SILK

Systemgestützte Intelligente Logistische Kooperation

Das Marktsegment der Lkw-Ladungsverkehre ist einer der größten Teilmärkte der deutschen Güter-Transportwirtschaft. Der Markt ist " neben einer Vielzahl an kleinbetrieblich strukturierten Unternehmen " geprägt vom Leistungsangebot filialisierter Netzwerkunternehmen und franchiseartig organisierter Netzwerk-Kooperationen.

Trotz vielfältiger Anstrengungen in der Vergangenheit ist der Markt der Lkw-Teilladungs- und Ladungsverkehre gekennzeichnet durch eine oftmals noch suboptimale Ausnutzung des Produktionsmittels Lkw. Dies ist auf verschiedene Kriterien zurückzuführen, unter anderem den fehlenden Einsatz innovativer Planungswerkzeuge zur Fahrzeugdisposition, welche die gegebenen Organisationsformen der Netzwerkunternehmen intelligent unterstützen.

Das Projekt SILK kann einen signifikanten und nachhaltigen Beitrag zur Überwindung dieser unbefriedigenden Situation leisten. Dies soll durch Schaffung der Voraussetzungen für intelligente Planung von Lkw-Ladungsverkehren in "lose gekoppelten Systemen" geschehen. Dabei soll insbesondere den Bedürfnissen kleinerer, dezentraler Dispositionseinheiten Rechnung getragen werden.

Dazu sieht das Projekt vor, die lokale Planung bei den einzelnen Dispositionseinheiten so auszugestalten, dass diese die Möglichkeiten einer gemeinsamen Planung und Kombination eines großen Pools von Aufträgen bestmöglich ausnutzen können, gleichzeitig aber ihre lokale Entscheidungsoberhoheit behalten.

 

Projektdetails

Lösungsansatz

Zur Verbesserung der oben angesprochenen unbefriedigenden Situation sieht das Projekt vor, die lokale Planung bei den einzelnen Dispositionseinheiten so auszugestalten, daß diese die Möglichkeiten einer gemeinsamen Planung und Kombination eines großen Pools von Aufträgen bestmöglich ausnutzen können, gleichzeitig aber ihre lokale Entscheidungsoberhoheit behalten.

Der Lösungsansatz zur Erreichung der Ziele des Projekts plant eine neuartige, intelligente Verknüpfung dreier Grundelemente:

  • Lokale Kontrolle (lokale Entscheidungskompetenzen der Dispositionseinheiten werden beibehalten)
  • Optimierungsverfahren (Einsatz mathematischer Algorithmen zur Bewertung und Optimierung von Transportplänen)
  • Interaktion und Handel selektierter Ladungstransportaufträge

Umsetzungskonzept

ATL strebt die weitere wissenschaftliche Ausarbeitung nach dem Projekt noch offener Forschungsfragen im Bereich der praxisnahen Tourenplanung und Kooperationsprinzipien an.

IDS und J.R. Weichelt streben jeweils unabhängig voneinander, abhängig von den Ergebnissen des Projekts und dem nachgewiesenen Nutzenvorteil für die Organisationen, eine Übernahme der entwickelten Kooperationsmechanismen und Planungsverfahren in ihre Organisationen an.

Die wissenschaftliche und wirtschaftliche Umsetzung und Verwertung der Projektergebnisse ist somit sichergestellt.
Die Projektergebnisse können weiterverwertet werden durch

  • lokale Installation und Customizing auf die Besonderheiten einzelner Unternehmen
  • die Anbindung externer Frachtenbörsen
  • die Nutzung des Systems für eine zentralisierte Planung

Diese Umsetzungsmöglichkeiten bieten zahlreiche Möglichkeiten für wissenschaftliche und wirtschaftliche Anschlußarbeiten.

Projektpartner

Fraunhofer Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V.
Fraunhofer-Arbeitsgruppe für Technologien der Logistik-Dienstleistungswirtschaft

Nordostpark 93
D-90411 Nürnberg

Dr. Michael Drexl

Telefon: +49 911 58061-9542
Telefax: +49 911 58061-9599

E-Mail: Opens window for sending emailmichael.drexl(at)atl.fraunhofer.de

ATL ist federführender Koordinator des Projekts und zuständig für die Entwicklung des geplanten Systems sowie die wissenschaftliche Begleitung.

