GIS-unterstützte Tourenplanung
in der Abfallwirtschaft
am Beispiel Wiens

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5. Marktforschung und Produktvergleich

In diesem Kapitel wird zuerst auf Module der beiden gängigsten auf dem Markt befindlichen GIS-Systeme eingegangen werden, welche Touren errechnen und darstellen können. Es sind dies:

Über eine Internetrecherche und persönliche Kontakte wurde weiters eine Marktforschung betreffend spezieller Tourenplanungssoftware für die Entsorgungswirtschaft durchgeführt. Der Schwerpunkt der Analysen wurde im deutschsprachigen Bereich gesetzt, die Recherchen gingen aber auch weit über diesen Raum hinaus.

Erstaunlicherweise gibt es doch eine Vielzahl von Anbietern in Europa und ebenso eine Vielzahl an Anwendern. Ob ein System für die Entsorgungsplanung einer Millionenstadt wie Wien grundsätzlich geeignet ist, ließ sich oft gleich ganz am Beginn aufgrund der verarbeitbaren Datenmengen feststellen.

So habe folgende Systeme eine zu geringe Kapazität, um Tourenplanungsprobleme für die Abfallwirtschaft in Millionenstädten zu lösen:

Es gibt aber auch Softwaretools, die diese Datenmengen bearbeiten können. Die ersten drei sollen in diesem Kapitel näher beschrieben und ihr Nutzen für die Abfallwirtschaft erläutert werden. Es handelt sich dabei um:

Die Aufzählung der Systeme ist sicherlich nicht vollständig, nach der Marktanalyse wurden vor allem die ersten drei Systeme für eine nähere Beschreibung deshalb ausgewählt, weil diese schon in einigen Großstädten erfolgreich im Einsatz sind und hier auch genügend Information für eine Beurteilung zur Verfügung stand.

Weitere Systemanbieter gibt es auch außerhalb des deutschsprachigen Raumes, etwa in Schweden und auf der Iberischen Halbinsel. Dort gibt es auch zahlreiche Nutzer solcher Systeme, z.B in Madrid.

5.1. GIS-Systeme und ihre Module

5.1.1. ARC/INFO, ArcView

ARC/INFO ist ein befehlsorientiertes, leistungsfähiges GIS der Firma ESRI, welches unter Unix oder WindowsNT läuft. ArcView ist ein „Ableger“ von ARC/INFO mit eingeschränkten Funktionalitäten und windowsorientiert.

Für ARC/INFO und ArcView existiert ein Modul namens NETWORK, welches speziell für die Analyse in Netzwerken geeignet ist. Mit NETWORK können Wege berechnet werden, Cluster in Netzen gebildet und räumliche Interaktionen modelliert werden.

Für die geforderte Fragestellung ist vor allem der Befehl TOURS interessant, welcher vorgegebene Stops durch eine Verbindung der kürzesten und schnellsten Wege in eine optimale Reihenfolge bringt. Für die Lösung dieses typischen Traveling-Salesman-Problems wird der sogenannte Dijkstra’s Algorithmus herangezogen (E.W.Dijstra „A Note on Two Problems in Connection with Graphs“, 1959; ESRI, 1994b). Dieser Algorithmus ist ein heuristischer Ansatz zur Lösung des Problems, er liefert jedoch eine optimierte Tour, die der optimalen Lösung sehr nahe ist.

Für die Durchführung einer Tourenoptimierung müssen verschiedene Informationen zur Verfügung stehen:

Aus diesen Angaben errechnet TOURS bei gegebenem Anfangspunkt die optimierte Tour. In einer zusätzlichen Spalte werden die Tourenpositionen zu den Stops dazugeschrieben, ebenfalls die akkumulierte Warenmenge und die Tourdauer. Überprüft wurde jedoch nicht, ob TOURS auch die erforderlichen Behälterzahlen von bis zu 3.000 Stück pro Woche auf fünf Tage aufteilen und dann für jeden Tag eine Tour bilden kann. Dies zu überprüfen bzw. zu programmieren bleibt Aufgabe der Fachleute.

Von der in Wien ansässigen Firma WigeoGIS wurde bereits auf der Basis von ARC/INFO und dem Module NETWORK das Programm RouteLT auf den Markt gebracht, welches Tourenoptimierungen durchführen kann und vor allem in der Distributionslogistik in zahlreichen Firmen schon erfolgreich eingesetzt wird.

Die Gemeinde Wien benutzt bei GIS-Anwendungen stets ARC/INFO bzw. ArcView. Somit sind hier auch Spezialisten vorhanden, die sich mit einer Anwendungsprogrammierung für eine Tourenplanung für die Abfallwirtschaft auseinandersetzen könnten. In dieser Abteilung wurde das Modul NETWORK bis jetzt für die Optimierung von Radrouten eingesetzt (JÖRG, 1991).

Für die MA48 - Abfallwirtschaft würden für die Nutzung von ARC/INFO bzw. ArcView folgende Kosten anfallen:

Lizenzkosten ARC/INFO pro Arbeitsplatz: rund 10.000 Euro

Lizenzkosten ArcView pro Arbeitsplatz: rund 950 Euro

Resumé:

Das Modul NETWORK ist ein äußerst leistungsfähiges Modul, welches für die Tourenplanung herangezogen werden kann. Wichtig ist hier jedoch das Aufbereiten der Basisdaten, hier vor allem der Daten über die Straßenabschnitte und Kreuzungen. Bei guter Programmierung lassen sich jedoch mit NETWORK gute Ergebnisse im Bereich der Tourenplanung erzielen.

5.1.2. MapInfo

MapInfo ist das GIS der gleichnamigen Firma, das speziell von Firmen im Bereich des Geomarketing für räumliche Auswertungen und Marktanalysen gerne verwendet wird, da es über einfache Strukturen und Menüs verfügt.

