ESPRIT Ein Projekt innerhalb des HPCN TTNs CAPRICE, Industriesektorgruppe Scheduling and Logistics, gefördert durch das Informationstechnologie-Programm ESPRIT der EU
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HPCN-TTN

ESPRIT-Projekt

DISSY

Dienstreihenfolgeplanung im öffentlichen Nahverkehr

Laufzeit des
Forschungsprojekts
1998/1/1 - 1999/5/31
Schlüsselwörter Öffentlicher Personennahverkehr (ÖPNV), Dienstreihenfolgeplanung, Turnus, Schichtarbeit, Optimierung, Personaleinsatzplanung, Simulation, Entscheidungsunterstützung, verteiltes Rechnen
Technische
Daten
Client/Server, distributed multi-tier architecture, WinSockets, MS Windows NT, Visual C++, ActiveX

Ziele

Im Projekt DISSY wird ein HPCN-basiertes Decision-Support-System für die Dienstreihenfolgeplanung im öffentlichen Personennahverkehr (ÖPNV) entwickelt und evaluiert. Das System erlaubt es, verschiedene Planungsszenarien zu simulieren und zu studieren, um die Personaleinsatzplanung besser auf neue Rahmenbedingungen anzupassen. Es vervielfacht die Produktivität der Planer in der Planungsabteilung und schafft Transparenz für das Management wie für die Bus- und StraßenbahnfahrerInnen. Die neue Planungsflexibilität wird öffentlichen Nahverkehrsunternehmen wie auch Industriebetrieben mit Schichtarbeit neue Impulse geben, ihre Personalplanungsprozesse zu verbessern.
 

Die Anwendung

Die folgende Abbildung zeigt das Netz der Straßenbahn- und Buslinien, das dem Fahrplan der Bremer Straßenbahn AG (BSAG) zugrundeliegt. Insgesamt sind hier täglich mehr als 800 Schichten und 1300 FahrerInnen zu planen.

Das Netz der Bus- und Straßenbahnlinien der BSAG

Das Netz der Bus- und Straßenbahnlinien der BSAG

Ein Dienstplan definiert für jeden Tag des Planungshorizonts die Dienste (Schichten), die von einer Gruppe von FahrerInnen zu fahren sind. Der zugrundeliegende Turnus gibt das Dienst-Frei-Schema an. Das Problem Dienstreihenfolgeplanung besteht darin,

In herkömmlichen Systemen muß der Turnus manuell vorgegeben werden, insbesondere muß für jeden Tag, der kein freier Tag ist, in einem Dienstplan genau spezifiziert werden, welche Art von Dienst die Zuweisungsautomatik hier zuweisen soll. Dadurch wird das von der Zuweisungsautomatik zu lösende Optimierungsproblem einfach, aber für den Nutzer entsteht ein unverhältnismäßig hoher Aufwand beim Anpassen an neue Randbedingungen. Auch der Grad, bis zu dem die Dienstpläne optimiert werden können, ist hierdurch eingeschränkt.

Veränderungen in Randbedingungen, wie z.B.

erfordern ein Werkzeug zur Entscheidungsunterstützung bei der Anpassung des Geschäftsprozesses an die neue Situation. Was-wäre-wenn-Studien und Simulationen sind nötig, um verschiedene Szenarien evaluieren und vergleichen und um den Einfluß von Stellgrößen und Abhängigkeiten zwischen verschiedenen Optimierungszielen untersuchen zu können. Kurzfristig verfügbare Planungsvarianten geben neue Ideen, den Betriebsablauf - in wirtschaftlicher Hinsicht wie in Hinblick auf die Mitarbeiterzufriedenheit - zu optimieren. Konkrete Planalternativen, neue Dienstplan- und Turnusarten können zwischen Planungsabteilung, Betriebsrat und Management auf der Basis gesicherter Information diskutiert werden.
 

Vorteile

Was bietet ein solches System für Vorteile?

Wodurch werden diese Vorzüge erreicht?

Die graphische Benutzungsoberfläche (MDI)

Die graphische Benutzungsoberfläche (MDI)

Das Konzept

Die Lösung kombinatorischer Optimierungsprobleme ist in Bereichen wie Logistik, Transport und Produktion der Schlüssel zu einem ökonomischen Einsatz der Ressourcen, zu einer Verbesserung der Effizienz von Prozessen oder zu einer Verbesserung der Produktqualität. Aufgrund der geforderten kurzen Antwortzeiten und der komplexen Gestalt von Werkzeugen zur Entscheidungsunterstützung, die eine automatische Optimierung von großen Problemeninstanzen erlauben, ist die Verwendbarkeit herkömmlicher sequentieller Rechnerarchitekturen stark eingeschränkt. Parallele und verteilte Systeme bieten die Möglichkeit,  auch große und komplexe Probleme mit der vereinten Leistung mehrerer Prozessoren, die durch ein schnelles Netzwerk verbunden sind, ökonomisch zu lösen.

Im Projekt DISSY wird eine Methodik, die vom Partner HUB im vom BMBF geförderten Projekt PARALOR für die Dienstplanung bei Fluggesellschaften entwickelt wurde, auf die Lösung des Dienstreihenfolgeproblems im ÖPNV übertragen. Um die Vergleichbarkeit von Lösungen aus Parameterstudien zu gewährleisten, ist eine hohe Qualität der Lösungen Voraussetzung. Die Komplexität des Optimierungsproblems (die Anzahl der Variablen wie die der beteiligten Optimierungskriterien) erfordert leistungsfähige Techniken des Operations Research wie die sogenannten Metaheuristiken, die jedoch hohe Laufzeiten (je nach Einstellung bis zu mehreren Stunden) aufweisen. Um trotzdem vernünftige Antwortzeiten garantieren zu können, wird HPCN-Technologie verwendet. Die Parallelisierung der Optimierungsverfahren für die Flugdienstplanung wies je nach Parallelisierungstechnik eine Effizienz von 60% bis nahezu 100% auf bis zu 16 Prozessoren auf einem Parsytec GigaCluster PowerPlus Parallelrechner auf. Vergleichbare Resultate können für ein PC-Cluster erwartet werden, eine Architektur, die ebenso kostengünstig wie leicht skalierbar ist, um für den Einsatz eben z.B. in ÖPNV-Unternehmen geeignet zu sein. Das System wird durch eine Test-Installation beim Partner BSAG evaluiert und optimiert; es beruht auf dem VDV-Datenmodell und ist somit genauso bei anderen ÖPNV-Unternehmen einsetzbar.
 

Weitere Informationen
 
Download DISSY Whitepaper, präsentiert auf der CASPT 2000, Berlin [PDF, ca. 268 kB]
Download DISSY-Demonstrator [Microsoft Powerpoint Präsentation, ca. 390 kB]
Links

 

Projektpartner

Kontakt

Thomas Emden-Weinert
E-mail: Thomas.Emden-Weinert@ePost.de
Hans-Georg Kotas 
Bremer Straßenbahn AG 
Fachbereich B2: Fahr-, Umlauf-, Dienstplanung 
Flughafendamm 12 
28199 Bremen 
Tel.: [+49] (+421) 5596-289 
Fax: [+49] (+421) 5596-135 
E-mail: bsag-b2@t-online.de

 


TEW - erstellt 98/10/23, zuletzt geändert 2002/03/14