Kombinatorische Optimierung in der Praxis
Aus Vertraulichkeitsgründen nenne ich keine Kundennamen aus meiner Anstellungszeit: Die folgenden Punkte beschreiben die Problemklassen, an denen ich über mehrere Jahre gearbeitet habe. Jede Klasse ist auf einer Themenseite vertieft und mit einer eigenen Demo zum Ausprobieren hinterlegt.
Hinweis: Alle Demos rechnen mit synthetischen oder frei verfügbaren Beispieldaten und laufen auf einem externen Anbieter (Datenschutz). Bitte geben Sie darin keine vertraulichen oder personenbezogenen Daten ein. Die Ergebnisse gelten für die jeweilige Demo-Instanz und lassen sich nicht ungeprüft auf reale Fälle übertragen; für darauf gestützte Entscheidungen übernehme ich keine Gewähr.
Vehicle Routing Problem
Problem: Touren für eine Fahrzeugflotte unter zahlreichen Nebenbedingungen planen (Zeitfenster, Kapazitäten, Fahrerregeln, Kundenanforderungen).
Ansatz: Kombination aus exakten und heuristischen Verfahren, je nach Instanzgröße.
Nutzen: Effizientere Auslastung der Flotte, geringere Kosten pro Sendung.
Mehr zum Thema: Tourenplanung optimieren · Passende Demo: Tourenplanung
3D-Packungsoptimierung
Problem: Seefrachtcontainer und Paletten möglichst platz- und kostenoptimal beladen.
Ansatz: Ganzzahlige Optimierung und heuristische Packverfahren für dreidimensionale Stauung.
Nutzen: Weniger Leerraum, weniger benötigte Container/Fahrten.
Mehr zum Thema: Packen und Zuschnitt optimieren · Passende Demo: Container- & Palettenstauung
Verallgemeinertes Bin-Packing mit Routing
Problem: Zusammenstellung von Containerinhalten und Auswahl von Zielhäfen zur Kostenminimierung.
Ansatz: Kombiniertes Packungs- und Routingmodell.
Nutzen: Reduzierte Transport- und Umschlagskosten.
Mehr zum Thema: Seefracht optimieren · Passende Demo: Seefracht-Konsolidierung
Hof-Scheduling
Problem: Fahraufträge für Wechselbrücken auf dem Betriebshof steuern und priorisieren (Be- und Entladung).
Ansatz: Optimierungsalgorithmus zur dynamischen Priorisierung.
Nutzen: Kürzere Wartezeiten, reibungsloserer Hofbetrieb.
Mehr zum Thema: Hof- und Yard-Management optimieren · Passende Demo: Hof-Disposition
Zivildienst im Patiententransport
Keine Anstellung, aber der erste Kontakt mit Disposition in der Praxis. Auch hier gilt: Die Demo rechnet mit erzeugten Beispieldaten, nicht mit Daten aus dem Krankenhaus.
Disposition im Krankenhaus
Erfahrung: Patiententransportdienst eines Krankenhauses, in der Disposition (Transportaufträge den Mitarbeitenden im Transportdienst zuweisen) und im Transport selbst, beim Fahren und Begleiten von Patientinnen und Patienten im Haus.
Daraus entstanden: die Demo zu Zuweisungsregeln und Dispatching im innerbetrieblichen Patiententransport: ab wann ein Notfall so lange wartet wie Routine, mit exakter Schranke bei voller Kenntnis.
Mehr zum Thema: Tourenplanung optimieren · Passende Demo: Patiententransport
Dreiundsechzig eigenständige Demo-Projekte
Nicht aus konkreten Kundenprojekten entstanden, sondern selbst initiiert: zwanzig davon (ÖPNV, Schichtplanung, Rettungsdienst-Standortplanung, Ernährungsoptimierung, Zuschnittoptimierung, Batteriespeicher-Arbitrage, Startup-Portfolio-Optimierung, Taktfahrplan, Crew Pairing, Trassenkonflikt, Ablaufberg, Fahrzeitreserve, Energieoptimale Fahrweise, Servicegrad über den Tag, Pflanzzyklus, Sitzplatz im Zug ohne Reservierung, Rufbus gegen Linienbus, Tarifplanung, Bus-Bunching, Projektfortschritt) außerhalb der Logistikbranche, dreiundvierzig weitere im angrenzenden Logistik- und Intralogistikbereich, aber unabhängig von den oben beschriebenen Themen aus meiner Anstellungszeit. Alle dreiundsechzig können Sie auf der Demos-Seite direkt ausprobieren:
- ÖPNV-Liniennetz-Optimierung — Liniennetz aus Haltestellen und Nachfragedaten vorschlagen (mehr zum Thema)
- Tor-Zuordnung (Cross-Dock) — Wegstrecken in der Umschlaghalle minimieren (mehr zum Thema)
- LKW-Terminvergabe — Ankunftstermine mit minimaler Gesamtwartezeit vergeben (mehr zum Thema)
