Mit EfficientLoad wurde im Zuge dieses Forschungsprojektes ein neues Kernverfahren für die gekoppelte Touren- und Laderaumoptimierung geschaffen. Dabei ging es nicht darum, entweder das eine (Tourenplanung) oder das andere (Laderaumplanung) weiterzuentwickeln. Vielmehr wurde durch die intelligente Kopplung beider – in der Praxis und Literatur lange erprobten und erforschten – Verfahren neues Einsparpotential erschlossen.
Bislang werden beide Planungsmethoden der operativen Logistikoptimierung nur sequentiell hintereinander verwendet. Die übliche Reihenfolge ist, zunächst die anstehenden Transportaufträge mit Hilfe einer Tourenplanung durch den Disponenten zu verplant. Die resultierenden Auftragsmengen werden dann im Warenausgang am passenden Ausgangstor bereit gestellt und müssen dort auf das jeweilige Fahrzeug verladen werden. Dies kann ggfs. mit Hilfe eines Stauoptimierungsprogrammes erfolgen. Dieses hat jedoch nur noch die Möglichkeit die Mengen der bereits verplanten Tour optimal auf das Fahrzeug unterzubringen. Ein Austausch von Auftragsmengen mit anderen Touren oder die Änderung der Tourreihenfolge ist nicht mehr möglich. Als Kompensationsmöglichkeit aus der Rückmeldung des Warenausgangs bleibt dem Disponenten nur in Form frei gelassener Fahrzeugkapazität, die dem Mitarbeiter im Warenausgang mehr Möglichkeiten bei der Warenverstauung schafft.
Hier setzt EfficientLoad an. Mit dem hier entwickelten Verfahren wird während der Tourenoptimierungsläufe überprüft, ob eine entstehende Tour nach den Gesichtspunkten der Laderaumoptimierung noch gültig ist. Dadurch werden folgende Ziele erreicht:
- Effizientere Fahrzeugauslastung durch gekoppelte Nutzung von Tourenplanungsverfahren und Laderaumprogrammen
- Reduktion der Transportkilometer um ca. 15%-20% durch seltenere Kundenanfahrten
- Stärkung der Wettbewerbssituation durch verbesserte Nutzung der Ressourcen
- Verringerung der zu fahrenden Fahrzeugkilometer mit positivem Effekt auf die CO2-Emission
Dabei werden insbesondere folgende Parameter für die Tourenoptimierung planbar erhalten:
- Sammel-, Verteil- und Mischtouren
- Zeitfenstervorgaben für Standorte und Sendungen
- Heterogener Fuhrpark inkl. Mehrkammerfahrzeugen
Dem theoretischen Ansatz nach wird die Laderaumoptimierung vollständig in die Tourenplanung integriert. Dabei wird in jeder Iteration eine Laderaumplanung mit den gerade verplanten Aufträgen der Tour durchgeführt und bewertet. Der Nachteil dieses Ansatzes ist jedoch, dass im Zuge einer Tourenoptimierung die Anzahl der Iterationsschritte mit dem Umfang der zu verplanenden Aufträge massiv wächst. Das Laufzeitverhalten dieses einfachen Ansatzes ist daher nicht praxistauglich.
Im Zuge des Projektes wurde dieser Ansatz daher nur verwendet, um einen Benchmark zu bilden, da die vollständige Integration die maximalen Einsparpotenziale liefern kann, die durch die Kopplung von Touren- und Laderaumoptimierung erreichbar sind.
Da die Praxistauglichkeit der Ergebnisse allerdings ein wesentlicher Erfolgsfaktor des Projektes ist, bestand eine der wichtigsten Aufgaben darin intelligente Kopplungsverfahren zu finden, die die o.g. Referenzwerte in akzeptabler Laufzeit des Gesamtverfahrens erreichen.
Zur Überprüfung der praktischen Umsetzbarkeit standen dem Projektteam die Realdaten der Praxispartner M-Real und Gefco zur Verfügung. Im Zuge der finalen Versuchsläufe wurden historische Daten dieser Partner („so wurde in der Vergangenheit verplant") mit dem EfficientLoad Verfahren neu geplant („so hätte es geplant werden können").
