Self-Aware Optimization of Cyber-Physical Systems in Intelligent Transportation and Logistics Systems

Self-Aware Optimierung von Cyber-Physischen Systemen in Intelligenten Transport- und Logistiksystemen

Please always quote using this URN: urn:nbn:de:bvb:20-opus-272285
  • In today's world, circumstances, processes, and requirements for systems in general-in this thesis a special focus is given to the context of Cyber-Physical Systems (CPS)-are becoming increasingly complex and dynamic. In order to operate properly in such dynamic environments, systems must adapt to dynamic changes, which has led to the research area of Self-Adaptive Systems (SAS). These systems can deal with changes in their environment and the system itself. In our daily lives, we come into contact with many different self-adaptive systemsIn today's world, circumstances, processes, and requirements for systems in general-in this thesis a special focus is given to the context of Cyber-Physical Systems (CPS)-are becoming increasingly complex and dynamic. In order to operate properly in such dynamic environments, systems must adapt to dynamic changes, which has led to the research area of Self-Adaptive Systems (SAS). These systems can deal with changes in their environment and the system itself. In our daily lives, we come into contact with many different self-adaptive systems that are designed to support and improve our way of life. In this work we focus on the two domains Intelligent Transportation Systems (ITS) and logistics as both domains provide complex and adaptable use cases to prototypical apply the contributions of this thesis. However, the contributions are not limited to these areas and can be generalized also to other domains such as the general area of CPS and Internet of Things including smart grids or even intelligent computer networks. In ITS, real-time traffic control is an example adaptive system that monitors the environment, analyzes observations, and plans and executes adaptation actions. Another example is platooning, which is the ability of vehicles to drive with close inter-vehicle distances. This technology enables an increase in road throughput and safety, which directly addresses the increased infrastructure needs due to increased traffic on the roads. In logistics, the Vehicle Routing Problem (VRP) deals with the planning of road freight transport tours. To cope with the ever-increasing transport volume due to the rise of just-in-time production and online shopping, efficient and correct route planning for transports is important. Further, warehouses play a central role in any company's supply chain and contribute to the logistical success. The processes of storage assignment and order picking are the two main tasks in mezzanine warehouses highly affected by a dynamic environment. Usually, optimization algorithms are applied to find solutions in reasonable computation time. SASes can help address these dynamics by allowing systems to deal with changing demands and constraints. For the application of SASes in the two areas ITS and logistics, the definition of adaptation planning strategies is the key success factor. A wide range of adaptation planning strategies for different domains can be found in the literature, and the operator must select the most promising strategy for the problem at hand. However, the No-Free-Lunch theorem states that the performance of one strategy is not necessarily transferable to other problems. Accordingly, the algorithm selection problem, first defined in 1976, aims to find the best performing algorithm for the current problem. Since then, this problem has been explored more and more, and the machine learning community, for example, considers it a learning problem. The ideas surrounding the algorithm selection problem have been applied in various use cases, but little research has been done to generalize the approaches. Moreover, especially in the field of SASes, the selection of the most appropriate strategy depends on the current situation of the system. Techniques for identifying the situation of a system can be found in the literature, such as the use of rules or clustering