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1 I/2 014 TM RAILWAY INHALT Im Fokus: RAILWAY FORUM 2014 Die Globalisierung der Bahnindustrie: Potenziale Konzepte Methoden Konferenzprogramm, Profile der Referenten und Experten Verzeichnis der Partner, Sponsoren und Aussteller Public Customer Attractiveness: Ist die öffentliche Hand ein attraktiver Auftraggeber? Prof. Dr. Michael Eßig, Dr. Markus Amann, Universität der Bundeswehr München Innovationskultur fürs Geschäft: Zur Rolle der Beschaffung im Unternehmen Jörg Manegold, Deutsche Bahn AG Herausforderungen 2014: Beschaffung und Lieferanten management der Deutschen Bahn AG Dr. Kay-Uwe May, Deutsche Bahn AG Schienenverkehr bleibt durch Einsatz innovativer Technologien Umweltprimus Prof. Dr. Ronald Pörner, Verband der Bahnindustrie in Deutschland (VDB) e.v. Supply Chain Kooperation zur Vemeidung von Lieferverzögerungen von Fernverkehrszügen Maria Leenen, Alexander Herbermann, SCI Verkehr GmbH RAILWAY FORUM Berlin 20142 Doxis4 ist das Bahn- Content- Management- System C M Y CM Enterprise Content Management bewegt Informationen in Höchstgeschwindigkeit MY CY CMY K DB Systel, der IT- Dienstleister der Deutschen Bahn, und der ECM- Spezialist SER haben gemeinsam eine konzernweite Bahn- Content- Management- Plattform (BCM) für die Archiv-, DMS-, Akten- und Workflow- Projekte der Konzerngesellschaften der Deutschen Bahn aufgebaut. Sie wurde von der renommierten Wirtschaftsprüfungsgesellschaft PwC testiert. Rund User in den verschiedensten Konzernbereichen der Deutschen Bahn arbeiten heute schon mit Doxis4 und haben Zugriff auf über 130 Mio. Dokumente. In der Endausbaustufe werden Anwender konzernweit mit Doxis4 von SER arbeiten und elektronische Archiv-, DMS-, Akten- und Workflow- Funktionen nutzen können. Sprechen Sie mit uns über Ihr Enterprise Content Management. Besuchen Sie uns beim Railway Forum am 17. und 18. März in Berlin: Im Workshop 17. und 18. März Besuchen Sie uns! Supplier Management und am SER- Stand. Stand 21 SER Solutions Deutschland GmbH Joseph-Schumpeter-Allee 19 D Bonn Telefon: Internet:3 Editorial TM RAILWAY Liebe Leserinnen und Leser, die vorliegende Ausgabe von SUPPLY CHAIN MANAGEMENT TM beinhaltet einen Sonderteil zum RAILWAY FORUM Berlin Das Leitthema dieser Konferenz lautet Die Globalisierung der Bahnindustrie: Potenziale Konzepte Methoden. Im einführenden Grundlagenbeitrag wird die Attraktivität öffentlicher Auftraggeber aus der Perspektive der Lieferanten analysiert und die Notwendigkeit herausgestellt, ein strategisches öffentliches Beschaffungsmanagement aufzubauen. Ein weiteres Themenfeld bildet die Optimierung des taktisch-operativen Zugmanagements in Bahnanlagen auf der Grundlage moderner Methoden der mathematischen Optimierung. Im Fokus von Praxisbeiträgen stehen die Herausforderungen und Initiativen der strategischen Beschaffung der Deutsche Bahn AG. Der Einsatz innovativer Technologien zu Emissionsreduzierungen im Schienenverkehr, spezifische Aspekte des integrierten Transportmanagements, die Anforderungen einer globalen Beschaffung (Global Sourcing) sowie ausgewählte Maßnahmen zur Verminderung von Lieferverzögerungen von Fernverkehrszügen bilden weitere Themenschwerpunkte. Wir wünschen Ihnen eine interessante Lektüre! Prof. Dr. Johannes Walther Leiter, Institut für Produktionsmanagement Herausgeber Jörg Manegold Leiter Beschaffung (CPO), Deutsche Bahn AG Mitherausgeber s u p p l y chain management I /4 Zur richtigen Zeit am richtigen Ort Intelligentes Supply Chain Management jenseits des reinen Datenaustauschs Der reine Nachrichtenaustausch reicht in komplexen Beschaffungsnetzwerken nicht mehr aus. Supply Chains erfordern heute kollaborative Systeme, die für alle Beteiligten eine einheitliche Sicht auf die aktuelle Versorgungssituation bieten. SupplyOn bietet genau das: Praxiserprobte Prozesslogiken, umfassende Alerting-Funktionalitäten und einen Supply-Chain-Monitor, der die zukünftige Bestandssituation transparent macht. Damit Sie sich auf Ihre Supply Chain hundertprozentig verlassen können.5 Inhalt