Solution techniques for disaster operations with real world constraints and multiple objectives

Diese Dissertation befasst sich mit Katastropheneinsatzlogistik in Entwicklungsländern. Naturkatastrophen, wie Erdbeben, Fluten oder Tsunamis, zerstören die Infrastruktur in den betroffenen Regionen und führen dadurch zu unterschiedlichen Problemszenarien. Viele Entwicklungsländer besitzen nicht die nötigen Ressourcen, um die Konsequenzen einer Katastrophe mit den eigenen Mitteln zu bewältigen. Diese Dissertation behandelt strategische, taktische und operative Planungsebenen als Teil der internationalen Katastrophenhilfe. Auf strategischer Ebene erfolgt die Entwicklung eines Modells zur Mehrziel-Entscheidungsfindung im Bezug auf die Standortplanung von öffentlichen Einrichtungen, wie z.B. Schulen, unter Berücksichtigung des Katastrophenrisikos. Die taktische Planungsebene beschreibt ein Mehrziel-Covering Tour Problem für die Verteilung von Hilfsgütern. In einem ersten Schritt wird der Transport der Hilfsgüter, wie etwa Trinkwasser, mit einer homogenen Fahrzeugflotte modelliert. Im zweiten Schritt wird eine realistischere Problemstellung behandelt, welche (teilweise) zerstörte Straßennetzwerke berücksichtigt. Heterogene Transportmittel, von denen jedes einzelne für eine spezifische Straßenkategorie geeignet ist, befördern die Hilfsgüter zu Verteilungspunkten für die betroffene Bevölkerung. Die operative Planungsebene beinhaltet die Entwicklung und Evaluierung fünf alternativer Risikomaßzahlen. Diese erfassen das Ausfallsrisiko geplanter Touren, z.B. aufgrund eines Nachbebens. Zu diesem Zweck wird Risiko als zusätzliche Zielfunktion berücksichtigt und der Optimierungsprozess um eine Phase erweitert, welche das Finden effizienter Kompromisslösungen ermöglicht. Die genannten Katastropheneinsatzlogistikszenarien unter mehrfacher Zielsetzung erfordern zwei vergleichbare Lösungsmethoden zu ihrer Bewertung. In dieser Dissertation werden jeweils angemessene exakte Lösungsverfahren für die unterschiedlichen Problemstellungen entwickelt. Der metaheuristische Lösungsansatz basiert auf dem Nondominated Sorting Genetic Algorithm II, welcher entsprechend der spezifischen Eigenschaften der einzelnen Problemformulierungen erweitert wird. Die beschriebenen Lösungsmethoden unterstützen Entscheidungsträger bei der effizienten Planung von Katastrophenhilfseinsätzen.