techniques. This knowledge can then be used to improve the algorithm selection, or in the scope of this thesis, to improve the selection of adaptation planning strategies. In addition, knowledge about the current situation and the performance of strategies in similar previously observed situations provides another opportunity for improvements. This ongoing learning and reasoning about the system and its environment is found in the research area Self-Aware Computing (SeAC). In this thesis, we explore common characteristics of adaptation planning strategies in the domain of ITS and logistics presenting a self-aware optimization framework for adaptation planning strategies. We consider platooning coordination strategies from ITS and optimization techniques from logistics as adaptation planning strategies that can be exchanged during operation to better reflect the current situation. Further, we propose to integrate fairness and uncertainty handling mechanisms directly into the adaptation planning strategies. We then examine the complex structure of the logistics use cases VRP and mezzanine warehouses and identify their systems-of-systems structure. We propose a two-stage approach for vertical or nested systems and propose to consider the impact of intertwining horizontal or coexisting systems. More specifically, we summarize the six main contributions of this thesis as follows: First, we analyze specific characteristics of adaptation planning strategies with a particular focus on ITS and logistics. We use platooning and route planning in highly dynamic environments as representatives of ITS and we use the rich Vehicle Routing Problem (rVRP) and mezzanine warehouses as representatives of the logistics domain. Using these case studies, we derive the need for situation-aware optimization of adaptation planning strategies and argue that fairness is an important consideration when applying these strategies in ITS. In logistics, we discuss that these complex systems can be considered as systems-of-systems and this structure affects each subsystem. Hence, we argue that the consideration of these characteristics is a crucial factor for the success of the system. Second, we design a self-aware optimization framework for adaptation planning strategies. The optimization framework is abstracted into a third layer above the application and its adaptation planning system, which allows the concept to be applied to a diverse set of use cases. Further, the Domain Data Model (DDM) used to configure the framework enables the operator to easily apply it by defining the available adaptation planning strategies, parameters to be optimized, and performance measures. The framework consists of four components: (i) Coordination, (ii) Situation Detection, (iii) Strategy Selection, and (iv) Parameter Optimization. While the coordination component receives observations and triggers the other components, the situation detection applies rules or clustering techniques to identify the current situation. The strategy selection uses this knowledge to select the most promising strategy for the current situation, and the parameter optimization applies optimization algorithms to tune the parameters of the strategy. Moreover, we apply the concepts of the SeAC domain and integrate learning and reasoning processes to enable ongoing advancement of the framework. We evaluate our framework using the platooning use case and consider platooning coordination strategies as the adaptation planning strategies to be selected and optimized. Our evaluation shows that the framework is able to select the most appropriate adaptation strategy and learn the situational behavior of the system. Third, we argue that fairness aspects, previously identified as an important characteristic of adaptation planning strategies, are best addressed directly as part of the strategies. Hence, focusing on platooning as an example use case, we propose a set of fairness mechanisms to balance positive and negative effects of platooning among all participants in a platoon. We design six vehicle sequence rotation mechanisms that continuously change the leader position among all participants, as