Was bedeutet Tourenoptimierung?

Unter Tourenoptimierung versteht man einen komplexen logistischen Prozess, dessen Ziel es ist, die besten Routen zu erstellen und dabei die Ressourcen eines Unternehmens optimal zu nutzen. Anders ausgedrückt: Bei der Optimierung einer Tour geht es darum, aus einer Liste anzufahrender Ziele die ideale Reihenfolge für die Durchführung zu bestimmen. Dabei müssen Verfügbarkeit von Fahrzeugen und Fahrern, deren erforderlichen Kompetenzen und nicht zuletzt Ihre firmenspezifischen Vorgaben berücksichtigt werden.

Mit der Auffrischung einiger wesentlicher Definitionen rund um die Tourenoptimierung soll dieser Artikel zum besseren Verständnis der Arbeitsweise einer Optimierungssoftware beitragen. Mit welchen Werkzeugen arbeiten IT-Lösungen, um nicht nur Ihre Einschränkungen und Ihre Strategie sondern auch einen bestimmten Beruf oder Tätigkeitsbereich zu berücksichtigen?

Inhaltsverzeichnis des Artikels:

• Definition einer „Tour“
• Unterschied zwischen „Terminierung“ und „Aufbau von Touren“
• Definition von „Tourenplanung“
• Was sind die Ziele der Tourenoptimierung?
• Wie funktioniert eine Software zur Tourenoptimierung?
  1. Die Definition Ihrer strategischen Ziele: das Optimum
  2. Algorithmen als unentbehrliche Werkzeuge für den Aufbau optimaler Touren
  3. Algorithmen, die auf jede Geschäftsproblematik zugeschnitten sind

Die Tourenoptimierung ermöglicht eine effiziente Planung von Fahrzeugrouten. Dieser logistische Prozess sorgt für eine maximale Nutzung der verfügbaren Ressourcen. Für Transportunternehmer ist dies die Garantie für eine höhere Produktivität.

Was ist eine Tour?

Eine Tour ist die von einer Person oder einem Fahrzeug zurückgelegte Strecke von einem Startpunkt bis zur Rückkehr an den Ausgangspunkt. Diese Strecke besteht aus Zwischenstationen, die jeweils mit einer auszuführenden Aktion versehen sind, wie zum Beispiel:

• Den Besuch eines Kunden oder Patienten.
• Die Lieferung, Abholung oder den Umtausch von Waren.
• Eine Installation, Wartung, einen Test- bzw. eine Probeentnahme usw.

Die Durchführung jeder dieser Aktionen unterliegt in der Regel einer oder mehreren Einschränkungen, die je nach Beruf oder Branche variieren. Dabei kann es sich um Einschränkungen handeln wie:

• Spezifische benötigte Kompetenzen des Tourmitarbeiters (Führerschein, Berechtigung, fachliche Kenntnisse, usw.).
• Eigenschaften des Fahrzeugs (Motorisierung, Kapazität, Funktionen usw.).
• Personalbezogene Anforderungen wie Pausenzeiten, Urlaub, usw…
• Die Reihenfolge, in der bestimmte Aktionen durchgeführt werden müssen; zum Beispiel: erst Abholungen dann Lieferungen.
• Ein zeitlicher Zwang, wie bei frischen Produkten, Fertigbeton etc.

Was ist der Unterschied zwischen „Terminierung“ und „Aufbau von Touren“?

Unter Terminierung oder Scheduling versteht man die Organisation von Aufgaben, die in einer bestimmten Reihenfolge erledigt werden müssen. Von Terminierung spricht man z.B., wenn Ihr Unternehmen einen einzigen Zusteller beschäftigt und Sie die zu besuchenden Kunden so anordnen, dass die zurückzulegende Strecke möglichst gering ist.
Die Aufgabe wird allerdings schnell komplexer, sobald Sie einen oder mehrere zusätzliche Parameter hinzufügen, wie:

• Ein aufgezwungenes Zeitfenster für den Einsatz.
• Zu senkende Betriebskosten.
• Die Planung von Ressourcen, die für Interventionen benötigt werden, wie z. B. Ersatzteile, die auf derselben Tour an einem Ort abgeholt und an einem anderen eingebaut werden müssen.

Dann spricht man eher von Aufbau von Touren. Dieser Begriff bezeichnet das Erstellen von Routen aus einer Liste von zu besuchenden Punkten unter Berücksichtigung verschiedener Einschränkungen wie:

• Der Besuche, die getätigt werden müssen.
• Der verfügbaren Personalressourcen.
• Der notwendigen Ausrüstung usw…

… Dabei sollen die gefahrenen Kilometer so gering wie möglich gehalten werden! Werden Touren z. B. mithilfe einer Tabellenkalkulation und einer Navigationssoftware auf diese Weise organisiert, können hinsichtlich der Zeit und der vorgegebenen Parameter schon akzeptable Lösungen erzielt werden. Und doch, selbst wenn die gefundene Lösung in einem bestimmten Beruf ausreichend sein mag, ist die Optimierung der Mittel oft nur teilweise möglich und die eigentliche Erstellung der Touren kann sich als sehr zeitaufwendig erweisen.

