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Mauritius

Gegenstand des Projektes "Mauritius" ist die Entwicklung von Verfahren zur Optimierung der "Last-Mile"-Zustellung von Logistik-Unternehmen sowie die technische Implementierung dieser Verfahren in Form von IT-Lösungen. Dabei werden sowohl die Verfahren als auch deren Implementierung derart generisch zu halten, sodass sie auf die unterschiedlichsten Rahmenbedingungen seitens der Logistik-Branche und existierender Systeme mittels flexibler Schnittstellen abgestimmt werden können.

So werden zunächst die der Optimierung zu Grunde liegenden statischen sowie dynamischen Basisdaten in eine normalisierte Schicht transformiert. Durch die grundsätzliche Notwendigkeit eines hybriden kanten- und knotenorientierten Modellierungsansatzes in Bezug auf die geografischen Daten ist eine auf die Anforderungen der Optimierungsverfahren sowie die Performance-Anforderungen der Anwender abgestimmte Vorverarbeitung der Daten erforderlich. Auch die eigentliche Optimierung bedient sich neuartiger, dem Stand der Wissenschaft entsprechender Methoden. So werden auf Basis vorhandener Modelle metaheuristische Verfahren entwickelt, welches ein überaus hohes Optimierungspotenzial ermöglicht.
Integriert werden alle Methoden und Verfahren in eine GIS-orientierte Software-Anwendung, die dem Anwender eine Vielzahl an Interaktions-Möglichkeiten bietet, so dass auch dessen Akzeptanz gewährleistet ist.

Erleben Sie die Ergebnisse unter "Mauritius" - Optimierung der letzten Meile bzw. auch unter "Mauritius" ein Top-Projekt 2013.

Durch die EU-Verordnung zur Liberalisierung der Post-Dienste fiel mit 01.01.2011 auch die letzte Grenze für Briefe unter 50 Gramm. Daher erfordert der durch die Liberalisierung entstehende Konkurrenz- und Kostendruck bei allen Anbietern eine Effizienz- und Effektivitätssteigerung, die mit klassischen Methoden und Prozessen nicht mehr zu realisieren ist, weshalb es innovativer automationsunterstützter Lösungen bedarf. Diese Lösungen müssen möglichst flexibel auf eine Vielzahl verschiedener Rahmenbedingungen Rücksicht nehmen können. Das betrifft vor allem laufende Änderungen betrieblicher Art, aber in einem derart dynamischen Umfeld nicht selten auch die strategischen Vorgaben der jeweiligen Unternehmen.

„Mauritius“ bietet die Gelegenheit, einer höchst aktuellen Aufgabenstellung mit neuesten Methoden der Wissenschaft und der Technik zu begegnen. Diese Lösungen müssen auf eine Vielzahl von verschiedenen Rahmenbedingungen Rücksicht nehmen. Aus operativer Sicht sind das vor allem Änderungen betrieblicher Art wie zum Beispiel in den Basisdaten (Adressbestand, Sendungsaufkommen, Erreichbarkeits-Parameter). Andererseits ändern sich nicht selten auch die strategischen Zielsetzungen (beispielsweise aufgrund neuer Eigentümerstrukturen, verändertem Produktportfolio oder starker Interessensvertretungen), was ebenfalls mitunter gravierende Auswirkungen zur Folge haben kann.

Problembeschreibung aus technischer Sicht:
Jede Organisation begegnet der beschriebenen Problemstellung mit ihren eigenen, speziellen Vorstellungen und Definitionen - und diese unterscheiden sich wesentlich voneinander.
Diese Heterogenität beginnt beim Festlegen der Planungsprozesse und Planungssysteme zur Abwicklung der letzten Meile. Die damit verbundenen Basisinformationen unterliegen einerseits laufenden, teilweise täglich stattfindenden inhaltlichen Änderungen, anderseits liegen die Daten in unterschiedlicher Qualität, inhomogener Flächendeckung oder wechselndem Detaillierungsgrad vor.
Zusätzlich findet man in der Branche eine Vielzahl von Datenbanksystemen und Betriebssystemen verschiedener Hersteller und Normen.

Problembeschreibung aus wissenschaftlicher Sicht:
Folgende Aufgabenstellung liegt  zunächst zu Grunde: Jede Zustelladresse wird an bestimmten Tagen besucht und beziehungsweise mit einer möglichen Sendung versorgt. Wenn die jeweilige Adresse an dem entsprechenden Belieferungstag keine Sendung bekommt, dann wird sie an diesem Tag nicht besucht und somit ausgelassen. Es können saisonale Schwankungen in der Menge der zu beliefernden Sendungen auftreten. Für die unterschiedlichen Saisonen und somit für die unterschiedlichen Mengen des Sendungsaufkommens können variierende Pläne verwendet und eingesetzt werden. Das bedeutet in Zeiten, wo das Sendungsaufkommen eher gering ist, sollten weniger Zusteller eingesetzt werden können. Daher soll es bereits im Vorhinein bestimmte Routenszenarien geben, in denen weniger Zusteller für die Verteilung der anfallenden Sendungen notwendig sind.

Die (End-)Kunden sind in der Regel entlang einzelner Straßenzüge stationiert. In urbanen Gebieten befinden sich die Häuser direkt an Straßenzügen, jedes Haus hat mehrere Stiegen und an den Stiegen wohnen mehrere Hausparteien, die täglich die Sendungen zugestellt bekommen. Das heißt, der Zusteller hat vergleichsweise kürzere Routen zurückzulegen, da in einer kürzeren Distanz sehr viele Kunden wohnen. Da der Zusteller nur eine beschränkte Kapazität an Sendungen transportieren kann - in Abhängigkeit vom gewählten Transportmittel – werden in derartigen Gebieten die Zustellrouten eher kürzer ausfallen. Wohingegen in ländlichen Gebieten bis hin zu entlegenen Gebirgstälern, wo nur sehr wenige Kunden wohnen, sehr lange Routen entstehen werden.

Das reale „Briefträgerproblem“ erweitert das bekannte Chinese Postman Problem beziehungsweise generalisiert das kapazitierte kantenorientierte Tourenplanungsproblem. Wobei das reale Briefträgerproblem nicht ausschließlich ein kantenorientiertes Tourenplanungs-Problem ist. In Gebieten, wo es nur sehr wenige Postkunden auf einer Straße gibt, ist es sinnvoller das Problem als knotenorientiertes Tourenplanungs-Problem darzustellen. Diese Problemformulierung entspricht einer Generalisierung des kapazitierten Tourenplanungsproblems. Das Problem für die Hauszustellung ist somit ein gemischtes kanten- und knotenorientiertes Tourenplanungs-Problem! Da die Kanten in unterschiedlichen Richtungen durchlaufen werden und unterschiedliche Zeitbedarfe haben, und das Hauptzielfunktional die Einsparung der Zustellereinsatzzeiten ist, liegt für den kantenorientierten Teil des Problems ein windy Postman Problem vor. Als windy Postman Problem werden Aufgabenstellungen bezeichnet, bei denen die Kanten des zugrunde liegenden Graphen unterschiedliche Kosten aufweisen, je nach dem in welche Richtung sie traversiert werden. Darüber hinaus liegen Abbiege-Ge- und –Verbote vor, Restriktionen, ob und wie Kreuzungen überquert werden können, oder unterschiedliche Zustellmodalitäten wie beispielsweise die Zick-Zack-Begehung einer Straße im Gegensatz zu einer an die jeweilige Straßenseite gebundenen Begehung.

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