this is the position with the least positive effects. We analyze these strategies on roads of different sizes and with different traffic volumes, and show that these mechanisms should also be chosen wisely. Fourth, we address the uncertainty characteristic of adaptation planning strategies and propose a methodology to account for uncertainty and also address it directly as part of the adaptation planning strategies. We address the use case of fueling planning along a route associated with highly dynamic fuel prices and develop six utility functions that account for different aspects of route planning. Further, we incorporate uncertainty measures for dynamic fuel prices by adding penalties for longer travel times or greater distance to the next gas station. Through this approach, we are able to reduce the uncertainty at planning time and obtain a more robust route planning. Fifth, we analyze optimization of nested systems-of-systems for the use case rVRP. Before proposing an approach to deal with the complex structure of the problem, we analyze important constraints and objectives that need to be considered when formulating a real-world rVRP. Then, we propose a two-stage workflow to optimize both systems individually, flexibly, and interchangeably. We apply Genetic Algorithms and Ant Colony Optimization (ACO) to both nested systems and compare the performance of our workflow with state-of-the-art optimization algorithms for this use case. In our evaluation, we show that the proposed two-stage workflow is able to handle the complex structure of the problem and consider all real-world constraints and objectives. Finally, we study coexisting systems-of-systems by optimizing typical processes in mezzanine warehouses. We first define which ergonomic and economic constraints and objectives must be considered when addressing a real-world problem. Then, we analyze the interrelatedness of the storage assignment and order picking problems; we identify opportunities to design optimization approaches that optimize all objectives and aim for a good overall system performance, taking into account the interdependence of both systems. We use the NSGA-II for storage assignment and Ant Colony Optimization (ACO) for order picking and adapt them to the specific requirements of horizontal systems-of-systems. In our evaluation, we compare our approaches to state-of-the-art approaches in mezzanine warehouses and show that our proposed approaches increase the system performance. Our proposed approaches provide important contributions to both academic research and practical applications. To the best of our knowledge, we are the first to design a self-aware optimization framework for adaptation planning strategies that integrates situation-awareness, algorithm selection, parameter tuning, as well as learning and reasoning. Our evaluation of platooning coordination shows promising results for the application of the framework. Moreover, our proposed strategies to compensate for negative effects of platooning represent an important milestone, which could lead to higher acceptance of this technology in society and support its future adoption in the real world. The proposed methodology and utility functions that address uncertainty are an important step to improving the capabilities of SAS in an increasingly turbulent environment. Similarly, our contributions to systems-of-systems optimization are major contributions to the state of logistics and systems-of-systems research. Finally, we select real-world use cases for the application of our approaches and cooperate with industrial partners, which highlights the practical relevance of our contributions. The reduction of manual effort and required expert knowledge in our self-aware optimization framework is a milestone in bridging the gap between academia and practice. One of our partners integrated the two-stage approach to tackling the rVRP into its software system, improving both time to solution and solution quality. In conclusion, the contributions of this thesis have spawned several research projects such as a long-term industrial project on optimizing tours and routes in parcel delivery funded by Bayerisches Verbundforschungsprogramm (BayVFP) – Digitalisierung and further collaborations, opening up many promising avenues for future moreshow less