Unterschiede zu ArcView, das Produkt von ESRI, mit dem es ein Vergleich zulässig ist, sind vor allem die bessere Möglichkeit zur Darstellung kartographischer Elemente (z.B. Freistellung von Text, mehr Darstellungsoptionen), der schnellere Bildaufbau (baut mehrere Datenebenen gleichzeitig auf) und mehr Möglichkeiten zur Klassifizierung von Elementen. Weiters kommuniziert es optimal mit anderen Windows-Programmen, die Karten lassen sich über OLE ebendort einwandfrei und dynamisch nach dem Exportieren bearbeiten.

Wie schon erwähnt, wird MapInfo vor allem für den Bereich Geomarketing verwendet. Dazu werden unterschiedlichste Daten von Kaufkraft über demographische Daten in das System eingespielt, um für Analysen zur Verfügung zu stehen.

Für die Berechnung von Routen existiert für MapInfo ein Zusatzmodul mit dem Namen RouteViewPro. Mit diesem Modul können Isochronen (Linien gleicher zeitlicher Entfernung) und Isodistanzen (Linien gleicher räumlicher Entfernung) gerechnet werden. Weiters ist eine Berechnung der kürzesten Route und eine Routenoptimierung möglich. Dabei können Restriktionen berücksichtigt werden.

Diese Anwendungen sind aber von der Kapazität der Anfahrpunkte beschränkt und beziehen sich auf Anwendungen, die von Industrie und Gewerbe benötigt werden (z.B. Einzugsgebiete von Filialen).

Schnittstellen zu allen ODBC-fähigen Systemen können hergestellt werden.

Die Kosten für MapInfo belaufen sich auf:

MapInfo-Grundmodul: rund 1.500 Euro

RouteViewPro: rund 2.000 Euro

Resumé:

MapInfo ist aufgrund der Kapazitäten, die für die Erfassung der Behälter-und Standplatzdaten nötig sind und weiters aufgrund der komplexen geforderten Berechnungsmethoden, für eine Anwendung für die Tourenplanung in der Abfallwirtschaft nur beschränkt nutzbar.

5.2. Tourenplanungssoftware für die Abfallwirtschaft

5.2.1. System A|C|S

Die Abkürzung A|C|S steht für Abfall-Containerdienst-Straßenreinigung und wurde speziell für die Entsorgungsbranche entwickelt. Das Programm ist aus unterschiedlichen Modulen aufgebaut, die jeweils für unterschiedliche Aufgaben in der Abfallwirtschaft entwickelt wurden. Es werden aber auch auf Anforderung von Kunden neue Module entwickelt. Abbildung 5.2.1.-1 zeigt die derzeitig zur Verfügung stehenden Module.


Abbildung 5.2.1.-1: Module des Systems A|C|S (Q-Soft Systemhaus)

Die Module

werden in weiterer Folge näher erläutert, da diese für die Fragestellung einer Tourenplanung relevant erscheinen.

5.2.1.1. Gebührenveranlagung

In der Gebührenveranlagung werden alle Behälter, die entleert werden sollen, in eine Datenbank eingegeben. Das System arbeitet mit einer relationalen Datenbank, im Normalfall wird eine ORACLE-Datenbank eingesetzt. Es ist aber auch möglich, vorhandene Datenbestände aus einer externen Datenbank in das System zu übernehmen.

Für ein Grundstück (Objekt) wird ein Datensatz angelegt. Dieser besteht aus allen wichtigen Informationen über den Behälter:

Abbildung 5.2.1.1-1 zeigt die Eingabemaske dieses Moduls.

Der Datensatz aus diesem Modul wird in erster Linie zur Verrechnung der Müllgebühren verwendet. Hier wird für jede Kommune extra die geltenden Gebührenvorschriften eingearbeitet, so dass die Gebühren automatisch aus Kombination von Behälterdaten mit den Hintergrundinformationen berechnet werden. Es besteht die Möglichkeit, Rechnungsbescheide direkt auszudrucken, weiters können Zahlungseingänge erfaßt, Mahnungen erstellt und eingegangene (Stichwort: Telebanking) Zahlungen automatisch verbucht werden. Zur transparenten Übersicht können Bestandslisten, Zahlungseingangskontrollen, Listen für Rückstände und Überzahlungen etc. ausgedruckt werden.

Die Datensätze bilden aber gleichzeitig die Grundlage für andere Module des Systems, wie z.B. die Tourenplanung.


Abbildung 5.2.1.1.-1: Eingabemaske des Moduls Gebührenveranlagung, System A|C|S (Q-Soft Systemhaus, Firmenunterlagen)

An dieser Stelle muss auch angemerkt werden, dass dieses System meist in Kombination mit einer Behälterkennung im Einsatz ist. Somit liefern die Strecken nach einem Arbeitstag über die Behälterkennung gespeicherte Informationen an das System zurück, welche dann in die Stammdaten eingearbeitet werden.

5.2.1.2. Tourenplanung

Als erstes muss vorangestellt werden, dass die Entsorgungssoftware A|C|S über keine automatische Tourenplanung im System verfügt. Man spricht hier vielmehr von einer optimalen Planung, die vom Disponenten händisch mit Computerunterstützung auszuführen ist.

An dieser Stelle muss auch angemerkt werden, dass dieses System meist in Kombination mit einer Behälterkennung im Einsatz ist. Somit liefern die Strecken nach einem Arbeitstag über die Behälterkennung gespeicherte Informationen an das System zurück, welche dann in die Stammdaten eingearbeitet werden. aufgelistet. Aus der Liste mit den noch nicht auf einer Tour befindlichen Behältern können neue Behälter mittels Drag-and-Drop der aktuellen Basistour zugefügt bzw. von dieser entfernt werden. Neu angelegte Behälter können bestehenden Basistouren nachträglich zugefügt werden.


Abbildung 5.2.1.2.-1: Eingabemaske des Moduls Tourenplanung, System A|C|S (Q-Soft Systemhaus, Firmenunterlagen)

Als Entscheidungshilfe für die Zuordnung der Behälter stehen dem Disponenten aktuelle Informationen zur aktuellen Basistour zur Verfügung. So berechnet das System die Anzahl der Behälter auf der Tour. Nach Eingabe des angenommenen Füllgrades in den Behältern, einem Wert für die Verdichtung des Abfalls im Fahrzeug und der Schüttdichte wird das Gesamtvolumen und –gewicht berechnet. Gleichzeitig wird die Auslastung des Fahrzeuges nach Volumen und Masse angezeigt. So kann der Disponent beurteilen, wie oft das Fahrzeug entleeren fahren muss und welche Auslastung das Sammelfahrzeug erreichen kann.

