A multi-objective solution approach for the design and planning of real-life retail distribution networks

Abstract: This research proposes a two-step solution approach for the design and planning of real-life secondary distribution networks in the chain store retail sector. The first step handles the optimization problem, which includes planning decisions regarding warehouse selection, store-warehouse allocation, the selection of delivery patterns, and the design of round trips for the replenishment of the stores considering service time windows. Moreover, the costoptimization problem is turned into a multi-objective optimization problem by including the objective of balancing the workload of the warehouses throughout the week. The aim of the cost-workload optimization is to identify promising network configurations with structural or operational differences that are used as input for the second step. Hybrid modern heuristics are proposed for both the cost-optimization and the cost-workload optimization. The second step supports the decision maker in the selection of the most suitable solution from the Paretooptimal set for particular scenarios. The suitability of the two-step solution approach for reallife operations as well as the benefits of more balanced operations is tested using a real-life case study. Kurzfassung: Ziel dieser Arbeit war die Entwicklung eines zweistufigen Verfahrens für die realitätsnahe Gestaltung und Planung von sekundären Distributionsnetzwerken im filialisierten Handel. In der ersten Stufe wird ein Optimierungsproblem gelöst, welches folgende Planungsentscheidungen berücksichtigt: Lagerauswahl, Zuordnung von Filialen zu Lagern, Auswahl von Belieferungsrhythmen für die Filiale sowie Gestaltung von Rundfahrten für die Belieferung der Filiale unter Berücksichtigung von Zeitfenstern. Dabei erfolgt nicht nur die Optimierung der Logistikkosten, sondern auch die Glättung der Lagerlast über den Verlauf der Woche. Hybride Metaheuristiken werden sowohl für die Kostenoptimierung als auch für die Kosten-Last-Optimierung entwickelt. Als Ergebnis der ersten Stufe steht die Pareto-optimale Front, welche eine Menge von effizienten Lösungen beinhaltet, die sich in der Netzwerkstruktur bzw. Planungsqualität unterscheiden. Die Pareto-optimale Front dient als Eingangsgröße für die zweite Stufe des Verfahrens, welche den Entscheidungsträger in der Auswahl der geeignetsten Lösung unterstützt. Dafür wird der Analytische Hierarchieprozess (AHP) angewendet. Die Praxiseignung des zweistufigen Planungsverfahrens und die Vorteile eines gleichmäßigen Lastverlaufs werden im Rahmen einer Fallstudie basierend auf Realdaten untersucht.