU Dortmund schloss er 2002 mit dem Grad Dipl.-Ing. ab. 2005 wurde er zum Dr.-Ing. der Elektrotechnik promoviert - ebenfalls an der TU Dortmund. Im Jahr 2005 beendete er außerdem ein Dipl.-Wirt.-Ing. Studium an der FernUniversität, Hagen. Seine Habilitation wurde ihm im Januar 2012 verliehen für Forschungsarbeiten über 'Optische Übertragungsnetze'. Gleichzeitig wurde er zum 'Privatdozent' der TU Dortmund ernannt. Von 2007 bis 2011 arbeitete er als Oberingenieur am Lehrstuhl für Hochfrequenztechnik, TU Dortmund. Anschließend war er bei der Firma ADVA Optical Networking SE in der Abteilung 'Advanced Technology' (CTO Office) beschäftigt und leitete u.a. EU-finanzierte Forschungsprojekte zu optischen Zugangsnetzten der nächsten Generation. Außerdem erforschte er Konzepte für die Konvergenz von Fest- und Mobilfunknetzen sowie Datenzentren der nächsten Generation. Seit 2016 ist er Professor an der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel und leitet den Lehrstuhl für Nachrichtenübertragungstechnik. Darüber hinaus ist er zur Zeit geschäftsführender Direktor des Instituts für Elektrotechnik und Informationstechnik sowie Mitglied des Senats der Universität. Er ist Autor bzw. Ko-Autor von mehr als 200 wissenschaftlichen Veröffentlichungen, darunter 5 Bücher und mehr als 40 Zeitschriftenbeiträge sowie von mehreren Patenten. Professor Pachnicke erhielt verschiedene Auszeichnungen für seine wissenschaftliche Arbeit darunter den ITG-Preis 2012 des VDE, den Dissertationspreis 2006 der TU Dortmund sowie den VDE Preis Rhein/Ruhr 2002. Professor Pachnicke ist Mitglied in den technischen Programmkomitees der European Conference on Optical Communication (ECOC), der Optical Fiber Communication Conference (OFC), der International Conference on Photonics in Switching and Computing (PSC) sowie dem ITG Fachausschuss KT3 (Optische Nachrichtentechnik).