Efficientload

Effiziente Fahrzeugauslastung durch gekoppelte Touren- und Laderaumoptimierung

Das Projekt hat zum Ziel, neuartige Verfahren zu entwickeln und in die Praxis zu bringen, die durch eine intelligente Kopplung von Laderaumoptimierungs- und Tourenplanungsalgorithmen eine Maximierung der Fahrzeugauslastung im Transport von Gütern seitens der Beschaffungs- und Distributionslogistik erreicht. Durch die Verbesserung der Fahrzeugauslastung werden Transportkilometer vermieden und Leerfahrten minimiert.
Der Grundgedanke ist die Idee, dass zwar beide Verfahren einzeln in der Praxis verwendet werden, aber durch ihre entkoppelte Nutzung jeweils lokale Optima erzeugen. Ein Gesamtoptimum wird jedoch erst durch die integrierte Verwendung von Laderaum- und Tourenoptimierung nutzbar. In der geplanten Umsetzung des neuen Verfahrens können sowohl die Vorgaben verschiedener Branchen (z.B. Papierindustrie oder Automobilindustrie) ebenso berücksichtigt werden als auch auf die Anforderungen verschiedener Transportfahrzeuge wie LKW, Container, Züge, Schiffe und Flugzeuge eingegangen werden.

Projektdetails

Ausgangssituation

Die Auslastung von Fahrzeugen, die zyklische Ausliefertouren bedienen (sowohl für taktische Rahmentouren als auch für operative Verteil- bzw. Sammeltouren), ist derzeit geprägt durch die Ergebnisse der taktischen Rahmentourenplanung und weiterhin bei der Disposition insbesondere durch das Geschick des Disponenten, der bestrebt ist, möglichst viele Kunden und damit Waren mit einer Tour zu bedienen. Dabei werden Tourenanordnung und Reihenfolge der Kundenbelieferung durch Vorgaben der Kunden(aufträge) und im Planungsalgorithmus abgelegter Regeln bzw. Restriktionen geprägt. Teilweise finden zusätzlich Verfahren der Laderaumoptimierung Einsatz, die unter Vorgabe der zu transportierenden Transporteinheiten, der Fahrzeugkapazitäten und der durch die Tourendisposition ermittelten Auslieferreihenfolge die verfügbaren Laderäume der Fahrzeuge optimal auslasten sollen.

In der Praxis führt der Einsatz von Planungssoftware zur Laderaumoptimierung (Verbesserung der Fahrzeugauslastung) in Kombination mit Tourenplanung zu suboptimalen Ergebnissen. Einer der Hauptgründe liegt darin, dass beide Optimierungsstrategien nicht aufeinander abgestimmt sind und es noch kein Verfahren gibt, indem beide Strategien gleichzeitig wirken. D.h. beide Strategien werden heute in Sequenz geschaltet angewendet, wobei z.B. die Ergebnisse einer Tourenplanung in die Laderaumoptimierung oder umgekehrt fließen.

 

Projektziele

Das Ziel des hier beschriebenen Vorhabens ist es, durch die Integration von adaptierten Laderaumoptimierungs- und Tourenplanungsalgorithmen ein neues effektives Verfahren für eine optimale Tour mit maximaler Kapazitätsauslastung zu entwickeln. Im Rahmen von Feldversuchen wird der Einsatz des neuen Verfahrens in der Praxis unter Beweis gestellt, dass eine höhere Auslastung der Fahrzeuge und eine Vermeidung von Mehrkilometern durch zusätzliche Fahrten für Restmengen erreicht werden.
Anwendungsbereiche dieses neuen Verfahrens finden sich nicht nur für verschiedene Branchen (Papierindustrie, Automobilindustrie, Holzindustrie, Einzelhandel, Paketdiensten, usw.) sondern auch im Einsatz für verschiedene Transportfahrzeuge wie mehrere LKW-Typen, Container, Züge, Schiffe und Flugzeuge. Weiterhin sollen alle relevanten Planungsparameter, die die Praxis vorgibt in den Algorithmus einfließen. Dies umfasst Kundenvorgaben, Vorgaben des Verladers und weitere Rahmenbedingungen wie die Vorschriften zur Ladungssicherung (VDI 2700).

 

Umsetzungskonzept

Die beiden Optimierungsstrategien arbeiten in Teilen gegenläufig. Bei der Laderaumoptimierung wird eine Maximierung der zur Verfügung stehenden Transportkapazität angestrebt. Unter Berücksichtung von Gewichts- und Volumenbeschränkungen werden in Kombination von Länge, Breite, Höhe und Stapelfähigkeit einer jeden Verpackungseinheit eine Lösung erarbeitet, bei der möglichst viele Verpackungseinheiten in einem Transportfahrzeug gestapelt werden können. In der Praxis lässt sich diese Strategie im Shuttle-Betrieb zwischen zwei Logistikstandorten sehr effektiv einsetzen. Wird diese Strategie für Transporte mit mehr als zwei Zielen eingesetzt, lassen sich häufig die Ergebnisse eines optimal beladenen Transportfahrzeuges nicht in einer Tour realisieren, da Restriktionen zur Tourendurchführung nicht eingehalten werden. In der Regel fährt ein beim Kunden einzuhaltendes Zeitfenster, wann die Ware beim Kunden eintreffen soll, zu einer Verletzung von Restriktionen. Damit kann das Fahrzeug nicht mehr optimal Beladen werden, wie es die Laderaumoptimierung vorschlug. Auch die Einhaltung weiterer Restriktionen zur Tourenausführung haben Auswirkungen auf die Fahrzeugbeladung, so dass nicht alle Verpackungseinheiten auf einer Tour gleichzeitig transportiert werden können.
Werden beide Transportstrategien seriell eingesetzt, so werden in der täglichen Disposition die Sendungsdaten in einem ersten Schritt durch eine Tourenoptimierung auf die verschiedenen Fahrzeuge verteilt. Anschließend fließen die Ergebnisse in eine Laderaumoptimierung ein. Fehlende Transportkapazitäten werden dann durch zusätzliche Fahrzeuge oder Verlagerung der betroffenen Aufträge auf die zeitlich nächste Tour behandelt. Erschwert wird diese Vorgehensweise durch kurzfristig auftretende Störfaktoren, wie die Bereitstellung anderer Fahrzeuge als ursprünglich geplant. Dies tritt insbesondere im Schienengüterverkehr häufig auf.

  

Projektpartner

VCE Verkehrslogistik GmbH (Projektkoordinator)

Hauert 20
D-44227 Dortmund

Herr Dr. Bernhard van Bonn

Telefon: +49 231 97 50 60 0
Mail:       Opens window for sending emailvanbonn@vce.de


PSI Logistics GmbH, Berlin

M-real Corporation, Bergisch Gladbach

GEFCO Deutschland GmbH, Mörfelden-Walldorf

Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik, Dortmund

Projektergebnisse

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.

Evaluation abgeschlossen

Ziel der externen Evaluation des Förderprogramms "Intelligente Logistik im Güter- und Wirtschaftsverkehr" war es, die Wirkungen der verschiedenen Verbundprojekte einer schlüssigen und begründeten volkswirtschaftlichen Gesamtbewertung zu unterziehen.

Opens internal link in current windowWeitere Informationen

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.

Opens internal link in current windowZu den Vorträgen

Ansprechpartnerin:
Opens window for sending emailsilke.marre(at)de.tuv(dot)com



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