Was versteht man unter „Tourenplanung“?

Die Planung fügt dem Aufbau von Touren eine weitere Dimension hinzu.
Im Rahmen des Aufbaus einer Tour wird eine Punktwolke 
optimiert, z. B. eine Liste von Kunden, die an einem bestimmten Tag beliefert werden müssen.

Bei der Tourenplanung hingegen geht es darum, den Horizont zu erweitern, um mehrere Punktwolken zu analysieren und nur eine davon auszuwählen. Ist es z.B. besser, einen bestimmten Kunden an diesem Tag oder am nächsten Tag zu besuchen? 
Bei diesem Komplexitätsgrad wird der Einsatz einer Software unerlässlich. Nur eine spezielle Software zur Tourenoptimierung, ist in der Lage, die Auswirkungen jeder möglichen Variante genau zu berechnen und die sinnvollsten Touren in Rekordzeit zu erstellen.

Die Optimierungssoftware liefert das Ergebnis ihrer Berechnungen in Form von sehr detaillierten Fahrplänen, die in Papierformat oder über eine App zugänglich sind. Der Tourenplan ist das Ergebnis dieser Optimierungsarbeit für einen festgelegten Tag. Er besteht aus den Routen der verschiedenen Touren, die von Ihren Mitarbeitern durchgeführt werden sollen.

Was sind die Ziele der Tourenoptimierung?

Bei der Tourenoptimierung sind die Herausforderungen von Unternehmen zu Unternehmen sehr unterschiedlich. Hauptmotive von Führungskräften und Supply-Chain-managern sind:

1. Die Reduzierung von Fahrzeiten und unnötiger Fahrten.
2. Die Minimierung der Anzahl der im Einsatz befindlichen Fahrzeuge und der damit verbundenen Betriebskosten (Treibstoff, Maut, Wartung etc.).
3. Eine effizientere Verwaltung der Dienstpläne, sei es zur Einhaltung gesetzlicher Auflagen (Arbeits- und Ruhezeiten, Urlaub usw.) oder von Kundenvorgaben (Öffnungs- oder Empfangszeiten, vertraglich festgelegte Häufigkeit der Besuche usw.).
4. Eine bessere Abstimmung zwischen den verfügbaren Personalressourcen und den Kundenanforderungen. Ein Wartungsunternehmen muss z. B. sicherstellen, dass eine Fachkraft mit einem ausreichenden Grad an Fachkenntnissen für den jeweiligen Einsatz entsendet werden kann.
5. Die Verbesserung der Servicequalität und damit der Kundenzufriedenheit.
6. Die Senkung von Schadstoffemissionen usw…

Wie funktioniert eine Software zur Tourenoptimierung?

Derzeit sind auf dem Markt zahlreiche Softwareprogramme zur Tourenoptimierung verfügbar. Einige Softwareprogramme sind Generalisten, während andere speziell für eine oder mehrere Branchen entwickelt wurden. Alle stützen sich jedoch auf die gleichen Techniken, um eine bestmögliche Abstimmung zwischen den vorhandenen personellen und materiellen Ressourcen und den zu erledigenden Aufgaben zu gewährleisten.
Es ist heute nicht unser Ziel, Ihnen einen Kurs in fortgeschrittener Informatik zu geben. Allerdings ist es sehr hilfreich die wichtigsten Funktionsprinzipien einer Software zur Tourenoptimierung zu verstehen, um unter allen die für Sie richtige auszuwählen und ihr Potenzial optimal auszuschöpfen!

Die Definition Ihrer strategischen Ziele: das Optimum

Um Ihre Touren sinnvoll zu optimieren, muss die Software „verstehen“, wie eine ideale Tour für Sie aussieht. Der Begriff „optimieren“ hat jedoch je nach Gesprächspartner und Beruf unterschiedliche Bedeutungen. Entsprechend müssen Sie dem Programm „mitteilen“, welches Optimum Sie anstreben und welche Einschränkungen zu berücksichtigen sind.

Einige Optima sind die gleichen für mehreren Berufsgruppen oder Organisationen. Zu den am häufigsten angestrebten gehören:

• Die Reduzierung der von der Fahrzeugflotte gefahrenen Kilometer.
• Die Minimierung der eingesetzten Ressourcen.
• Die Maximierung der Besuchszahlen, Einsätze oder Lieferungen.
• Die Priorisierung bestimmter Einsatzarten. Ein Haushaltsgerätehersteller wird beispielweise dringende Reparaturanfragen und die Installation neuer Geräte vorrangig bearbeiten. Die Dienstpläne der Techniker werden anschließend optimiert, indem sie mit weniger dringenden Einsätzen aus dem laufenden Auftragsbuch ergänzt werden.

