Tanker nach Mengen planen: welches Schiff bringt wie viel wohin, damit kein Tanklager leerläuft
Welches Schiff bringt wie viel wohin, damit kein Tanklager leerläuft, mit wenig Leerfahrt?
Mineralöl- und KraftstoffhändlerChemieunternehmen mit Standorten, die über See versorgt werdenReedereien mit KurzstreckentankernEnergiehändler mit Tanklagerkapazität
Ziehen dreht, Ziehen mit rechter Maustaste oder mit Umschalttaste verschiebt die Karte, Scrollen oder Zwei-Finger-Geste zoomt. Jedes Tanklager hat je Sorte eine Zeile (braun Diesel, blau Benzin) mit dem Bestand und den Tagen bis zum Minimum; sie wird orange, wenn es knapp wird, und rot unter dem Minimum. Tanker tragen einen Ladebalken in der Farbe ihrer Sorte; beladene Fahrten sind durchgezogen, Leerfahrten grau gestrichelt. Oben im Plan: der Bestand jedes Tanklagers mit seinem Band (gestrichelte Linien), dann die Meldungen und die Neuplanungen (lila), jeder Tanker (Pfeile: Fahrt mit Geschwindigkeit, Blöcke: im Hafen) und die Raffinerien. Zum Vergleich auf den Bestellpunkt umschalten; Balken zeigen Details beim Überfahren.
Die Planungsfrage
Zwei Raffinerieterminals im Norden produzieren jeden Tag Diesel und Benzin. Fünf Tanklager rund um ein erfundenes Binnenmeer, eines davon auf einer Insel, verkaufen es jeden Tag in ihrer Region. Jedes Tanklager hat ein Minimum (eine Reserve für einige Tage) und ein Maximum (die Größe seiner Tanks), und die Raffinerien müssen abgeholt werden, bevor ihre Tanks voll sind. Vier Produktentanker mit 6.000 bis 20.000 m³ fahren die Ware. Ein Tanker fährt immer nur eine Sorte und reinigt 18 Stunden lang seine Tanks, bevor er die andere Sorte lädt; der größte passt in drei der Häfen nicht.
Planen nach Mengen heißt: Die Planung entscheidet, welcher Tanker wo in welcher Reihenfolge anläuft, wie viel er bei jedem Anlauf lädt oder löscht und wie schnell er jede Strecke fährt. Langsamer spart viel Treibstoff und CO₂: Mit 10 Knoten verbraucht ein Tanker je Seemeile rund 30 % weniger als mit 12 Knoten. Schneller hält ein knappes Tanklager versorgt. Leerfahrt kostet dasselbe und befördert nichts.
Die drei Wochen bringen Meldungen: Der Absatz der Tanklager schwankt von Tag zu Tag, eine Kälte erhöht den Bedarf an Diesel und Heizöl im Westen und in der Mitte sechs Tage lang um 35 %, ein Sturm im Osten bremst die Schiffe und sperrt die Tanklager D und E für 36 Stunden zum Anlegen, und ein Liegeplatz ist 20 Stunden von einem anderen Schiff belegt.
So planen wir
Das Modell plant die Liste der Hafenanläufe jedes Tankers und für jeden Anlauf die Menge und die Geschwindigkeit auf dem Weg dorthin. Vom Stand eines Tankers aus (wo er ist, wann er frei ist, was er geladen hat) folgt die Reise Anlauf für Anlauf: Seemeilen, Fahrzeit bei der gewählten Geschwindigkeit, Tankreinigung vor einem Sortenwechsel, Anlegen, Pumpen, Ablegen. Der Bestand jedes Tanklagers und jeder Raffinerie wird Tag für Tag geprüft. Ein Tag außerhalb des Bands ist eine harte Regel, ebenso Schiffsgröße, Kapazität, eine Sorte je Reise und ein Schiff je Liegeplatz. Dann Euro: Treibstoff zu 0,70 € je kg, CO₂ im EU-Emissionshandel (3,2 kg je kg Treibstoff zu 73 € je Tonne), Charter je Tag, solange ein Tanker im Einsatz ist, und Hafengebühren. Jedes Tanklager soll nach den drei Wochen wieder auf seinem Anfangsbestand sein, damit ein Plan nicht durch leere Tanks billig aussieht.
Die Wochen werden zweimal mit denselben Ereignissen simuliert. Das Modell plant zu Beginn, dann alle drei Tage und sobald eine Meldung kommt, jedes Mal vom aktuellen Stand aus: Ein Tanker auf See behält seinen nächsten Hafen, einer im Hafen beendet seinen Anlauf. Der Vergleich ist die übliche Praxis, ein Bestellpunkt: Fällt ein Tanklager, mit dem, was unterwegs ist, unter sein Minimum plus fünf Tage Absatz, lädt der nächste freie Tanker so viel, wie passt, in der nächsten Raffinerie, fährt mit 14 Knoten hin, löscht alles und fährt leer zu dieser Raffinerie zurück.