 

IDS Logistik GmbH, Kleinostheim
Die IDS Logistik GmbH fungiert als Praxispartner der Sparte "KMU-Kooperation".

 

Schenker Deutschland AG, Kelsterbach
Die Schenker Deutschland AG fungiert als Praxispartner der Sparte "Filialisiertes Unternehmen".

 

Projektergebnisse SILK

Im Rahmen des Projekts wurde ein heuristisches Lösungsverfahren für die Planung von Teil- und Komplettladungstransporten entwickelt und implementiert. Das Verfahren ist geeignet zur Lösung von erweiterten Pickup-and-Delivery-Problemen mit Zeitfenstern und zeichnet sich durch folgende Leistungsmerkmale aus:

  • Es können unterschiedlichen Zielsetzungen bei der Planung verfolgt werden, beispielsweise die Minimierung der Fahrzeuganzahl, die Minimierung der Fahrstrecke, die Maximierung des Deckungsbeitrags oder gewichtete Kombinationen dieser Ziele.
  • Bei der Planung können zahlreiche praxisrelevante Restriktionen berücksichtigt werden. Hier sind unter anderem der Einsatz eines hinsichtlich Kosten und Kapazitäten heterogenen Fuhrparks, die Einhaltung von Kompatibilitätsbeziehungen zwischen Fahrzeugen und Standorten, zwischen Fahrzeugen und Aufträgen und zwischen Aufträgen untereinander (Präzedenzbeziehungen, Zusammenladeverbote) sowie die Überwachung der Lenk- und Ruhezeiten und der Arbeitszeiten für das Fahrpersonal zu nennen. Die Verwaltung der entsprechenden Fahrer-Zeitkonten ist möglich.
  • Das Verfahren bietet die Möglichkeit der rollierenden Planung, was eine unabdingbare Voraussetzung für den Einsatz in der Fernverkehrsdisposition ist, wo die Planungssituation durch Dynamik und ständig neu hinzukommende Aufträge gekennzeichnet ist.
  • Ebenso kann eine Änderungsplanung durchgeführt werden. Dies bedeutet, daß ein gegebener Tourenplan durch Eingriffe des Benutzers (geringfügig, lokal) verändert werden kann und anschließend eine Reoptimierung des vorhandenen Rumpf-Plans unter Berücksichtigung dieser Änderungen vorgenommen werden kann, ohne den vorhandenen Rumpf-Plan komplett zu verwerfen.
  • Auch besteht die Möglichkeit der strategisch-taktischen Planung der Größe und Zusammensetzung des Fuhrparks.
  • Als echte Besonderheiten bietet das Verfahren die Funktionalität zur Berücksichtigung der Möglichkeit der Fremdvergabe von Aufträgen und die Möglichkeit, auch Begegnungsverkehre mit Ladungstausch an Konsolidierungspunkten zu planen.

Der Planungsalgorithmus selbst erlaubt eine robuste Planung durch einen umfangreichen Satz an Lösungsstrategien für unterschiedlich strukturierte Probleminstanzen und kann daher auch erfolgversprechend auf Probleminstanzen aus anderen Anwendungsbereichen angewandt werden. Er bietet zudem eine automatische Anpassung von für die Lösung relevanten Parametern, von Rechenzeit und zu verwendenden Lösungsstrategien und komfortable Möglichkeiten der manuellen Einstellung und Steuerung dieser Größen auch während eines Berechnungslaufs. Eine Speicherung von Zwischenlösungen und die Fortsetzung der Berechnung basierend auf einer zwischengespeicherten Lösung sind ebenfalls möglich.

Es besteht eine GIS-Anbindung zur Visualisierung von Fahrtverläufen.

Es erfolgt eine automatische Auswertung von Rechenergebnissen durch zahlreiche Kennzahlen und aussagekräftige Graphiken.

