Go to page
 

Bibliographic Metadata

Title
Liner shipping network design : decision support and optimization methods for competitive networks
AuthorGuericke, Stefan
ExaminerSuhl, Leena In der Gemeinsamen Normdatei der DNB nachschlagen ; Dangelmaier, Wilhelm In der Gemeinsamen Normdatei der DNB nachschlagen
Published2014
Institutional NotePaderborn, Univ., Diss., 2014
Annotation
Tag der Verteidigung: 28.11.2014
Defended on2014-11-28
Document TypesDissertation (PhD)
URNurn:nbn:de:hbz:466:2-15248 Persistent Identifier (URN)
Files
Liner shipping network design [12.67 mb]
Links
Reference
Classification
Abstract (German)

Der Großteil des weltweiten Güterverkehrs wird auf dem Seeweg transportiert, insbesondere in Containern durch Linienreedereien. Diese betreiben Netzwerke aus Liniendiensten, die regelmäßig eine Sequenz von Häfen mit einer festen Schiffsflotte anlaufen. Aus taktischer und strategischer Sicht müssen sich Reedereien der Liniendienstplanung widmen, dem sogenannten Netzwerkdesignproblem.Die Netzwerkdesign-Optimierung in der Linienschifffahrt ist ein junges und aktuelles Forschungsgebiet. Der Fokus bisheriger Arbeiten liegt vor allem darauf ein einheitliches Problemverständnis zu schaffen und Optimierungsmethoden für die komplexe Planung der Hafensequenzen zu entwickeln.In dieser Dissertation wird das Netzwerkdesignproblem in einem praxisnahen Kontext betrachtet. Der erste Teil der Arbeit beschäftigt sich mit der monetären Bewertung eines gegebenen Netzwerks. Für die Bestimmung des Gewinns sind u.a. das Container-Routing und die Geschwindigkeiten der Schiffe relevant. Dadurch ergibt sich für die Bewertung von Netzwerken ein Optimierungsproblem. Um dieses zu lösen wird in dieser Arbeit ein Lösungsverfahren basierend auf einem Column Generation Ansatz entwickelt, das den maximalen Gewinn bestimmt. Im zweiten Teil der Arbeit werden Optimierungsverfahren für das Netzwerkdesign präsentiert. Diese verwenden die Methoden aus dem ersten Teil der Arbeit und integrieren bisher noch nicht betrachtete Aspekte wie u.a. Transportzeiten. Eine Evaluation erfolgt auf publizierten Testinstanzen und Teilnetzwerken einer Reederei.Die Analyse der Ergebnisse zeigt das Potential von Optimierungsmethoden für das Netzwerkdesignproblem. Die vorgestellten Methoden bieten Netzwerkplanern eine Basis zur Entscheidungsunterstützung, da bestehende Netzwerke schnell evaluiert aber auch automatisiert verbessert werden können.

Abstract (English)

Maritime shipping is by far the largest mode of transportation in terms of volume and value, with liner shipping being responsible for a significant amount of the goods transported. Liner carriers operate networks that consist of one or more liner services. A liner service provides a regular service between fixed ports with a fleet of vessels. In the tactical and strategic planning horizon the problem of optimizing the liner shipping network design arises.The liner shipping network design problem is, in its current scope, a relatively new problem in literature. Previously, the main research attention was to cope with the huge complexity that arises by the port rotations and defining a common problem understanding.In this thesis, the network design problem is approached from a practical perspective. The first part of the thesis answers the question of how to evaluate a given large scale liner shipping network on a monetary basis. This is an optimization problem itself, namely, determining the optimal container allocation on a fixed network under consideration of several aspects, such as empty container repositioning, speed optimization and port depth constraints. In this thesis, a column generation method for solving the problem to optimality in several seconds is presented. In the second part of this thesis, exact and heuristic network optimization methods are developed based on the monetary evaluation. The network optimization includes several new relevant aspects, such as transit-times. The methods are evaluated on state of the art benchmark instances and subnetworks from a liner carrier. The results indicate the potential of Operations Research methods in the liner shipping network design: The cargo allocation methods can be used to quickly evaluate alternative networks and the optimization methods to improve existing network layouts, offering a broad decision support to network planners.