Die Reihenfolge der anzufahrenden Standplätze einer Tour werden vom Disponenten händisch aufgrund seiner Erfahrung bestimmt.

Nach Fertigstellung der Basistour, stehen die Tourdaten dem System zur Verfügung. Man kann diese nun als Listen ausdrucken und Fahraufträge generieren. Weiters stehen die Touren im Geographischen Informationssystem zur Verfügung.

5.2.1.3. Geographisches Informationssystem

„Das Geographische Informationssystem dient der Visualisierung von Gefäßdaten und Tourenplänen und der Überwachung von Grenzwerten von Grenzwerten für Arbeitszeit, Tourenstrecke, Gesamtgewicht und Gesamtvolumen“ (Q-Soft Systemhaus, Firmenunterlagen). Als GIS-System wird MapInfo eingesetzt, die Geometrischen Daten werden je nach Gebiet zur Verfügung gestellt.

Den in der Datenbank vorhandenen Behälter müssen geographische Koordinaten zugewiesen werden. Anschließend können sie im Geographischen Informationssystem dargestellt werden. Dieses Zuweisen kann teilweise automatisiert werden. Da zu jedem Behälter eine eindeutige Adresse vorhanden ist, können die Behälter- und die Geometriedaten über diese Adresse verknüpft werden. Behälter, wo keine Zuordnung gefunden wird, müssen händisch nachdigitalisiert werden. Die Behälter der unterschiedlichen Fraktionen sind in unterschiedlichen Layern verfügbar.

Durch Selektion eines Behälters werden alle relevante Informationen (Größe, Entleerrhythmus, etc.) in einem eigenen Fenster geöffnet. Die Touren und alle von ihnen zu entleerende Behälter können dargestellt werden (siehe Abbildung 5.2.1.3.-1). Auch hier ist das Abrufen der relevanten Informationen möglich.

Standardfunktionen eines GIS (Zoomen, Ausschnitt verschieben, etc.) sind selbstverständlich ebenfalls möglich.


Abbildung 5.2.1.3.-1: Darstellung einer Tour im geographischen Informationssystem A|C|S-GeoInfo (Q-Soft, Systemhaus, Firmenunterlagen)

5.2.1.4. Weitere Funktionalitäten

Eine weitere brauchbare Anwendung des Systems A|C|S stellt die Tourenplanung für Sperrmüll dar. Dies ist zwar nicht Gegenstand dieser Arbeit, sollte jedoch bei einer Anschaffung eines solchen Softwaresystems nicht außer Acht gelassen werden.

Da die Firma Q-Soft auch im Netzwerkbereich heimisch ist, wurden von ihr auch Intranet und Internetlösungen für das System A|C|S entwickelt. Im Sinne einer gemeinsamen Nutzung und Bearbeitung von Daten im Betrieb, aber auch der Kommunikation mit den Kunden, haben solche modernen Systeme Zukunft und verdienen es, bei einer endgültigen Auswahl der Software, näher betrachtet zu werden.

5.2.1.5. Kosten

Durch den Hersteller wurden keine Kosten des Systems bekanntgegeben. Grund dafür ist die relativ große Schwankungsbreite der Kosten, die durch das Customizing verursacht wird.

5.2.1.6. Erfahrungsberichte von Anwendern des Systems

Das System A|C|S ist unter anderem in den deutschen Städten Erfurt (Erstanwender), Böblingen, Offenbach am Main, Rostock und Chemnitz im Einsatz.

Die ESO (Eigenbetrieb der Stadt Offenbach) entschied sich zur Einrichtung des Systems A|C|S, da bestehende Computersysteme zu veraltet und oftmals nicht kompatibel waren. Ziel war die Steigerung der Effizienz, Transparenz und Bürgernähe. Das System wurde mit der Finanzbuchhaltung unter SAP gekoppelt und unterstützt nun die Belegschaft bei der Personaleinsatzplanung, der Auftragsannahme, der Tourenplanung und der Abrechnung. Ein wesentlicher Aufwand bei der Einführung des Systems bestand vor allem in der Aufarbeitung der Stammdaten. Auf das System rückzuführende Erfolge sind vor allem das Aufdecken verborgener Ressourcen, flexibleres Personalmanagement (Fahrzeug- und Personalausfälle werden bereichsübergreifend aufgefangen) und ein verbessertes Kundenservice.

Die Stadtentsorgung Rostock GmbH entschied sich ebenfalls aufgrund der vorhandnen, aber veralteten Software für die Einrichtung des Systems A|C|S. Vorher schon vorhandene Daten der Behälter wurden in das System übernommen, weiters auch das Programmpaket an die individuellen Anforderungen der Stadt Rostock angepaßt. Das System wird vor allem für die Gebührenabrechnung, die Tourenplanung, aber auch in der internen Kommunikation verwendet (Zusammenarbeit des Personals auf Tour und der Einsatzorganisation). Ein Vorteil des Systems wird in der leichten Bedienbarkeit und der Flexibilität gesehen. Sichtbare Verbesserungen waren vor allem:

Quelle: Q-Soft, Systemhaus, Firmenunterlagen

5.2.1.7. Beurteilung des Systems speziell für einen Einsatz in der Tourenplanung

Das System verfügt über keine automatische Tourenplanung, die eigentliche Tourenplanung muss weiterhin vom Disponenten vorgenommen werden. Das System unterstützt den Disponenten jedoch in der Hinsicht, dass das System die Kennzahlen der Touren ausweist und so mithilft, die Auslastungen zu steigern, aber auch die Behälterzahlen pro Tour zu kontrollieren. Somit „denkt“ das System für den Disponenten mit, die Tourenplanung erfolgt aber ähnlich wie eine analoge, nur auf einer digitalen Karte.

