B1 - Entwicklung von Methoden zum selbststeuernden Routing autonomer logistischer Objekte in Transportnetzen

Motivation

Mit der Erforschung des selbststeuernden Routings autonomer logistischer Objekte, unter anderem auf Basis von Verfahren aus der Datenkommunikation, bildet das Teilprojekt B1 die Kernidee des SFB 637. Die Gesamtvision des SFB 637 besteht aus autonomen, dezentralen Steuerungssystemen für logistische Prozesse. Dies führt zu einer dezentralen Koordination autonomer logistischer Objekte in einer heterarchischen Organisationsstruktur. Die Möglichkeiten und Grenzen eines Paradigmenwechsels von zentralen Planungs- und Steuerungssystemen hin zu einer Selbststeuerung logistischer Prozesse werden in den Teilprojekten für verschiedene Bereiche der Logistik untersucht. Das Teilprojekt B1 repräsentiert dabei die grundlegende Idee der Selbststeuerung: das eigenständige Entscheiden und Routing von logistischen Objekten in sich verändernden Umgebungen. Durch das Teilprojekt B1 werden zum Ende der 3. Förderperiode Methoden zum selbststeuernden Routing autonomer logistischer Objekte entlang der logistischen Prozesskette, bestehend aus Fertigungs-, Montage- und Transportprozessen, verfügbar sein.

Ergebnisse 1. Phase (2004-2007)

In der 1. Förderperiode des SFB 637 wurde untersucht, ob und wie Algorithmen aus der Datenkommunikation auf logistische Problemstellungen übertragen werden können. Dabei wurde zunächst die Transportlogistik betrachtet. Die grundsätzliche Übertragbarkeit und die Eignung von Routingprinzipien aus der Datenkommunikation wurde nachgewiesen und das Distributed Logistics Routing Protocol (DLRP) als Selbststeuerungsmethode für den Bereich der Transportlogistik entwickelt. In einer Evaluation mit klassischen zentralen Optimierungsverfahren zeigte das DLRP eine vergleichbare, teils bessere Leistung, wobei die Selbststeuerung zusätzlich außerhalb der Optimierungsziele deutliche Vorteile zeigt – bspw. in Bezug auf Flexibilität und Robustheit. Hiermit stand nach der 1. Förderperiode eine Methode zur Selbststeuerung von Stückgütern und Fahrzeugen zur Verfügung, wodurch eine grundlegende Umsetzung der Vision des SFB 637 für die Transportlogistik erzielt wurde.

Ziele 2. Phase (2008-2011)

Als Fortführung des Projektes soll in dieser Phase erforscht werden, wie das selbststeuernde Routing von Stückgütern und Transportmitteln unter erweiterten praxisrelevanten Einschränkungen und unter Berücksichtigung komplexerer Strukturen gestaltet werden muss. Die Leistungsgrenzen des in der ersten Projektphase entwickelten und untersuchten Grundkonzeptes liegen hierbei ebenfalls im Fokus. Die Anforderungen bestehen aus drei Kernpunkten: Berücksichtigung von Ladungsträgern, Routingmechanismen für die Skalierbarkeit auf große Netze und Informationsbarrieren, welche in der Praxis existieren können.
Ein weiterer wichtiger Arbeitspunkt, vor allem in Hinblick auf die Bewertung und das Erkennen der Grenzen der Selbststeuerung, ist die Entwicklung realitätsnaher Benchmarkszenarien. Die entwickelten Selbststeuerungs-konzepte sind von so grundlegend anderer Struktur, dass die etablierten Benchmarkszenarien (z.B. die sog. Solomon-Instanzen) für die Selbststeuerung nicht genutzt werden können.
Ein weiterer Punkt ist die Übertragung des in der Transportlogistik erfolgreichen DLRP-Konzeptes auf andere Logistikbereiche.

Ergebnisse 2. Phase (2008-2011)

In der 2. Förderperiode wurde die entwickelte DLRP-Selbststeuerungsmethode für realitätsnahe Situationen erweitert und dessen Eignung hierfür aufgezeigt. Dies betraf Erweiterungen und Grenzen für die Skalierbarkeit des DLRP zur Anwendung in großen logistischen Netzen, die Untersuchung der Grenzen und Auswirkungen von technischen und unternehmensstrategischen Informationsbeschränkungen sowie die Erweiterung des DLRP um Ladungsträger. Die Funktionalitäten für unternehmensstrategische Informationsbeschränkungen erweitern dabei das DLRP für die gleichzeitige Nutzung durch mehrere, unabhängige Unternehmen als Gegensatz zur inselhaften Planung der Einzelflotten.
Zusätzlich zum DLRP für die Transportlogistik (DLRPt, t = transport) wurde die DLRP-Selbststeuerungsmethode auf die Fertigungslogistik übertragen (DLRPp, p = production) und auch hier die Vorteilhaftigkeit gegenüber zentralen Steuerungsverfahren bestätigt. Für beide Bereiche wurden entsprechende dynamische Benchmarkszenarien entwickelt und eingesetzt. Weiterhin zeigte eine erfolgreiche Rückübertragung auf Kommunikationsnetze das große Potenzial der DLRP-Selbststeuerungsmethode auch für andere Bereiche als den der Logistik. Nach der 2. Förderperiode stehen ein DLRPt für die Transportlogistik und ein DLRPp für die Fertigungslogistik zur Selbststeuerung logistischer Prozesse zur Verfügung.