IT-gestützte Planung und Steuerung von Seehafen-Container-Terminals: Unterstützung von Layoutplanung mit Hilfe von Optimierung und Simulation

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Im Zuge der schnellen Expansion des weltweiten Containerverkehrs sollen die für den Umschlag und Lagerung genutzten Flächen in Seehafen-Containerterminals möglichst effizient genutzt werden. Viele Hafenbetreiber sind heute mit Platzproblemen konfrontiert und überlegen, ihre Nutzfläche zu erweitern bzw. an der Seeseite künstliche neue Fläche für eine Erweiterung eines bestehenden Terminals zu bauen.Das beantragte Forschungsprojekt ist auf die Entscheidungsunterstützung bei der strategischen Layoutplanung von Seehafen-Container-Terminals fokussiert. Der Stand der Technik bei der Layoutplanung von Containerterminals soll durch exakte gemischt-ganzzahlige Optimierungsmodelle und deren Lösungsmethoden erweitert werden, Neben dem verbesserten theoretischen Verständnis könnte somit sichergestellt werden, dass alle Potentiale der Layoutgestaltung ausgeschöpft werden. Als Ausgangspunkt sollen lineare und quadratische Modelte aus der industriellen Fabriklayoutplanung dienen.Konkret werden im beantragten Projekt zunächst Anforderungen an ein Layout-Optimierungssystem ermittelt, insbesondere im Hinblick auf diverse Technologielösungen im Containerterminal sowie deren Voraussetzungen, Implikationen und gegenseitigen Auswirkungen. Auf dieser Basis wird ein generelles Optimierungsmodell aufgestellt, das für kleine Testinstanzen mit einem Standardsolver gelöst werden kann. Grenzen der Lösbarkeit werden angezeigt und spezielle Methoden, wie Schnittebenen, Branching-Regeln und problembezogene Heuristiken für praxisrelevante Problemgrößen untersucht.Durch eine Simulationskomponente sollen die Validität und die Robustheit des Optimierungsmodells auch mit stochastischen Daten für typische Verkehrssituationen analysiert werden. Weiterhin soll der Zusammenhang zwischen der Liegeplatzplanung für Schiffe und der Layoutplanung im Hafen modelliert werden. Die erarbeiteten Ansätze werden konzeptuell in ein interaktives computergestütztes Entscheidungsunterstützungssystem eingebaut.