Nach der Fertigstellung der Touren können diese in einem eigenen Modul dargestellt werden. Positiv zu bemerken ist hierbei, dass die Behälter einzeln dargestellt und auch die Informationen zu den Behältern einzeln abgerufen werden können.

Resumé:

Das Tool der Tourenplanung ersetzt nur eine händische Liste und erspart dem Disponenten das Berechnen der Rahmenbedingungen wie Fahrzeugauslastung. Die eigentliche Tourenplanung wird jedoch weiterhin vom Disponenten durchgeführt, es erfolgt hier keine eigentliche Tourenplanung durch das System. Das System hilft somit nicht bei der Optimierung der Anfahrtsreihenfolge der Standplätze.

Einsparungen sind somit vor allem im Bereich der Datenbe- und -verarbeitung, weniger jedoch im Bereich der Touren selber (z.B. Fahrzeugreduktion) zu erwarten.

5.2.2. System Combitour

Die Firma IVU Traffic Technologies AG ist mit der Produktreihe Combitour auf dem Markt vertreten. „Combitour bietet als modulares Lösungskonzept bedienerfreundliche EDV-Unterstützung für kommunale und private Entsorger aller Größen und deckt das breite Anwendungsspektrum der Entsorgungslogistik mit den Modulen Contour, Stratour, Sperrgut, Bürgerinfo und Combimatik ab“ (IVU, 2000).

Die verschiedenen Module decken unterschiedliche Einsatzbereiche ab:

Für die vorliegende Fragestellung wurde von der IVU das Modul Stratour empfohlen, welches auf den folgenden Seiten näher beschrieben wird.

5.2.2.1. Stratour

Das Kernstück aller Arbeiten im System Contour und somit auch im System Stratour ist die Stammdatenverwaltung. Hier werden alle kaufmännischen Informationen (Leistungen, Preise, etc.), die technischen Daten des Fuhrparks, der Ableerstellen sowie die Daten zu den Nebenbedingungen verwaltet.

Für die Behälterverwaltung steht das Programmodul Auftragsannahme zur Verfügung. Bei Behälteranforderungen werden alle relevanten Daten zum Standplatz in diesem Modul eingetragen (Behältertyp, Anzahl, Entleerfrequenz, Revierzugehörigkeit, etc.). Dabei können diese Kundendaten auch einfach wieder abgerufen und korrigiert werden. Jeder Kunde verfügt hierbei über ein eigenes Kassenzeichen, weiters können ihm mehrere Behälterstandorte zugeordnet werden. Zu den einzelnen Buchungen können Informationen über Leistungsarten (zustellen, abholen, leeren, etc.), Daten (Gilt-ab-Datum, Gilt-bis-Datum, etc.), Terminvorgaben, Erschwernisse, etc. eingegeben werden (Eingabemaske siehe Abbildung 5.2.2.1-1).

Externe Stammdaten lassen sich problemlos in das System einbinden.

Aus den Stammdaten lassen sich für den Behälterzustelldienst die auszuliefernden Behälter mit den Zustelladressen in sogenannten Behälterdienstaufträgen ausdrucken. Nach der Behälterauslieferung wird dies in den Stammdaten rückbestätigt, der Behälter ist nun somit rechnungsrelevant.


Abbildung 5.2.2.1.-1: Eingabemaske für die Auftragsannahme, System Stratour (IVU, Firmenunterlagen)

Im Modul Revierplanung wird die eigentliche Tourenplanung durchgeführt. Als Reviere werden Stadtteile bezeichnet, die in sich abgeschlossen sind. In einem Revier wird eine Tour geplant. Der Disponent legt auf der Karte selber die Reviere fest. Dabei werden die Reviergrenzen durch anklicken oder Ziehen eines Rahmens (Lassofunktion) festgelegt. Das Programm unterstützt den Disponenten in der Hinsicht, dass man jederzeit die Behälterzahl, das zu entleerende Volumen und das voraussichtlich anfallende Gewicht angezeigt bekommt. So kann man beurteilen, ob das Revier die richtige Größe für eine Tour hat.

Bei der Berechnung der Tourenkennzahlen wird jedoch auf eine Berücksichtigung der Verdichtung im Fahrzeug bzw. des spezifischen Raumgewichtes im Fahrzeug verzichtet. Außerdem werden die Behälterfüllgrade mit 100% angenommen, was zu relativ großen Ungenauigkeiten bezüglich der Fahrzeugkapazität führt (STADLBAUER, 1996).

Die Tourenplanung selber wird nicht durch einen mathematischen Algorithmus unterstützt, der Disponent muss die Reihenfolge der anzufahrenden Behält selber bestimmen. Laut IVU ist eine automatischen Tourenoptimierung nur in der Gewerbeentsorgung möglich, in der Hausmüllentsorgung wurde diese Funktionalität bisher von noch keinem Kunden gewünscht.

Für Optimierungen der Touren sind besonders die Unterstützung von Randausgleichen zwischen den einzelnen Revieren und Wochentagen durch Listen und Einsatzgebietdarstellungen positiv hervorzuheben.

Die erstellten Touren können dann im GIS dargestellt werden. Dabei wird jedoch nicht jeder einzelne Behälterstandplatz dargestellt, sondern nur die Straßenabschnitte, die zur Entleerung durchfahren werden müssen. Somit können auch zu den einzelnen Behältern keine Informationen abgerufen werden. Dies ist laut IVU wiederum nur für die Gewerbeentsorgung möglich.

Die geometrischen Daten für das System werden von öffentlichen Stellen oder privaten Anbietern übernommen und im System eingebunden. Abbildung 5.2.2.1.-2 zeigt die graphische Visualisierung von Touren im System Stratour.


Abbildung 5.2.2.1.-2: Graphische Visualisierung von Touren in Stratour (IVU, Firmenunterlagen)

Bei der Programmierung des Moduls wurde vor allem auf die benutzerfreundliche Gestaltung der Menüs Rücksicht genommen. So können manuelle Änderungen in den Revieren und Touren mit Hilfe des Drag&Drop-Mechanismus einfach durchgeführt werden. Aufträge können zwischen Touren getauscht werden, Straßenabschnitte können aus einer Tour herausgelöst werden. Die dargestellten Fenster lassen sich beliebig verkleinern und verschieben, um die für die Arbeiten wichtigsten Informationen in den Vordergrund zu rücken.