Was der Plan zeigt
| Kennzahl | Optimierter Plan | Vergleich: Bestellpunkt |
|---|---|---|
| Tanklager-Tage unter dem Minimum | 0 −5 | 5 |
| Leerfahrt (Anteil der Seemeilen) | 36,9 % −14,9 | 51,8 % |
| Kosten je m³ inkl. CO₂ | 13,3 € −2 | 15,31 € |
| CO₂ je m³ | 11 kg −3,5 | 14,5 kg |
Entscheidungen
- die Reise jedes Tankers: welche Raffinerie und welche Tanklager er anläuft, in welcher Reihenfolge
- wie viel er bei jedem Anlauf lädt oder löscht: ein Viertel, die Hälfte, drei Viertel oder alle seine Tanks
- wie schnell er jede Strecke fährt, 10 bis 14 Knoten; alles neu alle drei Tage und nach Meldungen
Randbedingungen
- jedes Tanklager an jedem Tag zwischen Minimum und Maximum, kein Raffinerietank läuft über
- das Schiff passt in den Hafen, fährt eine Sorte zur Zeit und nie mehr, als es fasst
- ein Schiff je Liegeplatz; Pumprate und Hafenzeit bestimmen die Liegezeit
Ziel
kein Tanklager unter seinem Minimum, dann geringe Kosten je m³: Treibstoff und CO₂, Charter, Hafengebühren, wenig Leerfahrt
Fragen
Sind Häfen und Schiffe echt?
Nein. Meer, Häfen, Unternehmen und Tanker sind erfunden. Größen, Raten und Kosten sind Annahmen im Rahmen veröffentlichter Werte: Produktentanker mit 6.000 bis 20.000 m³, 10 bis 14 Knoten, Treibstoff je Stunde mit der dritten Potenz der Geschwindigkeit, Schiffsdiesel zu 0,70 € je kg, CO₂ zu 73 € je Tonne, 8 bis 12 Stunden im Hafen. Entfernungen werden auf der Karte gemessen, nicht entlang echter Seewege.
Woher kommt die Einsparung?
Vor allem aus der Geschwindigkeit und aus weniger Leerfahrt. Der Plan fährt beladen im Mittel mit rund 10 Knoten, weil er liefert, bevor ein Tanklager knapp wird; der Bestellpunkt fährt mit 14 Knoten, weil er erst reagiert, wenn ein Tanklager schon knapp ist. Außerdem verbindet der Plan Anläufe: Ein Tanker löscht einen Teil seiner Ladung in einem Tanklager und den Rest im nächsten und lädt in der Raffinerie, die seiner nächsten Lieferung am nächsten liegt. Von 11.694 Seemeilen sind 37 % Leerfahrt, beim Bestellpunkt 52 % von 10.026 Seemeilen. Der Treibstoff sinkt von 495 auf 391 Tonnen, das CO₂ von 1.588 auf 1.252 Tonnen.
Warum fallen beim Bestellpunkt Tanklager unter ihr Minimum?
Er wartet, bis ein Tanklager knapp ist, und schickt dann den nächsten freien Tanker. Als die Kälte den Bedarf erhöht, erreichen mehrere Tanklager zugleich ihren Bestellpunkt, die freien Tanker sind weit weg, und Raffinerie Ost ist durch volle Ladungen für einzelne Tanklager leer. Den Tanklagern A und B fehlt Diesel, D fehlt Benzin, an insgesamt fünf Tanklager-Tagen. Das Modell plant alle Tanklager gemeinsam drei Wochen voraus und hat die Kälte etwa zwei Tage vor ihrem Beginn in der Vorhersage.
Braucht der Plan alle vier Tanker die ganze Zeit?
Nein. Der größte Tanker mit 20.000 m³ ist 276 der 504 Stunden im Einsatz; nach seinem letzten Anlauf ist er frei für andere Aufträge. Beim Bestellpunkt sind die vier Tanker 453 bis 504 Stunden im Einsatz. Die Charter sinkt von rund 1.012.000 € auf rund 860.000 €.
Wie werden die Kosten je m³ berechnet?
Treibstoff und CO₂, Charter für die Stunden, in denen ein Tanker im Einsatz ist, und Hafengebühren, geteilt durch die an die Tanklager gelieferten m³. Der Plan liefert 113.500 m³ und beendet die drei Wochen mit 65.221 m³ in den Tanklagern (65.500 zu Beginn). Der Bestellpunkt liefert 109.131 m³ und endet mit 60.852 m³. Der Plan kostet 13,30 € je m³, der Bestellpunkt 15,31 €.
Welche Daten braucht es?
Bestände mit Minimum und Maximum je Tanklager und Sorte, die Absatzprognose, den Produktionsplan der Raffinerien, die Flotte mit Größen, Geschwindigkeiten, Verbrauchskurven und Charterbedingungen, Hafenbeschränkungen und Pumpraten, Wettervorhersagen und die Positionen der Schiffe (AIS).
Wie sähe ein Pilot aus?
Einige Monate Bestände, Absatz und Reisen kalibrieren die Prognose und die Simulation. Dann läuft der Plan neben der heutigen Disposition, neu geplant alle paar Tage, und beide werden an denselben Wochen verglichen, bevor er eingesetzt wird.
Weitere Anwendungsfälle
07:00Tourenplanung im Außendienst
Acht Techniker, 29 Installationen beim Kunden, Zeitfenster und Qualifikationen, geplant auf den echten Straßen rund um Windhagen.
15:00Landwirtschaft · Ernte vor dem Regen
Zwei Mähdrescher ab 10 Uhr, Regen ab 16 Uhr, zwei Überladewagen zum Silo. Ziel ist möglichst viel Ertrag vor dem Wetterumschwung.
01:00Nachtbus · Ride-Pooling
Buchungen von den letzten Zügen, aus der Dorfkneipe und zwischen den Dörfern. Drei Kleinbusse bündeln die Fahrten auf echten Straßen.
Der erste Schritt
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