I³-Lab Business Analytics – Optimierungspotenziale und strategische Risiken für maritime logistische Systeme

Im Rahmen des Projektes arbeiteten Insitute unterschiedlicher Fachrichtungen gemeinsam an Fragestellungen der Business Analytics in der maritimen Logistik. Das Projekt befindet sich somit im Schnittfeld von Informatik, Mathematik, Management und Logistik und ist damit hochgradig interdisziplinär.

Projektdauer 01.08.2018 – 15.10.2022
Projektförderung    gefördert durch die Behörde für Wissenschaft, Forschung und Gleichstellung Hamburg
Unser Status Projektpartner
Ansprechpartner Marvin Kastner
Projekthomepage https://www2.tuhh.de/i3-ba-ml
Projektpartner
  • TUHH Institut für Quantitative Unternehmensforschung und Wirtschaftsinformatik
    Prof. Dr. Kathrin Fischer
  • TUHH Institut für Maritime Logistik
    Prof. Dr.-Ing. Carlos Jahn
  • TUHH Institut für Mathematik
    Prof. Dr. Anusch Taraz
  • TUHH Institut für Strategisches und internationales Management
    Prof. Dr. Thomas Wrona

Kurzbeschreibung

Die rasant zunehmenden Mengen vorhandener und verwertbarer Daten und die fortschreitende Entwicklung der Leistungsfähigkeit existierender Rechner ermöglicht Datenanalysen und Berechnungen in einem Umfang, der noch vor wenigen Jahren undenkbar war. Während derzeit zum Teil sehr unkritisch auf die immense Leistungsfähigkeit von Algorithmen hingewiesen wird, werden mögliche Risiken häufig völlig ausgeblendet. Dies eröffnet neue Herausforderungen für die universitäre Lehre und Forschung. Im Zuge der fortschreitenden Digitalisierung wollen und müssen zudem auch Unternehmen entsprechende Verfahren adaptieren und benötigen neue Forschungsergebnisse, um Methoden der Business Analytics in Form innovativer Lösungen umsetzen zu können.

Das Projekt widmet sich vorwiegend der Anwendung von Business Analytics im Bereich maritimer logistischer Systeme, da hier noch große Optimierungspotenziale liegen. Auf der anderen Seite verfügt diese Branche mittlerweile über riesige Datenmengen, beispielsweise Schiffsbewegungen und Wetterdaten, deren Auswertung die Entwicklung verbesserter Strategien, im Personal- und Flotteneinsatz oder im Revenue Management, und neuer Lösungen, zum Beispiel im autonom gesteuerten Schiffsverkehr, ermöglichen kann.

 

Veröffentlichungen (Auszug)

[182412]
Title: Robust berth scheduling using machine learning for vessel arrival time prediction.
Written by: Kolley, Lorenz and Rückert, Nicolas and Kastner, Marvin and Jahn, Carlos and Fischer, Kathrin
in: <em>Flexible Services and Manufacturing Journal</em>. 9 (2022).
Volume: <strong>35</strong>. Number:
on pages: 29-69
Chapter:
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how published:
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Type:
DOI: 10.1007/s10696-022-09462-x
URL: https://doi.org/10.1007/s10696-022-09462-x
ARXIVID:
PMID:

[pdf] [www]

Note: i3lab

Abstract: In this work, the potentials of data-driven optimization for the well-known berth allocation problem are studied. The aim of robust berth scheduling is to derive conflict-free vessel assignments at the quay of a terminal, taking into account uncertainty regarding the actual vessel arrival times which may result from external influences as, e.g., cross wind and sea current. In order to achieve robustness, four different Machine Learning methods-from linear regression to an artificial neural network-are employed for vessel arrival time prediction in this work. The different Machine Learning methods are analysed and evaluated with respect to their forecast quality. The calculation and use of so-called dynamic time buffers (DTBs), which are derived from the different AIS-based forecasts and whose length depends on the estimated forecast reliability, in the berth scheduling model enhance the robustness of the resulting schedules considerably, as is shown in an extensive numerical study. Furthermore, the results show that also rather simple Machine Learning approaches are able to reach high forecast accuracy. The optimization model does not only lead to more robust solutions, but also to less actual waiting times for the vessels and hence to an enhanced service quality, as can be shown by studying the resulting schedules for real vessel data. Moreover, it turns out that the accuracy of the resulting berthing schedules, measured as the deviation of planned and actually realisable schedules, exceeds the accuracy of all forecasts which underlines the usefulness of the DTB approach