Weiters ist sind auch Simulationen von Tourenänderungen oder neuen Touren möglich. Erstellte Touren können nach unterschiedlichen Gesichtspunkten zusammengestellt werden und nach dem Fertigstellen entweder fix abgespeichert oder verworfen werden. Bei Simulationen werden die bestehenden Touren nicht geändert.

Laut IVU ergeben sich durch den EDV-Einsatz Einsparungen von 5-10%.

5.2.2.2. Weitere Funktionalitäten

Die IVU hat neben den Modulen des Combitour auch ein System Combimatik entwickelt, welches den Einsatz moderner Telematik im Entsorgungsbereich möglich macht.

Die Sammelfahrzeuge werden mit GPS-Geräten zur Ortung ihrer Position ausgestattet und kommunizieren via GSM mit der Zentrale. Aufträge an die Tour können somit online durchgegeben werden. Die Einsatzzentrale behält damit einen ständigen Überblick über die Touren. Für Kundenbeschwerden und -nachfrage nstehen somit alle aktuellen Informationen über die Tour zur Verfügung. Weiters ist eine Rückmeldung von Auftragserledigungen seitens der Tour möglich.

Zusätzlich können über einen Bordcomputer Leistungsdaten wie tatsächliche Kilometer und Zeiten übergeben werden, die als Kennzahlen Bedeutung haben.

Ein weiteres leistungsfähiges Modul ist das Modul Bürgerinfo, welches Informationen im Internet bereitstellt. Hier sind Adressen und Öffnungszeiten der Recyclinghöfe, Tips und Hinweise zur Abfallvermeidung und -trennung, Abholtage und das Standortverzeichnis abrufbar. Grundlage ist der digitale Stadtplan, wo nach Adressen der nächstgelegene Behälter der gewünschten Fraktion aufgesucht werden kann.

5.2.2.3. Kosten

Für das Modul Stratour ergeben sich die Kosten unterschiedlich nach Größe des Entsorgungsgebietes. Für eine Stadt mit der Größe von Wien würden sich die reinen Systemkosten auf rund 50.000 Euro belaufen.

Will man zusätzlich die gesamte Verwaltung der Stammdaten über dieses System abwickeln, so kommen noch rund 7.500 Euro als Basispreis und Zusatzkosten für jeden User dazu, wenn man eine Netzwerkversion wählt.

Die Kosten für die zusätzlichen User belaufen sich auf:

Die Kosten für ein Gesamtpaket mit z.B. 15 Usern würden somit auf rund 87.000 Euro belaufen.

Für zusätzliche Programmierungen werden die Aufwände nach Stunden berechnet.

5.2.2.4. Erfahrungsberichte von Anwendern des Systems

STADLBAUER (1996) beschreibt in seiner Arbeit den Einsatz des Systems Contour in der Entsorgung Dortmund GmbH. Dort wird das System für die Tourenplanung in der Müllabfuhr als auch im Containerdienst eingesetzt. Bezüglich Einsparungen, die sich aufgrund des Einsatzes des Systems Contour ergeben haben, zitiert er KLEMT, SPAENHOFF (1994) folgendermaßen: „Die Fahrzeugzahlen konnten insgesamt von 46 auf 38 reduziert werden, das heißt um 8 Fahrzeuge oder über 17%. Gleichzeitig hat sich der Personalaufwand für die Planung von 6 Personen/Monat auf knapp 2 Personen/Monat, also um fast 70% reduziert.“. Weiters wird eine Payback-Rate von unter 2 Jahren angenommen.

In Berlin war das System bis 1999 im Einsatz. Derzeit wird daran gearbeitet, ein System der Firma Siemens zu implementieren. Die Daten des alten Systems sollen selbstverständlich ins neue System übernommen werden. Das Umsteigen auf eine neue Software machte vor allem die Umstellung von SAP/A2 auf SAP/A3 notwendig. Laut persönliche Auskünfte der Berliner Stadtreinigungsbetriebe (BSR) war man mit dem System Contour sehr zufrieden. In vertretbarem Aufwand konnten sehr gute Touren geplant werden. Die Leistungsvorgaben bei der Planung konnten besser erfüllt werden. Über die Einsparungen konnten keine spezifischen Aussagen gemacht werden, da schon vor der Einführung des Systems ein relativ hoher Standard in der Tourenplanung vorhanden war. Besondere Probleme mit der Software traten keine auf. Laut Erfahrung der BSR ist eine gute Tourenplanung sehr stark von den Rahmenbedingungen (Arbeitsaufteilung, Lage der Anlagen und Garagen) abhängig. (telefonische Auskunft, BSR)

5.2.2.5. Beurteilung des Systems speziell für einen Einsatz in der Tourenplanung

Das System unterstützt den Disponenten bei der Stammdatenverwaltung und der Revierplanung. Hier muss jedoch der Disponent selber die Reviergrenzen setzen, das System liefert nur die Kennzahlen für die Beurteilung der Reviere, wie die vorhandene Behälterzahl, das zu entleerende Volumen und das zu erwartende Gewicht. Die Tourenplanung erfolgt weiterhin händisch mit Computerunterstützung (Berücksichtigung von Restriktionen und graphische Darstellung).

Die Darstellung der Touren erfolgt in Straßenabschnitten. Somit steht nicht jeder einzelne Behälter in der Graphik zur Verfügung, Informationen zu den Behältern können nur in den Stammdaten abgerufen werden.

Resumé:

Die Software unterstützt die Entscheidung des Disponenten bei der Revierplanung. Die Tourenplanung erfolgt jedoch weiterhin händisch. STADLBAUER weist weiters auf Ungenauigkeiten in der Ermittlung der Kennzahlen der Reviere hin.

Ähnlich wie bei dem System A|C|S sind Einsparungen eher bei der Planung und Ermittlung, weniger bei der Tourenoptimierung selber zu erwarten.