Grundlagenbeiträge Public Customer Attractiveness: Ist die öffentliche Hand ein attraktiver Auftraggeber? Prof. Dr. Michael Eßig, Dr. Markus Amann, Universität der Bundeswehr München...7 Optimierung des taktisch-operativen Zugmanagements in Bahnanlagen Prof. Dr. Martin Josef Geiger, Sandra Huber, Dr. Sebastian Langton, Marius Leschik, Christian Lindorf, Prof. Dr. Ulrich Tüshaus, Helmut-Schmidt-Universität, Universität der Bundeswehr Hamburg...15 Praxisbeiträge Innovationskultur fürs Geschäft: Zur Rolle der Beschaffung im Unternehmen Jörg Manegold, Deutsche Bahn AG...23 Herausforderungen 2014: Beschaffung und Lieferantenmanagement der Deutschen Bahn AG Dr. Kay-Uwe May, Deutsche Bahn AG...29 Schienenverkehr bleibt durch Einsatz innovativer Technologien Umweltprimus Prof. Dr. Ronald Pörner, Verband der Bahnindustrie in Deutschland (VDB) e.v...33 Integriertes Transport management mit SupplyOn Frank Siebenmorgen, Karin Kuss, SupplyOn AG...39 Benchmark Automobilindustrie: Global Sourcing erfolgreich umsetzen Dr. Marcus Schüller, Dr. Sylvia Trage, KPMG AG Wirtschaftsprüfungsgesellschaft...45 Supply Chain Kooperation zur Vemeidung von Lieferverzögerungen von Fernverkehrszügen Maria Leenen, Alexander Herbermann, SCI Verkehr GmbH...51 Im Fokus: RAILWAY FORUM Grußwort...56 Partner und Sponsoren...57 Ausstellerverzeichnis...58 Ausstellungsplan...59 Programm: Mittwoch, 17. März Programm: Donnerstag, 18. März Referenten-/Expertenverzeichnis...64 Referenten-/Expertenprofile...66 Rezensionen Editorial...3 Autorenverzeichnis...44 Veranstaltungen...69 Inserentenverzeichnis...92 Impressum s u p p l y chain management I /6 Many routes can be taken, but only one route is the quickest. The choice is yours. Whether by land, through water or in the air, intelligent supply chain management takes all matters of transport and procurement into consideration. Development within the railway industry has brought about a great number of opportunities, as well as planning tasks. Our specialists can support and advise you regarding cross-border challenges anywhere in the world. Call us today. Your contact Dr. Gerhard Dauner Head of Industrial Manufacturing Europe, Middle East and Africa T KPMG AG Wirtschaftsprüfungsgesellschaft. All rights reserved.7 Public Customer Attractiveness Public Customer Attractiveness: Ist die öffentliche Hand ein attraktiver Auftraggeber? Prof. Dr. Michael Eßig, Dr. Markus Amann, Universität der Bundeswehr München Zusammenfassung Öffentliche Auftraggeber, wie z. B. in Teilen die Deutsche Bahn AG, verzeichnen bei öffentlichen Vergaben (natio nal und europaweit) nachweislich eine geringe Zahl eingehender Angebote. Eine im Auftrag der Europäischen Kommission durchgeführte Studie ergab einen europaweiten Schnitt von 5,4 Angeboten je öffentlicher Ausschreibung. Die diesem Beitrag zugrunde liegende Befragung von 179 Lieferanten der öffentlichen Hand und der Privatwirtschaft zeigt, dass sich Angebote für die öffentliche Hand und Angebote für die Privatwirtschaft preislich nicht unterscheiden. Hingegen beklagen potenzielle Lieferanten v. a. hohe Zusatzkosten für die Teilnahme an öffentlichen Ausschreibungen und im Vergleich zum Aufwand zu niedrige Erlöse bzw. Erlöschancen. Ferner wird hieraus deutlich, dass das Angebotsverhalten nur zu sieben Prozent vom Beschaffungsprozess beeinflusst wird. Die Vermutung, dass die Unterschiede im öffentlichen Vergabeverfahren verglichen mit dem privatwirtschaftlichen Einkauf wesentliches Element für das Angebotsverhalten der Bieter sind, kann daher nicht bestätigt werden. Um Preise langfristig beeinflussen zu können, ist eine Anpassung der Bedarfsstrukturen des öffentlichen Sektors an die Kostenstrukturen der Lieferanten erforderlich, d. h. ein Aufbau eines strategischen öffentlichen Beschaffungsmanagement. Problemstellung Eisenbahnunternehmen wie die Deutsche Bahn weisen in der Regel nicht nur ein hohes Beschaffungsvolumen auf, sondern haben zumindest in den Teilen, in denen sie öffentliche Aufgaben erfüllen den Status eines öffentlichen Auftraggebers (sog. funktionaler