Günther Zäpfel Knihy

In many decision problems, e. g. from the area of production and logistics manage ment, the evaluation of alternatives and the determination of an optimal or at least suboptimal solution is an important but dif? cult task. For most such problems no ef? cient algorithm is known and classical approaches of Operations Research like Mixed Integer Linear Programming or Dynamic Pro gramming are often of limited use due to excessive computation time. Therefore, dedicated heuristic solution approaches have been developed which aim at providing good solutions in reasonable time for a given problem. However, such methods have two major drawbacks: First, they are tailored to a speci? c prob lem and their adaption to other problems is dif? cult and in many cases even impos sible. Second, they are typically designed to “build” one single solution in the most effective way, whereas most decision problems have a vast number of feasible solu tions. Hence usually the chances are high that there exist better ones. To overcome these limitations, problem independent search strategies, in particular metaheuris tics, have been proposed. This book provides an elementary step by step introduction to metaheuristics focusing on the search concepts they are based on. The ? rst part demonstrates un derlying concepts of search strategies using a simple example optimization problem.

Das Lehrbuch hat sich zum Ziel gesetzt, dem Leser einen fundierten Überblick über die bedeutendsten modernen Heuristiken zu geben und ihm am Beispiel des Standardproblems der Job-Shop-Maschinenbelegung einen Vergleich der verwendeten Lösungsprinzipien zu ermöglichen. Dabei werden die Grundideen und Lösungsprinzipien dieser modernen Heuristiken allgemein beschrieben und im Anschluss daran wird aufgezeigt, wie diese auf das spezielle Problem der Maschinenbelegung algorithmisch angewendet werden können. Zur Veranschaulichung wird zusätzlich ein typisches Beispiel der Maschinenbelegung definiert. Die algorithmischen Verfahrensschritte der modernen Heuristiken für dieses werden jeweils visualisiert. Damit sollen die Leser in die Lage versetzt werden, für eigene Problemstellungen die geeigneten modernen Heuristiken beurteilen und eine geeignete Auswahl treffen zu können. Zielgruppe Für Studierende und Dozenten der Betriebswirtschaftslehre, des Wirtschaftsingenieurwesens und der Wirtschaftsinformatik, Fach- und Führungskräfte in der Produktionsplanung und -steuerung.

Die tägliche Belieferung von Kunden, die sich durch ein im Zeitablauf schwankendes Mengenaufkommen auszeichnet, stellt eine herausfordernde logistische Planungsaufgabe dar. Es müssen dabei Touren unter Beachtung von Zeitfenstern für die Kundenbelieferung unter Beachtung von Ressourcen geplant werden. Dabei ist auf der einen Seite der geforderte Lieferservice zu erfüllen, auf der anderen Seite sind die Kosten möglichst gering zu halten, um in diesem dynamischen Markt wettbewerbsfähig zu bleiben. Diese besonders komplexe Planungsaufgabe wird in der Praxis in vielen Fällen noch intuitiv - von praktischer Erfahrung gestützt - durchgeführt. Für die Logistikkette entstehen dadurch unter Umständen erhebliche Wettbewerbsnachteile, da die Logistikkosten nicht kostenminimal kalkuliert werden bzw. der Einsatz des Fuhrparks nicht optimal gestaltet wird. Um die Reduzierung der Logistikkosten zu erreichen, lassen sich heute auf der Basis moderner Heuristiken Verfahren entwickeln, die dem Disponenten Potenziale zur Kostensenkung aufzeigen, ohne die Lieferqualität zu verschlechtern und damit zur Sicherstellung der Wettbewerbsfähigkeit beitragen. Die Entscheidungen zur Tourenplanung haben aber auch erhebliche Auswirkungen auf die Umwelt, so dass durch intelligente Tourenplanung eine Ressourcenschonung der Umwelt erreicht werden kann. In diesem Buch werden moderne Methoden zur computerunterstützten Tourenplanung am Vehicle-Routing-Problem mit Zeitfenstern dargestellt. Die Palette der vorgestellten Verfahren reicht von einfachen Konstruktionsheuristiken bis zu hybriden Metaheuristiken. Der Qualitätsvergleich erfolgt anhand von theoretischen Benchmarkproblemen. Da sich diese Benchmarkprobleme teilweise erheblich von den Anforderungen in der Praxis unterscheiden, werden ebenso die praktischen Anforderungen bzw. die Unterschiede zu den Benchmarkproblemen für unterschiedliche Branchen aufgeführt.