5.2.3. System Intertour/Entsorgung

Das System Intertour/Entsorgung wurde von der Firma PTV aus dem System Intertour entwickelt, welches für die Zulieferindustrie seit vielen Jahren im Einsatz ist. Das Produkt Intertour/Entsorgung ist vor allem in Deutschland in einigen Städten (z.B. Frankfurt/Main, Ludwigsburg, München), in Österreich bisher nur in der Stadt Linz im Einsatz.

Das System besteht grundsätzlich aus zwei Modulen:

Diese beiden Module sollen auf den folgenden Seiten ausführlich beschrieben werden.

Die Beschreibung der Module wurde den Firmenunterlagen der Firma PTV entnommen und mit eigenen Beobachtungen ergänzt.

5.2.3.1. Stammdatenverwaltung

Die Stammdatenverwaltung ist das eigentliche Kernstück des Systems. Folgende Daten der Behälter werden in den Stammdaten erfaßt:

Die Behälter werden außerdem nach Behältertypen eingeteilt, um Ladezeiten zuordnen zu können. Auch können Fahrzeuge fix an eine Entleeradresse gebunden werden, falls nur ein bestimmtes Fahrzeug die dort befindlichen Behälter entleeren kann (z.B. Großraumbehälter). Für jede Entsorgungsanlage werden die möglichen Müllfraktionen angegeben, Ausweichanlagen können bestimmt werden.

Für die Behälter können auch Nebenbedingungen eingegeben werden, die dann bei der Tourenplanung Berücksichtigung finden.

Weiters werden hier die Daten zum Fuhrpark verwaltet. Jeder Fahrzeugtyp kann spezifiziert werden durch die

Fahrzeuge können für nur einen oder mehrere Müllfraktionen zugelassen werden.

In den Stammdaten können auch gebietsbezogene, fahrzeugbezogene und tourbezogene Nebenbedingungen ergänzt werden. Allgemeine Nebenbedingungen sind die Tourdauer und die Pausenzeiten.

Diese Stammdaten können im System Intertour/Entsorgung selber eingegeben werden oder aber über Schnittstellen aus vorhandenen Daten eingelesen werden. Die Schnittstellen werden gemeinsam mit den Kunden festgelegt. Dabei ist es durchaus üblich, dass die Behälterdaten täglich in das System eingelesen werden. Die Fuhrparkdaten werden bei der Implementierung des Systems eingespielt und müssen dann dort aktuell gehalten werden.

Das System Intertour/Entsorgung und die mit ihm durchgeführte Tourenplanung steht und fällt mit der Genauigkeit der Stammdaten. Diese Stammdaten sind sehr detailliert und können für die unterschiedlichen Fraktionen und sogar für jeden Behälterstandplatz anders definiert werden.

5.2.3.2. Tourenplanung

Die Planung selber ist ein zweistufiges Verfahren. Dabei werden die Behälter nicht jeder einzeln verplant, sondern benachbarte Behälter auf ein und dem selben Straßenabschnitt werden zu Straßenabschnittsaufträgen zusammengefaßt, soweit diese hinsichtlich der Abholfrequenz und der Fraktion zusammenpassen. Somit werden beim Planungsvorgang Rechenressourcen gespart. In einem Planungsvorgang können 16.000 Straßenabschnitte in zwei Teilen (je 8.000) verplant werden. Hinsichtlich der Behältermengen gibt es keine Einschränkungen.

Das Kartenmaterial wird von der Firma PTV von öffentlichen und privaten Stellen zugekauft. Die einzelnen Straßenabschnitte im Straßennetz haben realitätsgenaue Längenangaben, so dass exakte Entfernungsberechnungen angestellt werden können. Außerdem sind die Straßenabschnitte klassifiziert (z.B. Autobahn, Bundesstraße, Nebenstraße), um einen Wert für die Fahrzeiten zu erhalten. Das Kartenmaterial wird jährlich upgedatet. Die Zuordnung der Stammdaten zu den Adressen erfolgt über die Straßen mit Hausnummern automatisch.

Es erfolgt immer zuerst die Revierplanung, wo Straßenabschnittsaufträge zu einem geschlossenen Gebiet zusammengefaßt werden. Bei der darauf folgenden Tourenplanung werden innerhalb eines Reviers Straßenabschnittsaufträge in einer optimalen Anfahrreihenfolge zu Touren zusammengefaßt. Alle Planungen können automatisch als auch manuell durchgeführt werden. In beiden Fällen werden die in den Stammdaten definierten Nebenbedingungen berücksichtigt.

Für die automatische Planung werden die Reviere über ein Clusterverfahren gebildet. In der eigentlichen Tourenplanung wird ein modifiziertes Savingsverfahren verwendet, um die optimale Anfahrreihenfolge einer Tour zu ermitteln. Es werden vom System Distanzmatrizen gerechnet und diese für die Berechnung des optimalen (nämlich kürzesten) Fahrweges verwendet.

Auch nach der Planung kann vom Disponenten aktiv in die Planung eingegriffen werden und Behälter von einer Tour zur anderen verschoben werden u.ä.

Die errechneten Reviere und Touren werden anschließend auf Karten dargestellt, um einen Überblick über die Planung zu geben. Leider stand kein Bild eines Ausgabefensters von Intertour/Entsorgung zur Anschaulichkeit zur Verfügung. Abbildung 5.2.3.2.-1 zeigt ein Ausgabefenster eines mit Intertour/Entsorgung verwandten Programmes.

Für jede Tour können auch Tourenlisten ausgedruckt werden und den Fahrern als Arbeitsunterlage mitgegeben werden. Auch ein Drucken der Pläne ist möglich. Die Touren können zur weiteren Verwendung in anderen Programmen über Schnittstellen wieder aus dem System ausgespielt werden.

Eine Tourenplanung kann auch öfters vorgenommen werden und dazwischen können Nebenbedingungen geändert werden. So können Simulationen und Planspiele durchgeführt werden. Sind die Touren nach Meinung des Disponenten entgültig, so werden sie erst dann fix abgespeichert. Auch Zwischenschritte der Planung können gespeichert werden.

Das gesamte System ist in gängiger Windows-Methode programmiert. Die Benutzung wird durch Pull-down-Menüs, Funktionsbuttons und Drag&Drop-Funktionen wesentlich erleichtert.


