Was macht die Distribution-and-Collection-Planning as-a-service (CFG)?
Der Verband KVA Thurgau und seine Partner betreiben rund 1400 Unterflurcontainer (UFC) für die regionale Abfallsammlung. Das bisherige starre Tourenkonzept der Abfallsammlung führt jedoch zu ineffizienten Fahrten, bei denen einige UFC halb leer und andere überfüllt sind. Dies verursacht unnötige Kosten und belastet die Umwelt. Der Ansatz, die UFC mit Sensoren auszustatten, die den Füllstand anzeigen und übermitteln, hat jedoch in Tests gezeigt, dass diese Sensoren vergleichsweise fehleranfällig, teuer und zudem nicht prognosefähig sind: sie bilden lediglich den gegenwärtigen Füllzustand eines UFCs ab. Im Gegensatz dazu bildet das standardmässige Wiegen bei jeder Entleerung die Grundlage für die Erstellung präziser Füllstandsprognosen.
Die Software DCP (Distribution-and-Collection-Planning as-a-service) der Thurgauer CFG AG ermöglicht eine dynamische Abfallsammlung durch Berechnung des täglichen Leerungsbedarfs der UFC und eine optimierte Tourenplanung unter Berücksichtigung logistischer Restriktionen. Dieser innovative Ansatz ermöglicht den Übergang zu einer flexibleren und effizienteren Abfallsammlung, nicht nur für UFC, sondern auch für andere Container.
Die 2 entscheidenden Funktionen im datengenerierenden Prozess
Der datengenerierende Prozess bildet die Grundlage für eine präzise und effiziente Liefer- und Sammelplanung. Er basiert auf der Auswertung historischer Daten und dem Einsatz modernster statistischer Verfahren (Künstliche Intelligenz), um eine optimale Ressourcenplanung und -nutzung sicherzustellen.
Analyse historischer Gewichtsdaten und Sensordaten
Es muss eine präzise Datengrundlage geschaffen werden, um die Liefer- und Sammeplanung überhaupt optimieren zu können. Historische Gewichtsdaten der Leerungen oder alternativ historische Sensordaten bilden die Basis.
Ermittlung des Tagesbedarfs pro Sammelstelle
Der tägliche Bedarf an Ressourcen und Kapazitäten für jede Sammelstelle wird durch die Analyse historischer Daten genau ermittelt, um eine effiziente und bedarfsgerechte Planung zu ermöglichen. Füllstandsprognosen werden mithilfe eines KI-Ansatzes auf Basis der historischen Wägedaten (oder eben historischer Sensordaten) erstellt: Es werden für jede Sammelstelle sogenannte «Reichweiten» (optimale Entleerungszeitpunkte) berechnet.
Cloud-basierte Liefer- und Sammelplanung as-a-Service mit s-peers AG
Die s-peers AG, exklusiver Vertriebspartner der Lösung und verantwortlich für den Betrieb in der Google Cloud.
Der von der Thurgauer CFG AG entwickelte cloudbasierte Software-Service ermöglicht eine bedarfsgerechte, dynamische und tourenoptimierte Kehrichtsammlung. Dank dieser Technologie werden Standorte nur dann angefahren, wenn die Behälterkapazität erschöpft ist.
Die Lösung basiert auf Füllstandsprognosen, die mit Hilfe eines KI-Ansatzes erstellt werden. Diese Prognosen basieren auf historischen Wiege- oder Sensordaten und berechnen die optimalen Entleerungszeitpunkte für jede Sammelstelle. Die Sammelstellen werden geografisch zu Clustern zusammengefasst, um die tägliche Tourenplanung zu optimieren. Dabei werden verschiedene logistische Randbedingungen wie Prioritäten der Sammelfahrzeuge, Verfügbarkeit der Fahrzeuge, Einsatzzeiten der Fahrer, Entleerungszeiten und Kalender berücksichtigt.
DCP wurde in R entwickelt, um statistische Methoden effizient einsetzen zu können. Die Konzepte bzw. Methoden beruhen auf Verfahren der mathematischen Statistik und des Operation Researchs.
Die geplanten Touren werden direkt auf die Navigationssysteme der Fahrzeuge übertragen. Konkret ermöglicht dieser Service den innovativen Schritt von der statischen Kehrichtsammlung von heute hin zur dynamischen und flexiblen Sammlung der Zukunft. Durch den Einsatz modernster Technologien unterstützt die CFG AG Kommunen und Unternehmen dabei, ihre Abfallwirtschaft intelligenter und umweltfreundlicher zu gestalten.
DCP ist als Service verfügbar und wird in die Prozessgestaltung der Anwender nahtlos eingebunden. Dieser Service wird über die Google Cloud Platform (GCP) bereitgestellt. Für jedes Projekt und jeden Anwender steht ein eigener Container zur Verfügung, der sowohl die Software als auch die Daten beherbergt.
Die Verwaltung des Quellcodes und die Pflege von Releases erfolgen über GitHub.
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Die 4 Schritte der Kehrichtsammelplanung
1. Zeitliche Koordination
Ermittlung der optimalen Abholtermine für jede Sammelstelle in einer bestimmten Kalenderwoche auf Basis der Bedarfs- und Reichweitenplanung.
2. Räumliche Koordination
Zusammenfassung von Sammelstellen zu Clustern, um Fahrtrouten zu optimieren und Fahrzeugkapazitäten besser auszulasten.
3. Ermittlung des Optimums
Dynamische Tourenplanung, um möglichst viele Sammelstellen an den optimalen Tagen anzufahren, unter Berücksichtigung der Einsatzprioritäten und der Verfügbarkeit von Fahrzeugen, Fahrern sowie des Kalenders.
4. Fahrersicht
Jeder Fahrer erhält eine detaillierte Tour, die unter Berücksichtigung der Strassendaten wegeoptimiert auf sein Tablet geladen wird. Dabei werden z.B. Einbahnstrassen und die Lage der Sammelstellen in Fahrtrichtung berücksichtigt.
Die 4 wichtigsten Mehrwerte dieser Lösung: Von statischer zu dynamischer Kehrichtsammlung
Kostenersparnis
Kostenersparnis durch effizienteren Ressourceneinsatz (Personal, Sammelfahrzeuge) und höhere Auslastung der Tourenkapazitäten
Automatisierung
Automatische langfristige (rollierende) Sammelplanung für bestehende UFCs
Simulation
Mögliche Simulationen zur UFC-Kapazitätsentwicklung, Personaleinsatzplanung und Fuhrparkmanagement
Nachhaltigkeit
CO2-Reduktion für eine nachhaltigere Kehrichtsammlung