Die Implementierung nutzt eine Datenbankschnittstelle zum Lesen von Instanzdaten und zum Zurückschreiben der Ergebnisse und kann daher flexibel an kommerzielle Transportmanagementsysteme angebunden werden.

Die Implementierung verfügt über ein sehr sauberes Design, so daß der Code leicht gewartet und erweitert werden kann.

Testrechnungen mit Referenzdaten aus der wissenschaftlichen Literatur belegen die Leistungsfähigkeit des Verfahrens.

Insgesamt liegt eine aus softwaretechnischer Sicht professionelle Implementierung vor, die mit wissenschaftlich fundierten Verfahren für ein sehr breites Spektrum an Aufgabenstellungen der Praxis eingesetzt werden kann.
 

Weiterhin wurden im Projekt Möglichkeiten der effizienten Kooperation innerhalb lose gekoppelter Dispositionsarbeitsplätze und Speditionen untersucht. Hier zeigte sich, daß ausgefeilte mathematische Ansätze aus der Spieltheorie oder dem Revenue Management aufgrund ihrer Komplexität und Intransparenz für den tatsächlichen Einsatz in der täglichen Disposition bei den Praxispartnern des Projekts ungeeignet sind. Statt dessen wurden drei aufeinander aufbauende Kooperationsformen zum Informationsaustausch und zum Handel mit Aufträgen und Laderaum entwickelt, welche den grundlegenden Projektprämissen der Dezentralität und der Freiwilligkeit der Kooperation Rechnung tragen und gleichzeitig schnellen, einfachen und flexiblen Informationsaustausch und faire Preisbildung und Leistungsverrechnung gewährleisten.

Die entwickelten Kooperationsmechanismen wurden im Rahmen eines Software-Demonstrators prototypisch implementiert. Mehrere Benutzer bzw. lokale Dispositionseinheiten können zeitgleich Aufträge und Laderaum für andere lokale Dispositionseinheiten und, falls gewünscht, für eine virtuelle zentrale Dispositionseinheit sichtbar machen und umgekehrt offengelegte Aufträge und Laderaum anderer Dispositionseinheiten einsehen und in bestehende eigene Pläne integrieren und bewerten. Zur Bewertung von Auftragskäufen oder -verkäufen kann aus dem Demonstrator heraus automatisch oder benutzergesteuert die im vorigen Abschnitt beschriebene Implementierung des Tourenplanungsalgorithmus aufgerufen werden.

Testrechnungen mit Echtdaten beider Praxispartner zeigen deutliche Potentiale durch den Einsatz kooperativer Disposition. Ob es in der Praxis gelingt, diese Potentiale zu realisieren, hängt entscheidend davon ab, ob die einzelnen lokalen Dispositionseinheiten vom Nutzen der Kooperation überzeugt werden können und das System hinreichend intensiv nutzen. Die Sicherstellung einer derartigen Nutzung ist kein mathematisches oder technisches Problem, sondern eine Aufgabe rein organisatorisch-personeller Natur und war somit nicht Gegenstand des Projekts. Die Projektergebnisse sind jedoch, sowohl was die technische Machbarkeit eines entsprechenden Systems als auch was die Ergebnisse der Testrechnungen betrifft, vielversprechend und legen eine praktische Umsetzung aus betriebswirtschaftlicher Sicht nahe.
 

Abschließend bleibt festzuhalten, daß, wie die Auswertungen der Rechenexperimente mit den Echtdaten der Praxispartner zeigen, durch den Einsatz eines zu einem Produktivsystem ausgebauten Kooperations- und Planungsprogramms wie des im Projekt entwickelten ein wesentlicher Beitrag zur Erreichung der im Förderprogramm angestrebten gesamtwirtschaftlichen Projektziele, nämlich

  • Verkehrsvermeidung auf der Straße
  • Effizientere Fahrzeugauslastung
  • Sicherung vorhandener und Schaffung neuer Arbeitsplätze
  • Verbesserung Wettbewerbsposition KMU

geleistet werden kann.

Die Laufzeit des Projekts war vom 01.12.2007 bis zum 31.08.2010. 

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:
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