Anwendungen Entsorgungslogistik

Projektpartner: Umweltverband der Vorarlberger Gemeinden (Phase 1), Infeo GmbH (Phase 2)
Projektleiter: Thomas Steinberger

Eine möglichst umweltschonende und kostengünstige Sammlung von Abfällen und Wertstoffen ist im Interesse aller. Das Anwendungsprojekt Entsorgungslogistik beschäftigt sich mit Optimierungsmöglichkeiten für die Sammlung von Abfällen aus privaten Haushalten. Dabei werden sowohl Algorithmen zur Optimierung komplexer Aufgaben der Routenplanung (CARP - „Capacitated Arc Routing Problem“) entwickelt als auch Software- und Hardwarelösungen für die praktische Umsetzung dieser optimierten Planung zur Verfügung gestellt.
Der typische Ablauf eines Projektes zur Optimierung der Entsorgung eines Sammelgebietes besteht aus folgenden Schritten:

Aufzeichnung

Eine qualitativ hochwertige Datengrundlage ist für die spätere Umsetzbarkeit der optimierten Sammeltouren sehr wichtig. Um diese zu erhalten wurden mobile Geräte entwickelt, die alle notwendigen Daten, wie Ort, Fraktion und Behälteranzahl einer Sammelstelle oder Sammelgewichte erfassen können. Diese Datenerfassung kann entweder teilautomatisiert, oder falls die technische Ausstattung des Sammelfahrzeugs es erlaubt, auch vollautomatisiert erfolgen

Optimierung

Aus den aufgezeichneten Sammeldaten und aus geographischen Informationen über das befahrene Straßennetz wird die Datengrundlage für alle Optimierungsalgorithmen, ein gewichteter Graph,  berechnet. Die Kanten des Graphen enthalten die Information über Streckenlänge, Abfallmenge, Fahr- und Sammeldauer sowie Einschränkung bezüglich der Sammeltätigkeit und der Fahrrichtung.
Abhängig von der Aufgabenstellung kommen unterschiedliche Optimierungsalgorithmen zum Einsatz. Die kürzeste Durchfahrt durch ein vorgegebenes Sammelgebiet für ein Sammelfahrzeug kann mit Hilfe der Umformulierung in ein ganzzahliges Optimierungsproblem exakt gelöst werden. Wenn sowohl eine Tourengebietseinteilung als auch die Durchfahrt durch dieses Sammelgebiet neu berechnet werden soll, ist eine exakte Optimierung derzeit nicht möglich. In diesem Fall kommen entweder heuristische Methoden zum Einsatz, oder die Tourengebietseinteilung erfolgt teilautomatisiert, und die kürzeste Durchfahrt wird wie exakt berechnet.

Umsetzung

Um die optimierten Sammeltouren im Realeinsatz umsetzen zu können muss einerseits noch eine Nachbearbeitung der Touren erfolgen und andererseits ist eine Navigation durch die für die Lenker der Sammelfahrzeuge neue Route notwendig.
Die Nachbearbeitung erfolgt gemeinsam mit den Fahrzeuglenkern und Disponenten. Dabei werden die Sammeltouren ev. nochmals leicht verändert, sodass alle Restriktionen und teilweise auch Vorlieben der Fahrzeugbesatzung berücksichtigt werden.
Zur Navigation durch das Sammelgebiet wurde eine Software entwickelt die auf mobiler Hardware den Fahrern die richtige Durchfahrt durch die Sammelroute ähnlich einem Navi im PKW zeigt.

Weitere Projekte des Josef Ressel Zentrums für Optimierung unter Unsicherheit

Weitere Informationen über das Forschungszentrum Prozess- und Produkt-Engineering