  • In der heutigen Welt werden die Umstände, Prozesse und Anforderungen an Systeme im allgemeinen-in dieser Arbeit wird der Fokus besonders auf cyber-physische Systeme (engl. Cyber-Physical Systems (CPS)) gelegt-immer komplexer. Um in solch dynamischen Umgebungen ordnungsgemäß zu funktionieren, müssen sich diese Systeme an Veränderungen anpassen. Diese Herausforderungen führten zu der Entstehung des Forschungsbereichs selbst-adaptiver Systeme (engl. Self-Adaptive Systems (SAS)). Diese Systeme können mit Veränderungen in ihrer Umgebung, als auchIn der heutigen Welt werden die Umstände, Prozesse und Anforderungen an Systeme im allgemeinen-in dieser Arbeit wird der Fokus besonders auf cyber-physische Systeme (engl. Cyber-Physical Systems (CPS)) gelegt-immer komplexer. Um in solch dynamischen Umgebungen ordnungsgemäß zu funktionieren, müssen sich diese Systeme an Veränderungen anpassen. Diese Herausforderungen führten zu der Entstehung des Forschungsbereichs selbst-adaptiver Systeme (engl. Self-Adaptive Systems (SAS)). Diese Systeme können mit Veränderungen in ihrer Umgebung, als auch in sich selbst umgehen und sich an geänderte Gegebenheiten anpassen. In unserem alltäglichen Leben kommen wir daher zunehmend mit SAS in Berührung, welche unsere Lebensqualität unterstützen und verbessern sollen. In dieser Arbeit konzentrieren wir uns auf die beiden Bereiche Intelligenter Transportsysteme (engl. Intelligent Transportation Systems (ITS)) und Logistik, da beide Bereiche komplexe und anpassbare Anwendungsfälle bieten, um die Beiträge dieser Arbeit prototypisch anzuwenden. Die vorgestellten Beiträge sind jedoch nicht auf diese Bereiche beschränkt und können auch auf andere Bereiche wie den allgemeinen Bereich von cyber-physischen Systemen und dem Internet der Dinge einschließlich intelligenter Stromnetze oder intelligenter Computernetze verallgemeinert werden. Als ein Beispiel für adaptive Systeme in der realen Welt kann die Echtzeit-Verkehrssteuerung genannt werden. Diese Systeme überwachen die Umgebung, analysieren Beobachtungen und planen Anpassungsmaßnahmen um den Verkehrsfluss zu regulieren. Ein weiteres Beispiel ist das sogenannte Platooning, welches die Fähigkeit beschreibt, in Gruppen mit geringen Abständen zwischen den beteiligten Fahrzeugen zu fahren. Das stetig wachsende Verkehrsvolumen auf den Straßen führt automatisch zu einem erhöhten Infrastrukturbedarf, den Behörden derzeit durch Neubau und Erweiterung der existierenden Infrastruktur begegnen. Platooning ist eine vielversprechende Technologie, die durch die Reduzierung der Mindestabstände von Fahrzeugen und Kommunikation zwischen diesen, automatisch zu einer Erhöhung des Verkehrsdurchsatzes sowie der Sicherheit auf der verwendeten Infrastruktur führt. Auch im Bereich der Logistik finden sich diverse Beispiele für SAS, wie zum Beispiel die Tourenplanung (engl. Vehicle Routing Problem (VRP)) welches sich mit der Planung von Touren für den Straßengütervekehr befasst. Zur Bewältigung des ständig steigenden Transportaufkommens aufgrund zunehmender Just-in-Time-Produktion und erhöhter Nachfrage durch Online-Shopping ist eine effiziente und korrekte Routenplanung für Warentransporte besonders wichtig. Üblicherweise werden Optimierungsalgorithmen angewandt, um sinnvolle Lösungen in angemessener Rechenzeit zu finden. Durch die Anwendung von Konzepten der SAS kann die Dynamik des Problems berücksichtigt werden, indem es den Umgang mit sich ändernden Anforderungen, Einschränkungen und spontan eingehenden Aufträgen ermöglicht. Darüber hinaus spielen Lagerhäuser eine zentrale Rolle in der Lieferkette von Unternehmen und tragen maßgeblich zum logistischen Erfolg bei. Fachbodenregallager (engl. mezzanine warehouses) sind laut Expertenschätzung die am häufigsten verwendeten Lager wenn Mitarbeiter die eingelagerten Güter manuell ein- und auslagern (engl. picker-to-part). Die Prozesse der Lagerzuweisung und der Kommissionierung sind die beiden Hauptaufgaben in Fachbodenregallagern, welche ebenfalls häufig