Schienengüterverkehr in modernen Wertschöpfungsketten >> mehr Güter auf die Schiene?!

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1 Schienengüterverkehr in modernen Wertschöpfungsketten >> mehr Güter auf die Schiene?! Produktionsformen im SGV Folie Nr. 1

2 Leistungsangebote des Schienengüterverkehrs als tragende Elemente der Transport- und Logistiksysteme Einteilung des Schienengüterverkehrs (logistische Aspekte) Kombinierter Ladungsverkehr Wagenladungsverkehr Stückgutverkehr (Sendungen kleiner als eine Wagenladung) Einteilung des Schienengüterverkehrs (betriebliche Aspekte) Bündelungsverkehr z. B. Einzelwagenverkehr (über Rangierbahnhöfe oder Drehscheiben) Direktverkehr z. B. Shuttlezüge (im Kombinierten Ladungsverkehr oder zwischen Gleisanschlüssen) Produktionsformen im SGV Folie Nr. 2

3 Anteile der Produktionsformen am Gesamtaufkommen Derzeitige Situation in Deutschland: Quelle: Destatis, Prognose der deutschlandweiten Verkehrsverflechtungen 2025 HaCon/KombiConsult Produktionsformen im SGV Folie Nr. 3

4 Bedeutung des SGV Bedeutung des Schienengüterverkehrs Aktuelle Kennzahlen 2015: Transportmenge: 365 Mio. t Transportleistung: Mio. tkm Quelle: Statistisches Bundesamt Aktuelle Modal Split Zahlen 2013: Quelle: BGL 2,60% 10,00% 17,30% Modal Split ,30% 69,80% LKW Bahn BiSchi Pipeline Luftverkehr Produktionsformen im SGV Folie Nr. 4

5 Bedeutung des SGV Bedeutung des Schienengüterverkehrs Produktionsformen im SGV Folie Nr. 5

6 Mobilitätsentwicklung Güterverkehr Beispiel: Entwicklung der Gütermenge im Versand nach Osteuropa bis 2030 Quelle: ProgTrans, 2008 Verdopplung der Güterströme zwischen Ost- und Westeuropa bis 2030 Verkehre finden überwiegend auf der Straße statt! Produktionsformen im SGV Folie Nr. 6

7 Wagenladungsverkehr als Quelle für Mehrverkehre benötigt unterstützende Umgebungsbedingungen Beispiel für wichtige Zukunftsthemen für den Wagenladungsverkehr: Die Attraktivität der Schiene steigt mit der Länge der Distanzen Mit Green Logistics wächst der Druck auf die Speditionen, auch Schienenverkehrslösungen anzubieten Die meisten Bahnen tun sich schwere, mit Wagenladungsverkehr eine angemessene Rendite zu erzielen Die Stärken des Schienenverkehrs liegen bei großen, schweren Gütern, doch immer gefragter sind heute kleine Sendungen, die schneller und flexibler auf der Straße transportiert werden Wenn der Schienengüterverkehr eine Chance haben soll, müssen die Weichen heute gestellt werden Quelle: Magazin SBB Cargo, 03/ Produktionsformen im SGV Folie Nr. 7

8 Bedeutung des SGV Einführung ins Themengebiet Systemspezifische Vorteile der Bahn im Güterverkehr (Vgl. auch Aberle,1996) Massenleistungsfähigkeit Schnelligkeit bei Ganz und Direktzügen (ohne Rangiervorgänge) Innovative Behältertechnologie (zumindest bei Großkunden) niedrige Einzelkosten der Produktion (jedoch begleitet von hohen Gemeinkosten) hohe Pünktlichkeit durch fahrplanbasierten Transportablauf hervorragende informationstechnische Durchdringung des Systems (u.a. produktspezifische Informationssysteme) relativ sichere Transportabwicklung (insbesondere Gefahrgüter) fehlende Sonn und Feiertagsfahrverbote Produktionsformen im SGV Folie Nr. 8

9 Bedeutung des SGV Einführung ins Themengebiet Systemspezifische Nachteile der Bahn im Güterverkehr (Vgl. auch Aberle,1996) begrenzte Möglichkeit der door to door Verkehre zwischen Gleisanschlüssen (dadurch kosten und zeitintensive Umschlagtätigkeiten erforderlich) Bindung an Fahrpläne und Zugläufe Batch Produktion (= Chargenproduktion; keine kontinuierliche Variation des Umfangs der Produktionsleistung möglich) häufig lange Transportzeiten (insbesondere Einzelwagen, Wagengruppen) leistungshemmende Abhängigkeit der Bahnen und Prozesse im grenzüberschreitenden Verkehr Streckenengpässe auf Hauptverbindungen mit traditionellem Vorrang für den Personenverkehr (verstärkt durch dessen Vertaktung) hoher produktionsinterner Aufwand bei der Bedienung von Kunden mit relativ geringem Aufkommen Produktionsformen im SGV Folie Nr. 9