- Ernährungsoptimierung — Ist-Ernährung mit möglichst geringer Abweichung an Nährstoffziele anpassen
- Batteriespeicher-Arbitrage — Lade-/Entladeplan gegen echte Day-Ahead-Strompreise optimieren
- Distributionsnetzwerk-Optimierung — kostenminimalen Warenfluss über Werke, Verteilzentren und Filialen finden (mehr zum Thema)
- Startup-Portfolio-Optimierung — VC-Dealflow unter Budget- und Sektor-Nebenbedingungen auswählen
- Kommissionier-Batchbildung — Bestellungen zu Batches gruppieren, Kommissionierroute mitoptimieren (mehr zum Thema)
- Schichtplanung — Personalbedarf mit möglichst wenigen Schichten decken (mehr zum Thema)
- Rettungsdienst-Standortplanung — Fahrzeugstandorte unter Berücksichtigung realer Verfügbarkeit optimieren
- Zuschnittoptimierung — Rollenkatalog kostenminimal in Bestelllängen zerlegen (mehr zum Thema)
- Lagerlogistik: Umschlagpunkte — zonenübergreifende Transportdisposition im Hochregallager koordinieren (mehr zum Thema)
- Hauptlauf-Netzwerkdesign — feste Linien vs. Bündelung über Zwischen-Depots gemischt-ganzzahlig entscheiden (mehr zum Thema)
- Containerbrücken-Einsatzplanung — Kräne ohne gegenseitiges Überholen auf Schiffs-Bays verteilen (mehr zum Thema)
- Kaiplatz-Zuteilung — Schiffe ohne zeitliche und räumliche Überlappung entlang des Kais einplanen (mehr zum Thema)
- Winterdienst-Tourenplanung — jede Straße eines Bezirks pflichtgemäß befahren, exakt lösbar (mehr zum Thema)
- Doppelspiel — gleichzeitiges Laden und Löschen am Containerkran exakt planen, mit der Johnson-Regel (mehr zum Thema)
- Robuste Kaiplatzplanung — Kaiplatz-Zuteilung robust gegen unpünktliche Schiffe planen (mehr zum Thema)
- Schiffsstauplanung — Stauplan eines Bays zwischen Umstauungen und Stabilität abwägen (mehr zum Thema)
- Fahrzeug-Disposition — Fahrzeuge zwischen Containerbrücke und Stapelblock disponieren (mehr zum Thema)
- Stapelplanung — Umstapelungen im Stapelblock je nach Vorwissen über die Abfahrt minimieren (mehr zum Thema)
- Reefer-Stellplätze — Kühlcontainer-Stellplätze gegen Steckdosen-Engpässe absichern (mehr zum Thema)
- Blockzuweisung im Export — Exportcontainer robust gegen Schiffsverspätung auf Lagerblöcke verteilen (mehr zum Thema)
- Verweilzeit-Prognose — Verweilzeit im Stapelblock aus Merkmalen lernen statt annehmen (mehr zum Thema)
- Gate-Warteschlange — Lkw-Warteschlange am Gate mit einem Terminsystem glätten (mehr zum Thema)
- Bahn-Ladeplan — Containerzug mit Zielreinheit und Gewichtsgrenzen beladen (mehr zum Thema)
- LKW-Terminvergabe: harte Fristen — harte Zusagen statt Wunschzeiten bei der LKW-Terminvergabe (mehr zum Thema)
- Robuste Hof-Disposition — was Störungen einen starren Hof-Einsatzplan kosten, und wie viele Fahrzeuge sich das leisten können (mehr zum Thema)
- Stellplatzdisposition auf dem Hof — warum eine vorausschauende Einparkregel bei echter Wegkettenrechnung fast nie hält, was eine grobe Schätzung versprach (mehr zum Thema)
- Leercontainer-Repositionierung — leere Container zwischen Häfen vorausschauend statt rein reaktiv umverteilen (mehr zum Thema)
- Mehrhafen-Stauplanung — Mindestzahl an Stapelplätzen für restow-freies Beladen über mehrere Anlaufhäfen bestimmen (mehr zum Thema)
- Geschwindigkeitsoptimierung — Fahrgeschwindigkeit gegen Treibstoffkosten und harte Ankunftsfenster gemeinsam optimieren (mehr zum Thema)
- Buchungs-/Slot-Vergabe — Klassenschutz für Premium-Fracht gegen Verkauf nach Ankunftsreihenfolge, Littlewood-Regel gegen dynamische Programmierung (mehr zum Thema)
- Routenresilienz — optimales Stoppen zwischen Nadelöhr-Route und sicherer Ausweichroute, Bellman-Gleichung (mehr zum Thema)
- Kommissionierwellen — Freigabe von Kommissionier-Batches mit Fristen unter Gangblockaden, exaktes Optimum als Maßstab (mehr zum Thema)
- Fernverkehr: Lenkzeiten und Elektro-Lkw — Lenk- und Ruhezeiten und Ladestopps in der Fernverkehrs-Tourenplanung: addieren sich die Kosten? (mehr zum Thema)
- Nahverkehr: Same-Day-Aufträge und Planänderungen — neue Aufträge, Änderungen und Stornos im Tagesverlauf: welche annehmen, wie viel neu planen, wenn Planänderungen etwas kosten (mehr zum Thema)