Abbildung 5.2.3.2.-1: Ausgabefenster für die Tourenplanung, System Intertour (PTV, Firmenunterlagen)

5.2.3.3. Weitere Funktionalitäten

Zusätzlich erwünschte Details seitens des Kunden werden gegen Bezahlung dazuprogrammiert.

Intertour/Entsorgung ist ein reines Tool zur Tourenplanung, es sind keinerlei weitere Funktionalitäten integriert.

5.2.3.4. Kosten

Die Firma Ecoconsult in Wien, welche die Produkte der Firma PTV in Österreich vertreibt, empfiehlt vor der Implementierung von Intertour/Entsorgung die Durchführung einer Machbarkeitsstudie (Kosten rund 5.800 Euro).

Die Kosten für Planungsgebiete über 200.000 Einwohner für eine Einzelplatzversion inkl. Kartenmaterial belaufen sich auf etwa 36.000 bis 44.000 Euro. Hier sind jedoch noch keine Systemanpassungen und Schulungen inkludiert, diese werden zusätzlich je nach Aufwand verrechnet.

5.2.3.5. Erfahrungsberichte von Anwendern des Systems

In Linz war das System PTV/Entsorgung von 1996 bis 1998 im Einsatz. Dabei wurden die Planungen nicht von den Stadtbetrieben Linz selber, sondern von einer privaten Consulterfirma durchgeführt. Laut der Linzer Abfallwirtschaft war vor allem die Basisdatenerhebung sehr aufwendig. Mit diesen Daten nahm dann die Firma die Planung der 19 Touren vor. Dabei konnten 3 Touren eingespart werden. Weiters konnte die Auslastung der Sammelfahrzeuge deutlich gesteigert werden. Somit amortisierte sich das System, welches den Stadtbetrieben Linz rund 2 Mio. ATS gekostet hatte, in rund einem Jahr. Als Nachteile des Systems wurde vor allem die fehlende Variabilität des Programms und die umständliche Datenerhebung erwähnt. Viele Definitionen müssen am Anfang gemacht werden, können aber im Laufe der Nutzung nicht angepaßt und nachgebessert werden. Weiters fehlt eine mögliche Verknüpfung mit den Wiegedaten. Aus diesem Grund wird derzeit nach einem neuen System gesucht, welches diese Anforderungen erfüllen kann. Die Linzer Abfallwirtschafter betonten auch die Wichtigkeit des Einbindens des Personals in die neue Tourenplanung. Keine der Touren wurden am Ende so abgefahren, wie sie geplant wurde, die Lenker konnten Änderungen bekanntgeben. Durch diese Vorgangsweise wurde die Akzeptanz des Systems bei den Arbeitern ernorm gesteigert (telefonische Auskünfte, Stadtbetriebe Linz).

In München wurde das System zwar angekauft, ist jedoch bis heute nicht im Einsatz. Derzeit ist man noch mit der Erhebung der Basisdaten beschäftigt. Durch diverse Änderungen im Stadtgebiet (Stadterweiterung) mußte der Einsatz des Systems mehrmals verschoben werden. Die Datenerhebung wird als sehr aufwendig bezeichnet, es wurde dafür sehr viel Zeit investiert. Dabei wurden für unterschiedliche Strukturtypen die Ladezeiten und sonstigen Rahmenbedingungen erhoben. Mehrere Testtouren wurden schon mit dem System berechnet. Dabei stellte sich heraus, dass die erstellten Touren nicht ohne Nachbearbeitung so abgefahren werden können. Das System kann Verkehrssituationen nicht so abbilden, wie die Wirklichkeit ist (z.B. Berücksichtigung von Verkehrsbehinderung während Auslieferungen). Weiters kann eine getrennte Entsorgung der linken und rechten Straßenseite nicht berücksichtigt werden. Dies wäre auch für Wien extrem wichtig, da vor allem im dicht verbauten Gebiet die beiden Straßenseiten getrennt entleert werden müssen. Einen Vorteil sieht die Münchener Abfallwirtschaft vor allem in der schnellen Steuerung des Personals. Mitte dieses Jahres wird endgültig die politische Entscheidung in München fallen, ob dieses System nun in der Praxis eingesetzt oder ein anderes System angekauft wird (telefonische Auskünfte, Abfallwirtschaft München).

In der Frankfurter Entsorgungs- und Servicegesellschaft wurde das System ebenfalls nie richtig im täglichen Betrieb eingesetzt. Dies hatte vor allem den Grund, dass das System die Entleerrhythmen nicht einwandfrei umsetzen konnte. Die sehr unterschiedlichen Entleerrhythmen haben den Planungsprozeß behindert, die Ergebnisse konnten nicht für das reale Abfahren der Routen genutzt werden. Bei der Frankfurter Entsorgungs- und Servicegesellschaft sind nun wieder auf eine reine Erfassung der Stammdaten mit einer Tourenplanung auf einer analogen Karte zurückgegangen (telefonische Auskünfte, Frankfurter Entsorgungs- und Servicegesellschaft).

5.2.3.6. Beurteilung des Systems speziell für einen Einsatz in der Tourenplanung

Das System Intertour/Entsorgung ist ein Expertensystem und berechnet Touren auf höchst kompetente Art und Weise. Der Algorithmus zum Erstellen der Touren ist ein gängiger, der auch in der Literatur als einer der Langerprobten geführt wird (DOMSCHKE, 1990).

Basis für die Tourenplanung sind äußerst detaillierte Stammdaten, die auch sehr präzise gepflegt werden müssen. Der Aufwand der Stammdatenpflege ist bei der Einführung eines solchen Systems nicht zu unterschätzen. Wenn das hohe Niveau der Daten nicht erreicht werden kann, ist auch das Betreiben einer Streckenplanung mit dieser Software sinnlos.

Resumé:

Bei guten Stammdaten können Einsparungen in der Tourenplanung aber auch im Fahrzeugeinsatz mit diesem System erwartet werden. Probleme ergeben sich vor allem durch die Komplexität der Basisdatenerfassung.