10 Strukturen im SGV Klassischer Einzelwagenverkehr im Knotenpunktsystem weitere Rangierbahnhöfe weitere Rangierbahnhöfe Satellit lokaler Bündelungspunkt Knotenbahnhof Rangierbahnhof Rangierbahnhof Knotenbahnhof Satellit regionaler Bündelungspunkt überregionaler Bündelungspunkt überregionaler Bündelungspunkt regionaler Bündelungspunkt lokaler Bündelungspunkt Transport von jeder Quelle zu jeder Senke möglich (vgl. Brieftransport) Kleinste Transportmenge: ein Güterwagen (bspw. 23m, 60t, 60 Paletten) hohe Effektivität im Kernbereich durch Automatisierung und Bündelung sehr hoher Aufwand für Bedienung der ersten/letzten Meile sehr hoher Infrastrukturbedarf hohe Fixkosten hohe betriebliche Komplexität, geringe Margen wenige Anbieter Produktionsformen im SGV Folie Nr. 10

11 Exkurs: Entwicklung eines modernen IT-Werkzeugs für die Prozessplanung von Zugbildungsanlagen an der Professur Produktionsformen im SGV Folie Nr. 11

12 Planungsaufgabe Was ist zu planen? Zugausgang Zugeingang Gleise, Loks, Personal Wagenübergänge Wer? Wann? Wo? Was? Welche Zielstellung? Minimaler Ressourceneinsatz Geringe Verspätungen Wagenübergänge sicherstellen Produktionsformen im SGV Folie Nr. 12

13 Zielstellung der Ressourcenallokation für Zugbildungsanlagen Zuordnung von Rangierprozessen auf vorhandene Ressourcen Wer macht was zu welcher Zeit? unter den Gesichtspunkten: Minimierung der Kosten Maximierung der Auslastung Maximierung des Servicegrades. Abbildung als MIP (mixed integer linear program) mit entsprechender Zielfunktion und aus der Praxis abgeleiteten Nebenbedingungen. Produktionsformen im SGV Folie Nr. 13

14 Lösungsansatz Überführung in mathematische Probleme Zuordnungsprobleme (z.b. von Eingangszügen auf Einfahrgleise) so dass kein Zug auf freier Strecke warten muss so dass die Länge des Gleises eingehalten wird Reihenfolge der Belegung des Ablaufberges so, dass alle zeitlichen Bedingungen eingehalten werden keine Überschneidung auftritt Produktionsformen im SGV Folie Nr. 14

15 Lösungsansatz Überführung in mathematische Probleme Planen des Sammelns der Güterwagen in den Richtungsgleisen so, dass das Gewicht und die Länge der Ausgangszüge eingehalten werden so, dass die vorgegebenen Wagenübergange stattfinden so, dass die Richtungsgleise in Anzahl und Länge ausreichen so, dass die Anzahl der Ablaufdurchgänge pro Wagen begrenzt ist Sequenzierungsprobleme (z.b. von Eingangszügen auf Einfahrgleise) so dass alle zeitlichen Bedingungen eingehalten werden so dass keine Überschneidung auftritt Arbeitsplan für Personale und Technik Produktionsformen im SGV Folie Nr. 15

16 Ansatz: Job-Scheduling-Problem Abbildung als Graphenmodell (Vorgangsknotennetz) Modellierung aller Teilprozesse eines Auftrages als Knoten Festlegen eindeutiger Reihenfolgevorschriften Operationsfolgegraph (rot) Festlegen eindeutiger Übergangsbedingungen für alle Ressourcen Maschinenfolgegraph (blau) Ziel: Bestimmen einer optimalen Sequenz der Ressourcenbelegung Produktionsformen im SGV Folie Nr. 16

17 Lösungsansatz Erwartete Effekte Effekte aus der modellhaften Betrachtung des Ressourcenmanagements: Automatisiertes Planen (schneller, unabhängig von Expertenwissen) Minimierung des Ressourceneinsatzes Maximierung der Dienstleistungsqualität Optimierung Pünktlichkeit Transparente Darstellung des Planungsergebnisses Szenarienrechnungen für veränderten Technikeinsatz Automatisierung Szenarienrechnungen für Effekte im Netzwerk Voraussetzung für Echtzeitanlagenmanagement Durchgängiger Datenfluss von Planung zu Betriebsdurchführung Digitalisierung Produktionsformen im SGV Folie Nr. 17

18 Zusammenfassung Zusammenfassung Vorgehen: 1) Analyse Eisenbahnbetrieb 2) Überführung in mathematisches Problem 3) Lösung durch Verfahren des Operations Research (NEU!) 4) Ergebnisaufbereitung, Visualisierung Produktionsformen im SGV Folie Nr. 18