Fachbereich Produktionswirtschaft und Logistik

Designing and Scheduling Cost-Efficient Tours by Using the Concept of Truck Platooning

Florian Stehbeck, Technische Universität München (Masterarbeit)
Junior Management Science 4(4), 2019, 566-634

Truck Platooning is a promising new technology to reduce the fuel consumption by around 15% via the exploitation of a preceding and digitally connected truck’s slipstream. However, the cost-efficient coordination of such platoons under consideration of mandatory EU driving time restrictions turns out to be a highly complex task.

For this purpose, we provide a comprehensive literature review and formulate the exact EU-Truck Platooning Problem (EU-TPP) as an Integer Linear Program (ILP) which also features a hypothetical task-relieving effect for following drivers in a convoy. In order to increase the computational efficiency, we introduce an auxiliary constraint and two hierarchical planning-based matheuristic approaches: the Shortest Path Heuristic (SPH) and the Platoon Routing Heuristic (PRH).

Besides a qualitative sensitivity analysis, we perform an extensive numerical study to investigate the impact of different critical influence factors on platooning, being of major political and economic interest.

Our experiments with the EU-TPP suggest remarkable fuel cost savings of up to 10.83% without a 50% task relief, while its inclusion leads to additional personnel cost savings of up to even 31.86% at best with maximally 12 trucks to be coordinated in a recreated part of the European highway network. Moreover, we prove our matheuristics’ highly favorable character in terms of solution quality and processing time.

Keywords: autonomous transport; Truck Platooning; driving time and rest periods; cost-efficient routing & scheduling; computational efficiency.

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State-of-the-Art dynamischer Methoden zur multikriteriellen Entscheidungsunterstützung

Sebastian Schär, Georg-August-Universität Göttingen (Bachelorarbeit)
Junior Management Science 3(3), 2018, 146-165

Die Methoden der multikriteriellen Entscheidungsunterstützung (MCDA) bieten die Möglichkeit eine Vielzahl an Kriterien unterschiedlicher Natur im Zuge der Entscheidungsfindung simultan einzubeziehen. Bestimmte Entscheidungen, insbesondere im strategischen Bereich, zeichnen sich zudem durch eine hohe Komplexität aus, da die zugrundeliegenden Annahmen sowie die Auswirkungen der Entscheidung mit Unsicherheiten behaftet sind.
Das Ziel dieser Arbeit war es, durch ein strukturiertes Literaturreview herauszustellen, welche Ansätze zur Erfassung einer solchen dynamischen Entscheidungskomponente es bislang gibt.
Zur Identifikation relevanter Literatur wurden themenrelevante, wissenschaftliche Verlage wie ELSEVIER, sowie die EBSCO Datenbank genutzt. Auch Dissertationen, Konferenzberichte sowie vorherige Reviewartikel wurden inkludiert. Insgesamt wurden 60 Zeitschriftenartikel aus 31 verschiedenen Zeitschriften, 6 Konferenz-Paper, 11 Buchquellen und eine Dissertation gefunden. Die Literatur wurde anschließend nach dem zugrundeliegenden Verständnis der dynamischen Komponente, sowie deren methodischer Erfassung klassifiziert. Hierbei offenbarten sich drei Gruppen von Ansätzen Dynamik in die MCDA zu integrieren: (1) Szenario-basierte Ansätze, (2) Eine Kombination von MCDA mit Lebenszyklusmodellen (LCA), sowie (3) die direkte Einbeziehung von Dynamik in der Problemformulierung über mehrere Datensätze (DMCDA).
Ein kritischer Vergleich dieser zeigt eine fortgeschrittene Entwicklung mit vielen Anwendungsbeispielen im Forschungsstrang der Szenario-basierten Ansätze. Eine Kombination von MCDA mit LCA kommt vor allem in Nachhaltigkeitsfragen und bei der Beurteilung von Energietechnologien zum Einsatz. Das Gebiet der DMCDA-Ansätze erweist sich als vergleichsweise jüngerer Forschungsstrang mit Ansatzpunkten für zukünftige Forschungsvorhaben.

Keywords: Multikriterielle Entscheidungsunterstützung, DMCDA, uncertainty,
dynamic decision making, MADM

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