mit Optimierungsalgorithmen gelöst werden. Beide Prozesse müssen in einer dynamischen Umgebung ablaufen, für die SAS einen vielversprechenden Lösungsansatz darstellt. Für die Anwendung von SAS in diesen beiden Bereichen ist die Definition von Anpassungsplanungsstrategien (engl. adaptation planning strategies) der Schlüsselfaktor für den Erfolg des Gesamtsystems. In der Literatur finden sich zahlreiche Anpassungsplanungsstrategien für verschiedene Anwendungsbereiche, was dazu führt, dass der Anwender die vielversprechendste Strategie für das jeweilige Problem auswählen muss. Das No-Free-Lunch-Theorem besagt jedoch, dass die Leistung einer Strategie nicht direkt auf andere Probleme übertragbar ist. Dementsprechend zielt das 1976 erstmals definierte Problem der Algorithmenauswahl darauf ab, den leistungsfähigsten Algorithmus für das aktuelle Problem zu finden. Seitdem wurde diese Problemstellung immer weiter erforscht, und wird beispielsweise von der Forschungsgemeinschaft, welche sich mit maschinellem Lernen beschäftigt, als Lernproblem angesehen. In der Literatur lassen sich vielfältige Ideen finden, welche auf die Algorithmentauswahl in verschiedenen Anwendungsfällen abzielen. Jedoch wurde bisher nur wenig Forschung betrieben, um diese Ansätze zu verallgemeinern und auf andere Anwendungsfälle zu übertragen. Darüber hinaus hängt besonders im Bereich der SAS die Auswahl der am besten geeigneten Strategie von der aktuellen Situation des Systems ab. In der Literatur finden sich Techniken zur Identifizierung der Situation eines Systems, z. B. durch Anwendung von Regeln oder Clustering-Techniken. Dieses Wissen kann dann verwendet werden, um die Auswahl der Algorithmen, oder im Rahmen dieser Arbeit, die Auswahl der Anpassungsplanungsstrategien zu verfeinern. Darüber hinaus bietet die Kenntnis über die aktuelle Situation und die Leistung von Anpassungsplanungsstrategien in ähnlichen, zuvor beobachteten Situationen eine weitere Möglichkeit für Verbesserungen. Dieses Lernen und Nachdenken (engl. reasoning) über das System und seine Umgebung ist Kernbestandteil des Forschungsbereichs der sich selbst bewusster Computer Systeme (engl. Self-Aware Computing (SeAC)). In dieser Arbeit untersuchen wir gemeinsame Merkmale von Anpassungsplanungsstrategien in den Anwendungsbereichen ITS sowie Logistik und stellen ein sich seiner selbst bewusstes (engl. self-aware) Rahmenkonzept zur Optimierung dieser Strategien vor. Wir betrachten Platooning-Koordinations-strategien aus dem Bereich ITS und Optimierungstechniken aus der Logistik als Anpassungsplanungsstrategien, die unter Berücksichtigung der aktuellen Situation ausgetauscht und optimiert werden können. Darüber hinaus schlagen wir vor, die Aspekte Fairness und Unsicherheit direkt in solche Strategien zu integrieren. Anschließend untersuchen wir die komplexe Struktur der logistischen Anwendungsfälle VRP und Fachbodenregallager und identifizieren ihre Struktur bestehend aus Systemen von Systemen (engl. System-of-Systems). Wir entwerfen einen zweistufigen Ansatz für vertikale oder verschachtelte Systeme und schlagen vor, die Auswirkungen der Verflechtung horizontaler oder koexistierender Systeme zu berücksichtigen. Im Einzelnen fassen wir die sechs Hauptbeiträge dieser Arbeit wie folgt zusammen: Zu Beginn analysieren wir die spezifischen Merkmale von Anpassungsplanungsstrategien mit besonderem Augenmerk auf ITS und Logistik. Wir verwenden Platooning und Routenplanung in hochdynamischen Umgebungen als Repräsentanten für ITS und rich VRP (rVRP) sowie Fachbodenregallager als Vertreter der Logistikdomäne. Anhand dieser Fallstudien leiten wir die Notwendigkeit einer situationsgerechten Optimierung von Anpassungsplanungsstrategien ab und argumentieren, dass Fairness ein wichtiger Aspekt bei der Anwendung dieser Strategien in ITS ist. Im Bereich der Logistik erörtern wir, dass diese komplexen Systeme als System von Systemen betrachtet werden können und dass diese Struktur die Leistung der einzelnen Teilsysteme beeinflusst. Daher argumentieren wir, dass die Berücksichtigung dieser Merkmale ein entscheidender Faktor für den Erfolg des Gesamtsystems ist. Zweitens entwerfen wir ein sich seiner