Sie können der Software aber auch spezifischere Optima vorgeben, entsprechend der wirtschaftlichen, sozialen oder ökologischen Zielen Ihres Unternehmens. So kann ein umweltorientiertes Unternehmen festlegen, dass eine optimale Tour diejenige ist, bei der möglichst wenig Kohlendioxid ausgestoßen wird. In jedem Fall ist eine vorherige Analyse mit unserem Team sinnvoll, um eine bestmögliche Übereinstimmung der festzulegenden Parameter mit dem aus mathematischer Sicht angestrebten Optimum zu überprüfen.

Algorithmen als unentbehrliche Werkzeuge für den Aufbau optimaler Touren

Sobald Sie das gewünschte Optimum klar definiert haben, lässt die Software sozusagen ihren „Optimierungsmotor“ laufen, um die bestmögliche Tour zu berechnen, bei der sie Ihre spezifischen Einschränkungen berücksichtigt. Dafür stützt sich jede Software zur Tourenoptimierung auf eine Reihe von Werkzeugen aus dem Bereich der Mathematik: die Algorithmen.

Auch wenn der Begriff „Algorithmus“ sich leicht angsteinflößend anhört, spiegelt er doch etwas recht Einfaches wider. Allgemein gesehen kann ein Algorithmus als eine Folge von Anweisungen definiert werden, mit denen ein Problem gelöst wird, und dies basierend auf Daten, die vom Benutzer zur Verfügung gestellt werden.

Wenn wir im Alltag Schritt für Schritt ein Kochrezept ausführen, um den bestmöglichen Kuchen zu backen, befolgen wir jedes Mal eine Art stark vereinfachten Algorithmus. Dasselbe gilt in der Informatik, auch wenn dort die Folge von Anweisungen natürlich weit komplexer ist!

Um Ihnen die bestmögliche Tour „zuzubereiten“ analysiert, prüft und „mixt“ die Maschine, alle ihr zur Verfügung stehenden Daten, um die Tour zu erstellen, die dem definierten Optimum am nächsten kommt.
Um die Sache noch etwas klarer zu machen, betrachten wir den Fall eines Transportunternehmens mit sehr engen Gewinnspannen:

• Problemstellung: Wie kann die Produktivität der Fahrer gesteigert werden, um die Rentabilität des Unternehmens aufrecht zu halten?
• Optimum: Vollständige Belieferung möglichst vieler Kunden bei möglichst wenigen Kilometern.
• Vom Unternehmen bereitgestellte Daten: Typ, Kapazität und Verbrauch jedes Fahrzeugs; Informationen zu den Fahrern, z. B. Führerscheinklasse; Geolokalisierung der Kunden; Gewicht und Volumen der zu liefernden Pakete.
• Einschränkungen: Einhaltung der Ruhezeiten der Fahrer; Wartungszeiten der LKWs; Empfangs- oder Anwesenheitszeiten der Kunden; von den Auftraggebern vorgegebene Lieferfristen.

Bei einer Optimierung werden all diese Parameter in Form von Codezeilen „übersetzt“ und anschließend von einem Computer verarbeitet. Das Programm führt ein und dieselbe Reihe von Anweisungen so oft wie nötig aus, und mit jedem Durchlauf kommt das Ergebnis dem hier angestrebten Optimum immer ein bisschen näher: einer wirtschaftlich rentablen Tour.

Algorithmen, die auf jede Geschäftsproblematik zugeschnitten sind

Wie Sie sich vorstellen können, wird die Entwicklung solcher Algorithmen schnell sehr technisch. Darüber hinaus müssen Entwickler einer Software zur Tourenoptimierung Beschleunigungsstrategien implementieren, um in einem angemessenen Zeitraum eine geeignete Lösung zu erhalten. Um es einfach zu halten, lassen sich die in dieser Software verwendeten Algorithmen in folgende Kategorien einteilen:

• Die Scheduling-Algorithmen sind nützlich, wenn Sie nur einen Tourmitarbeiter einsetzen.
• Die nächsten, ausgefeilteren Algorithmen werden für den Aufbau von Touren eingesetzt, können unter Einhaltung einer Reihe von Einschränkungen eine Anzahl von Standorten, die besucht werden müssen, bearbeiten.
• Und letztendlich die komplexesten Algorithmen, die speziell für die Tourenplanung entwickelt wurden, können eine sehr breite Anzahl von Einsatztypen in sehr unterschiedlichen Branchen bearbeiten (mehrtägige Touren, starke sektorale Einschränkungen, hohe Anzahl von Tourenagenten usw.).

Im Bereich der operativen Forschung ist sicher noch viel zu entdecken. Die letztgenannten Lösungen gewährleisten aber bereits heute eine umfassende Tourenoptimierung über den gesamten Geschäftsprozess hinweg. Spezialisten konzentrieren sich daher auf die Entwicklung von Algorithmen, die in der Lage sind, die Qualität der Ergebnisse ohne menschliches Zutun schrittweise zu verbessern, besser bekannt unter dem Begriff „künstliche Intelligenz“.