Die Konstruktion weiterer Szenarien wurde nötig, nachdem ersichtlich wurde, dass die zur Verfügung stehenden Daten nicht ausreichen würden, um eine umfassende Aussage treffen zu können.
Die Auswertung gliedert sich daher in die drei Untersuchungsbereiche:
- Gefco Szenarien (Anzahl der Instanzen: 2)
- M-Real Szenarien (Anzahl der Instanzen: 2)
- Konstruierte Szenarien (Anzahl der Instanzen: 68)
Jeder dieser drei Untersuchungsbereiche wurde mit einer Reihe von Planungsverfahren bearbeitet, die unterschiedliche Stadien der Methoden-Kopplung aufweisen:
- Vollständig gekoppelte Touren- und Laderaumplanung
- Rein sequentielle Touren- und Laderaumplanung
- Lose gekoppelte Touren- und Laderaumplanung mit sequentieller Neuplanung ungültiger Aufträge
- Lose gekoppelte Touren- und Laderaumplanung mit geordneter Neuplanung ungültiger Aufträge
- Lose gekoppelte Touren- und Laderaumplanung mit kompletter Neuplanung eines ungültigen Tourenplans
- Lose gekoppelte Touren- und Laderaumplanung mit Neuplanung ungültiger Touren (EfficientLoad-Verfahren)
Die nachfolgende Tabelle zeigt die aggregierten Ergebnisse beispielhaft an Hand der für die jeweilige Testinstanz verplanten Touren und damit für die benötigte Anzahl Fahrzeuge:
In der Tabelle zeigt die Spalte „Ergebnis integriertes Verfahren“ den Benchmark des langsamen aber theoretisch besten Ansatzes der vollständigen Kopplung. Die Spalte „seq. Verfahren“ ist der bisherige Ansatz der sequentiellen Hintereinanderschaltung von Touren- und Laderaumplanung. In der Spalte „Ergebnis Verfahren EfficientLoad“ stehen die Werte des neuen Verfahrens der intelligenten Kopplung.
Es zeigt sich, dass das neue Verfahren für eine hohe Bandbreite von Auftragsstrukturen deutlich bessere Ergebnisse produziert. In den Testfällen waren jedoch auch „pathologische“ Ausgangssituationen (Instanzen) enthalten, die hinsichtlich einer Laderaumoptimierung zu keinen signifikanten Verbesserungen führten. So zeichnen sich die Gefco Varianten nach detaillierter Analyse dadurch aus, dass hier die Zeitfenstervorgaben deutlich restriktiver bei der Verplanung der Touren sind als die kapazitativen Schranken der Laderaumplanung. Die Einhaltung der Just-In-Time Vorgaben der Kunden führen hier dazu, dass die Zeitfenster für die Auslieferung so eng sind, dass ggfs. auch mit schlecht ausgelasteten Fahrzeugen Fahrten durchgeführt werden müssen. Das Potenzial des EfficientLoad Verfahrens kann daher nicht auftrumpfen.
Für die Fälle mit hoher Anzahl an Packstücken zeigt sich das höchste Potenzial des Verfahrens. Hier werden die im Projektziel angestrebten Einsparungen sogar übertroffen.
Abschließend kann also festgestellt werden, dass die hier entwickelte intelligente Integration der Touren- und Laderaumplanung für die Planungssituationen, in denen eine Laderaumoptimierung auch sinnvoll ist, deutliche Einsparungen von bis zu 25% der Touren und damit gefahrenen Kilometern erreicht.
Das neue Verfahren steht als Methodik zur Verfügung und wird durch das Konsortium nun in der Praxis bekannt gemacht. Hierbei ist sowohl die Nutzung als vollständige integrierte Transportmanagementsoftware über die Projektpartner PSI und VCE als auch die gezielte Verbesserung bestehender Plattformen und Installationen von Tourenplanungs- und Dispositionsunterstützungssystemen möglich.
Abschlussveranstaltung Intelligente Logistik
Die Abschlussveranstaltung der Förderbekanntmachung „Intelligente Logistik“ fand am 20. und 21. September 2011 in Berlin statt.
Im Mittelpunkt standen Projektpräsentationen sowie die Ergebnisse der Evaluation.
Zu den Vorträgen...
Ansprechpartnerin:
silke.kremer(at)de.tuv.com