selbst bewusstes Rahmenwerk zur Optimierung von Anpassungsplanungsstrategien. Wir abstrahieren den Rahmen für die Optimierung der Strategien auf eine dritte Ebene oberhalb des Anwendungsfalls und seinem Anpassungsplanungssystems, was die Übertragung der Konzepte auf eine Vielzahl von Anwendungsfällen ermöglicht. Darüber hinaus schlagen wir ein Domänendatenmodell (engl. Domain Data Model) für die Konfiguration des Rahmenwerks vor, so dass der Anwender durch die Definition von verfügbaren Anpassungsplanungsstrategien, der zu optimierenden Parameter und der Leistungsmaße das Rahmenwerk individuell anwenden kann. Der Rahmen besteht aus vier Komponenten: (i) Koordination, (ii) Situationserkennung, (iii) Strategieauswahl, und (iv) Parameteroptimierung. Während die Koordinationskomponente Beobachtungen empfängt und die anderen Komponenten aufruft, wendet die Situationserkennung Regeln oder Clustering-Techniken an, um die aktuelle Situation zu identifizieren. Die Strategieauswahl nutzt dieses Wissen, um die vielversprechendste Strategie für die aktuelle Situation auszuwählen, und die Parameteroptimierung wiederum wendet Optimierungsalgorithmen an, um die Parameter der Strategie einzustellen. Darüber hinaus wenden wir die Konzepte aus dem Bereich des SeAC an und integrieren Schlussfolgerungs- und Lernprozesse, um eine kontinuierliche Weiterentwicklung des Rahmenwerks zu ermöglichen. Wir evaluieren unser Rahmenwerk anhand des Anwendungsfalls Platooning und wählen dynamisch Platooning-Koordinationsstrategien aus und optimieren deren Parameterbelegung. Unsere Evaluation zeigt, dass das Rahmenwerk in der Lage ist, die am besten geeignete Anpassungsstrategie auszuwählen und das situative Verhalten des Systems zu erlernen. Drittens argumentieren wir, dass der Aspekt Fairness am besten direkt in den Strategien berücksichtigt werden sollte. Daher schlagen wir eine Reihe von Fairness-Mechanismen vor, um positive und negative Auswirkungen des Platooning zwischen allen Teilnehmern eines Platoons auszugleichen. Wir entwerfen sechs Mechanismen zur Rotation der Fahrzeugreihenfolge im Platoon, die die Führungsposition unter allen Teilnehmern kontinuierlich wechseln, da dies die Position mit den geringsten positiven Auswirkungen ist. Wir analysieren diese Strategien auf Straßen unterschiedlicher Größe sowie mit unterschiedlichem Verkehrsaufkommen und zeigen, dass auch diese Mechanismen mit Bedacht gewählt werden sollten. Viertens befassen wir uns mit Unsicherheit und schlagen eine Methodik vor, um Unsicherheit zu berücksichtigen und sie auch direkt in den Anpassungsplanungsstrategien zu behandeln. Wir befassen uns mit der optimierten Auswahl von Tankstellen entlang einer Route, die mit hochdynamischen Treibstoffpreisen einhergeht, und entwickeln sechs Nutzenfunktionen, welche verschiedene Aspekte der Routenplanung berücksichtigen. Darüber hinaus integrieren wir Unsicherheitsmaße für dynamische Kraftstoffpreise, indem wir Strafen für längere Fahrtzeiten oder eine größere Entfernung zur nächsten Tankstelle hinzufügen. Durch diesen Ansatz sind wir in der Lage, die Unsicherheit zum Planungszeitpunkt zu reduzieren und erhalten so eine robustere Routenplanung. Fünftens erforschen wir die Optimierung von verschachtelten System von Systemen für den Anwendungsfall rVRP. Bevor wir einen Ansatz zur Bewältigung der komplexen Struktur des Problems vorschlagen, analysieren wir wichtige Einschränkungen und Ziele, die bei der Erstellung eines realen rVRP berücksichtigt werden sollten. Dann schlagen wir einen zweistufigen Arbeitsablauf (engl. Workflow) vor, mit dem beide Systeme individuell, flexibel und austauschbar optimiert werden können. Wir wenden einen genetischen Algorithmus (engl. Genetic Algorithm (GA)) und einen Ameisenalgorithmus (engl. Ant Colony Optimization (ACO)) auf beide Systeme an und vergleichen die Leistung unseres Arbeitsablaufs mit weit verbreiteten Optimierungsalgorithmen für diesen Anwendungsfall. In unserer Bewertung zeigen wir, dass der vorgeschlagene zweistufige Arbeitsablauf in der Lage ist, die komplexe Struktur der Problemstellung zu bewältigen und alle realitätsnahen Einschränkungen und Ziele zu berücksichtigen. Schließlich