- Inventory Routing: Wer gehört heute auf die Tour? — Kunden mit Tank beliefern: wer gehört heute auf die Tour, wann lohnt Bündeln, wann nicht (mehr zum Thema)
- Bullwhip-Effekt: Wer zahlt für die Glättung? — Bestellschwankungen in der Lieferkette: was Glättung, geteilte Information und kürzere Lieferzeit bei gleichem Servicegrad kosten und wer zahlt (mehr zum Thema)
- ULD-Beladung: Volumen gegen Schwerpunkt — ein Luftfracht-ULD nach Volumen packen hält den Schwerpunkt nicht automatisch ein (mehr zum Thema)
- Beladeplan: welche ULDs, welche Position? — welche ULDs auf welche Position, damit der Schwerpunkt bei vollem UND leerem Tank stimmt (mehr zum Thema)
- Gefahrgut-Trennung: sicher UND schwer beladen? — eine schwerpunktoptimale ULD-Zuordnung ist nicht automatisch eine, die Gefahrgut sicher trennt (mehr zum Thema)
- Buchungsannahme mit Gewichtslimit — Luftfracht-Buchungen mit unterschiedlichem Gewicht annehmen oder ablehnen, ohne die Zukunft zu kennen (mehr zum Thema)
- Distributionszentren-Standortplanung — wie viele Verteilzentren, und was kostet eine Faustregel (mehr zum Thema)
- Netzdesign unter Nachfrageunsicherheit — was ein Netzdesign kostet, das Nachfrageunsicherheit ignoriert (mehr zum Thema)
- Intermodales Netzdesign — wann sich Bahn/Schiff statt Lkw je Teilstrecke lohnt (mehr zum Thema)
- Ladestrategie: Elektrofahrzeug im Winter — Ladestopps und Batterieheizung bei Kälte energieminimal planen und gegen die Ladezeit abwägen (mehr zum Thema)
- Taktfahrplan — Takt eines Liniennetzes wählen und die Umsteige-Wartezeit senken
- Crew Pairing — Besatzungsfolgen für Zugfahrten unter Lenk- und Ruhezeitregeln planen
- Trassenkonflikt — Trassen auf einer eingleisigen Strecke vergeben und den Preis der Fairness zwischen Bahnunternehmen messen
- Ablaufberg — Güterzüge am Ablaufberg in Abfahrtszüge zerlegen und die Zahl der Durchgänge gegen die Bergzeit abwägen
- Fahrzeitreserve — ein festes Reservebudget auf die Abschnitte einer Bahnstrecke verteilen, gegen die Praxisregel gemessen
- Energieoptimale Fahrweise — den Fahrplan-Puffer eines Zuges in Energie umsetzen: Rollen statt Langsamfahren, gegen das Optimum gemessen
- Reisegeschwindigkeit: Wie schnell fahren, wenn man laden muss? — Geschwindigkeit und Ladestopps zwischen möglichst sparsam und möglichst schnell planen: was die einfache Regel verschenkt (mehr zum Thema)
- Servicegrad über den Tag — Tagesziel gegen Stundenziel: was Übererfüllung kostet und warum die gemeinsame Planung das Ziel nicht hält (mehr zum Thema)
- Kreuzschulung: wen anlernen? — Zusatzqualifikationen so verteilen, dass wenige Verbindungen fast die volle Flexibilität holen (mehr zum Thema)
- Patiententransport: Zuweisungsregeln im Krankenhaus — Dispatching im innerbetrieblichen Patiententransport: ab wann ein Notfall so lange wartet wie Routine, mit exakter Schranke bei voller Kenntnis (mehr zum Thema)
- Pflanzzyklus — Weihnachtsbaumhof: wie viel pflanzen, wenn der Verkauf zehn Jahre später ist, und ob sich die Pflanzmenge dem Preis anpassen lässt
- Sitzplatz im Zug ohne Reservierung — Platz im Zug ohne Reservierung: Tür und Platzsuche eines Fahrgasts, und ab welchem Anteil Mitwisser der Tipp „ans Zugende“ nichts mehr bringt
- Rufbus gegen Linienbus — prüfen, ab welcher Nachfrage ein Rufbus gegen einen Linienbus lohnt
- Tarifplanung — die Preise eines Zonentarifs für drei Ziele berechnen und den Zielkonflikt zeigen
- Bus-Bunching — zeigen, wie aus kleinen Störungen Pulke entstehen und was das Halten kostet
- Projektfortschritt — Fortschrittsmessung aus Ticketdaten: gewichtete Kennzahlen und ihre Abhängigkeit von den Annahmen
Vier weitere Demos (Tourenplanung, 3D-Packungsoptimierung, Seefracht-Konsolidierung, Hof-Disposition) sind thematisch nah an den oben beschriebenen Kundenprojekt-Kategorien und daher hier nicht separat aufgeführt. Alle siebenundsechzig zusammen finden Sie auf der Demos-Seite.