Leider sind in dem System keine Zusatzfunktionen enthalten, die es z.B. möglich machen, Behälterinformationen auf einer Tour durch einfaches Anklicken einfach abzurufen.

5.2.4. Vergleich der untersuchten Softwareprodukte

An dieser Stelle kann keine Empfehlung zum Ankauf einer bestimmten Software gegeben werden. Dies ergibt sich in späterer Folge vor allem aus der Zieldefinition und aus den gewünschten Anwendungsfeldern. Der Vergleich soll nur auf die wichtigsten Unterschiede der Systeme hinweisen.

Einen direkten Vergleich der wichtigsten Parameter und Funktionalitäten macht Tabelle 5.2.4.-1 möglich.

Grundsätzlich sind alle gängigen Systeme in Modulen aufgebaut, die in Kombination miteinander verwendet werden. Zusatzmodule werden auf Anfrage gegen zusätzliche Kosten dazuprogrammiert. Weiters sind die Systeme windowsorientiert, eine Selbstverständlichkeit stellt die Userfreundlichkeit und die einfache Bedienbarkeit dar (z.B. Drag & Dropfunktion).

Standard ist weiters die Möglichkeit der Übernahme von Altdaten, der Export der errechneten Daten in andere Systeme sowie das Erstellen von diversen Auswertungen.

Wichtige Unterschiede ergeben sich bei den Programmen hinsichtlich der Zusammenstellung der Touren. Obwohl sich alle Programme als Tourenplanungsprogramme präsentieren, haben nicht alle mathematische Algorithmen, die die Berechnung der Touren durchführen. In vielen Programmen müssen die Touren – zwar computer- und graphikunterstützt -noch immer vom Disponenten händisch zusammengesetzt werden. Unterstützung vom System kommt in der Hinsicht, dass die Restriktionen ständig überprüft und Überschreitungen der Restriktionen sofort mitgeteilt werden. Die Systeme A|C|S und Contour arbeiten nach diesem System. Die Anwender dieser Systeme waren jedoch auch mit dieser Arbeitsunterstützung zufrieden und bewerteten dies als deutliche Arbeitserleichterung sowie konnten von Einsparungen berichten.

Systeme, die die Tourenberechnungen mittels mathematischer Algorithmen durchführen, wie das Programmpaket das System Intertour/Entsorgung, benötigen einen komplexen und umfangreichen Basisdatenbestand. Oft liegt gerade hier das Problem, warum solche Systeme dann am Ende doch nicht zum Einsatz kommen. Wo mit dem System Berechnungen durchgeführt wurden, konnten die bestehenden Touren deutlich verringert werden.

Eine wichtige Funktionalität ist weiters die graphische Darstellung der Behälter selber. Von den untersuchten Tourenplanungsprogammen konnte nur jenes der Firma Q-Soft (System A|C|S) die Behälter einzeln auf der Karte darstellen und auch einzeln zu den Behältern Informationen abrufen. In den beiden anderen Systemen werden die Behälter den jeweiligen Straßenabschnitten zugeordnet. In diesen Systemen stehen somit auch die detaillierten Behälterdaten nicht für weiterführende abfallwirtschaftliche Planungen zur Verfügung.

System A|C|S System Combitour System Intertour/Entsorgung
Stammdatenverwaltung integriert integriert integriert
Einlesen externer Daten möglich möglich möglich
Datenbanksystem Relationale Datenbank (meist ORACLE) Relationale Datenbank (meist ORACLE) internes Tabellensystem
Tourenplanung manuell manuell automatisch oder manuell
Algorithmus - - modifizierter Savingsalgorithmus
Berücksichtigte Daten Auslastung (Vol. u. Gew.) der Fahrzeuge, Anzahl der Behälter, Verdichtung im Fahrzeug Auslastung (Vol. u. Gew.) der Fahrzeuge, Anzahl der Behälter Auslastung (Vol. u. Gew.) der Fahrzeuge Restriktionen, Entfernungen, Ladezeiten
Manuelles Eingreifen möglich möglich möglich
Darstellung der Touren einzelne Behälter Straßenabschnitte Straßenabschnitte
Geographisches Informationssystem MapInfo k.A. k.A.
Information zu den Standplätzen in GIS abrufbar in GIS nicht abrufbar in GIS nicht abrufbar
Zusätzliche Funktionen Gebührenverrechnung, Sperrmüllabfuhr, Containerdienst, Internetlösungen, Abfallwirtschaftsinformationssystem, etc. Sperrgut, Bürgerinfo, Combimatik, Containerdienste keine
Kosten k.A. 50.000 Euro Stratour
87.000 Euro für Gesamtpaket inkl. 15 Netzwerkuser		 36.000 bis 44.000 Euro für Einzelplatzversion inkl. Kartenmaterial
Einige Anwender Erfurt, Rostock, Offenbach/Main, Chemnitz Dortmund, Berlin Frankfurt/Main, München, Linz, Leverkusen

Tabelle 5.2.4.-1: Vergleich der Systeme A|C|S, Combitour und Intertour/Entsorgung bezüglich der wichtigsten Merkmale (eigene Zusammenstellung)

Ein weiteres wichtiges Kriterium ist das Verändern der Parameter im System ohne dauernd die Anbieterfirma hinzuziehen zu müssen. Nur mit einer Änderung der Parameter kann auf die Veränderungen in der Abfallwirtschaft reagiert werden. Vor allem im System Intertour/Entsorgung müssen alle Parameter schon von vorne herein ziemlich fix angegeben werden, eine Änderung im Nachhinein stellt sich als sehr kompliziert dar.

Wichtig kann auch sein, ob in dem System außer einer Stammdatenverwaltung und einer Tourenplanung für die Hausmüllabfuhr auch noch andere Module wie z.B. Für die Sperrmüllentsorgung, den Containerdienst, Internetlösungen oder Flottenmanagement angeboten werden. Die Nutzung solcher zusätzlichen Systeme erfolgt in späterer Folge aufgrund der Zielsetzung der Geschäftsführung.

GIS-unterstützte Tourenplanung
in der Abfallwirtschaft
am Beispiel Wiens

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