untersuchen wir koexistierende Systeme von Systemen, indem wir typische Prozesse in Fachbodenregallager optimieren. Zunächst definieren wir, welche ergonomischen und wirtschaftlichen Randbedingungen sowie Ziele bei der Erstellung eines realen Problems berücksichtigt werden müssen. Dann analysieren wir die Wechselbeziehung zwischen Lagerzuordnungs- und Kommissionierproblemen und zeigen Möglichkeiten auf, Optimierungsansätze zu entwerfen, die alle Ziele optimieren sowie eine gute Gesamtsystemleistung anstreben, während gleichzeitig die gegenseitige Abhängigkeit beider Systeme berücksichtigt wird. Wir verwenden NSGA-II für die Lagerbelegung und ACO für die Kommissionierung und passen beide an die spezifischen Anforderungen horizontaler Systeme von Systemen an. In unserer Evaluierung vergleichen wir unsere Ansätze mit State-of-the-Art-Ansätzen in Fachbodenregallagern und zeigen, dass die von uns vorgeschlagenen Ansätze die Systemleistung erhöhen. Die von uns vorgeschlagenen Ansätze liefern sowohl für die akademische Forschung, als auch für praktische Anwendungen wichtige Beiträge. Wir sind, unseres Wissens nach, die Ersten, die ein sich seiner Selbst bewusstes Rahmenwerk zur Optimierung von Anpassungsplanungsstrategien entwerfen, das Situationsbewusstsein, Algorithmenauswahl, Parameteroptimierung sowie Lernen und Schlussfolgern integriert. Unsere Evaluierung der Platooning-Koordination zeigt vielversprechende Ergebnisse für die Anwendung des Rahmenwerks, da es in der Lage ist, die am besten geeignete Anpassungsplanungsstrategie auszuwählen und situatives Verhalten zu erlernen. Darüber hinaus stellen die von uns vorgeschlagenen Strategien zur Kompensation negativer Auswirkungen des Platooning einen wichtigen Meilenstein für die weitere Forschung im Bereich der Platooning-Koordination dar, was zu einer höheren Akzeptanz in der Gesellschaft und einer wahrscheinlicheren Übernahme der Technologie in der realen Welt führen könnte. Die vorgeschlagene Methodik und die Nutzenfunktionen, die sich mit Unsicherheit befassen, sind ein wichtiger Schritt zur Verbesserung der Fähigkeiten von SAS in einer zunehmend turbulenten Umgebung. In ähnlicher Weise sind unsere Beiträge zur Optimierung von Systemen bestehend aus weiteren Systemen wichtige Beiträge zum Stand der Logistik- und System-of-System-Forschung. Schlussendlich haben wir für die Anwendung unserer Ansätze reale Anwendungsfälle ausgewählt und mit Industriepartnern zusammengearbeitet, was die praktische Relevanz unserer Beiträge unterstreicht. Die Reduzierung des manuellen Aufwands und des erforderlichen Expertenwissens in unserem selbstlernenden Rahmenwerk ist ein Meilenstein in der Überbrückung der Kluft zwischen Wissenschaft und Praxis. Einer unserer Partner hat den zweistufigen Ansatz zur Bewältigung des rVRP bereits in sein Softwaresystem integriert, was sowohl die Zeit zur Lösungsfindung als auch die Lösungsqualität verbessert. Zusammenfassend führten die Beiträge dieser Arbeit zu weiteren Forschungsprojekten, zum Beispiel einem Industrie-Projekt zur Optimierung von Paketzustellungen gefördert vom Bayerischer Verbundforschungsprogramm (BayVFP) - Digitalisierung, sowie weiteren Kooperationen, die vielversprechende Perspektiven für die künftige Forschung erö moreshow less

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Author: Veronika LeschGND
Document Type:Doctoral Thesis
Granting Institution:Universität Würzburg, Fakultät für Mathematik und Informatik
Faculties:Fakultät für Mathematik und Informatik / Institut für Informatik
Referee:Prof. Dr. Samuel Kounev, Prof. Dr. Sven Tomforde
Date of final exam:2022/04/28
Year of Completion:2022
Dewey Decimal Classification:0 Informatik, Informationswissenschaft, allgemeine Werke / 00 Informatik, Wissen, Systeme / 000 Informatik, Informationswissenschaft, allgemeine Werke
GND Keyword:Mehrkriterielle Optimierung; Cyber-physisches System; Transportsystem; Logistik
Tag:Intelligent Transportation Systems; Platooning; Self-Aware Computing; Vehicle Routing Problem
Release Date:2022/05/18
Licence (German):License LogoCC BY-SA: Creative-Commons-Lizenz: Namensnennung, Weitergabe unter gleichen Bedingungen 4.0 International