Frontmatter -- Vorwort -- Inhalt -- I. Begriffsklänuigen über den Objektbereich -- n. Planung des Outputs des Produktionssystems: Ermittlung von Produktionsprogrammen -- III. Planung des Inputs des Produktionssystems: Ermittlung des Bedarfs an Repetierfaktoren -- IV. Planung und Steuerung des Throughputs des Produktionssystems: Bestimmen der optimalen Durchführung der Produktion -- V. Überlegungen zu integrierten Systemen der operativen Produktionsplanung und -Steuerung -- Anhang 1 -- Anhang 2 -- Anhang 3 -- Anhang 4 -- Literaturverzeichnis -- Sachregister -- Backmatter

Die klassische, statische Tourenplanung betrachtet die Daten zu Beginn des Prozesses als gegeben und sieht keine Anpassungen während der Durchführung vor. In der Realität stehen jedoch oft keine eindeutigen Daten zur Verfügung, was Anpassungen notwendig macht. Unvorhergesehene Ereignisse wie Verkehrsstaus, variierende Servicezeiten und neue Kundenanfragen während der Tour erfordern flexible Planungen. Zudem führt eine zunehmende Kundenorientierung, insbesondere im Lieferservice, dazu, dass neue Anfragen in bestehende Pläne integriert werden müssen. Dynamische Veränderungen der Inputdaten während des Planungsprozesses erfordern eine dynamisch-adaptive Tourenplanung, um sowohl den Zielen des Lieferservices als auch der Kostenreduktion gerecht zu werden. Das Buch bietet eine klare Definition der Aufgabenstellung der dynamisch-adaptiven Tourenplanung und systematisiert verschiedene Arten der adaptiven Anpassungen für dynamische Probleme. Zudem werden wesentliche Lösungskonzepte vorgestellt. Im abschließenden Kapitel werden relevante Problemstellungen der dynamisch-adaptiven Tourenplanung aus der Praxis präsentiert.

Entscheidendes Mittel, um Kostenführerschaft bzw. Differenzierung zu erlangen, ist die geeignete Wahl des Produkt-bzw. Produktionssystems des Unternehmens. Das taktische Produktions-Management hat dabei die im Rahmen der strategischen Planung festgelegte Wettbewerbsstrategie inhaltlich zu konkretisieren.

Die Wirtschaftlichkeit logistischer Prozesse ist für die Wettbewerbsfähigkeit eines Unternehmens sowie für logistische Netzwerke von entscheidender Bedeutung. In diesem TCW-Report wird ein praxisgerechtes Vorgehen vorgestellt, das es ermöglicht, die Kosten und Leistungen logistischer Prozesse transparent zu machen. Das Modell basiert auf einer prozessorientierten Leistungsrechnung, die als Weiterentwicklung der traditionellen Prozesskostenrechnung in Richtung Leistungs- und Kapazitätsmanagement anzusehen ist. Die konkrete Umsetzung mit dem Softwarewerkzeug „Process Designer“ wird anhand von Praxisfällen im Detail aufgezeigt. Auf der Basis daraus resultierender Auswertungen werden Wege und Ansatzpunkte zur Optimierung der Prozesswirtschaftlichkeit präsentiert.

Das einführende Lehrbuch behandelt vor allem die Aufgaben und Lösungskonzepte des operativen Produktions- und Logistikmanagements PPS-Systeme (Produktionsplanungs- und Steuerungssysteme) werden im einzelnen behandelt. Das Produktions- und Logistikmanagement kann sich allerdings nicht darauf beschränken. Vielmehr hat es weiterhin die zentrale Aufgabe, die langfristigen Erfolgsvoraussetzungen zu schaffen, die die Wettbewerbsfähigkeit eines Unternehmens sichern bzw. die Wettbewerbsvorteile garantieren. Die Leistungserstellung hat in vielen Branchen einen großen - wenn nicht sogar den entscheidenden - Anteil an dieser Aufgabe. Neue Produktions- und Logistikonzepte wie Just-in-time, TimeBased-Manufacturing, Lean Production etc. machen dies deutlich. Aus diesem Grund wird auf diese - für eine Gestaltung einer zukunftsorientierten Leistungserstellung wichtigen - Konzepte ebenfalls eingegangen.