Auftraggeberbegriff). Damit fallen sie in relevanten Bereichen unter die Regelungen des Vergaberechts. Konkret bedeutet das z. B. für die Deutsche Bahn, dass der komplette Beschaffungsbereich der DB Netze sowie der ÖPNV-Teil des Personenverkehrs in der DB Bahn vergaberechtlich behandelt werden müssen. Es ist davon auszugehen, dass es sich dabei um eine Größenordnung von fast 15 Mrd. und damit um mindestens 50 % des gesamten Beschaffungsvolumens der Deutschen Bahn handelt, zudem um die sehr anlagenintensiven Bereiche [DB 2013]. Das Beschaffungsvolumen der öffentlichen Hand insgesamt wird zwischen 260 und 496 Mrd. p.a. geschätzt. Damit verantwortet die öffentliche Beschaffung ein Volumen, das rund 19 % des Bruttoinlandsprodukts der Bundesrepublik Deutschland ausmacht [European Commission 2012]. Grundsätzlich postuliert das Vergaberecht bei der Vergabe von Aufträgen größtmöglichen Wettbewerb, i. d. R. erreicht durch die offene Ausschreibung mit diskriminierungsfreiem Zugang für alle leistungsfähigen Bieter [GWB 97]. Tatsächlich gehen bei öffentlichen Auftraggebern auf eine europaweite Ausschreibung im Schnitt nur Die genauen Gründe für die mangelnde Attraktivität des öffentlichen Sektors als Auftraggeber wurden bislang nicht empirisch untersucht. ca. fünf Angebote ein, der Anteil des grenzüberschreitenden Beschaffungsvolumens liegt EU-weit bei nur durchschnittlich drei Prozent [PwC et al. 2011]. Es ist daher dringend geboten, die Wettbewerbsintensität weiter zu erhöhen und zu fragen, warum sich so wenig Unternehmen um öffentliche Aufträge bewerben. Die genauen Gründe für die mangelnde Attraktivität des öffentlichen Sektors als Auftraggeber wurden bislang nicht empirisch untersucht. Denkbar wäre z. B. eine (empfundene) geringe Zuschlagswahrscheinlichkeit, ein (zu) großer bürokratischer Aufwand bei der Angebotserstellung und -einreichung, oder eine mangelhafte Information über Ausschreibungen. Bestehende oder auch nur empfundene Hemmnisse halten leistungsfähige Lieferanten davon ab, sich um öffentliche Aufträge zu bewerben. Aus der Perspektive des öffentlichen Auftraggebers leidet darunter letztendlich immer auch die Wirtschaftlichkeit bei der öffentlichen Beschaffung. Zur Erforschung der Ursachen rekurriert der vorliegende Beitrag auf das Konzept der sogenannten Public Customer Attractiveness (PCA). PCA unterstellt, dass die öffentliche Hand insbesondere dann als attraktiv aus Lieferantensicht wahrgenommen wird, wenn potenzielle Bieter positive Erwartungen an eine Zusammenarbeit mit dem Auftraggeber und ein hohes Interesse an der Leistungser- s u p p l y chain management I /8 Public Customer Attractiveness bringung im Rahmen von öffentlichen Aufträgen haben [Schiele et al. 2012]. Folglich handelt es sich bei PCA um einen Ansatz, der aus der Sicht von Lieferanten den bestehenden und zukünftigen ökonomischen Wert des öffentlichen Sektors als Kunde widerspiegelt [La Rocca et al. 2012]. Aktuelle Untersuchungen zeigen, dass die Privatwirtschaft zunehmend erkennt, wie wichtig leistungsfähige Lieferanten als Ressource werden und daher versucht, eine Rolle als präferierter Kunde zu erlangen [Mortensen et al. 2008, Hald et al. 2009, Schiele et al. 2012]. Ellegaard et al. bringen dieses Phänomen treffend auf den Punkt: How can the customer company make the supplier want to follow its lead? [Ellegaard et al. 2003, S. 352]. Inwiefern die jüngsten Erkenntnisse der Privatwirtschaft auf das Konzept der Public Customer Attractiveness übertragbar sind, soll im vorliegenden Beitrag untersucht werden. Customer Attractiveness ist jedoch bislang nur im privatwirtschaftlichen Bereich - und dort auch nur unzureichend - messbar gemacht worden [Schiele et al. 2011]. Hierzu wurde im ersten Schritt das Konstrukt PCA konzeptionell entwickelt und konkret operationalisiert, sodass daraus entsprechende Messindikatoren abgeleitet werden konnten. Anschließend wurde eine telefonische Befragung zur empirischen Untersuchung der Attraktivität des öffentlichen Sektors als Auftraggeber durchgeführt und die gewonnenen Ergebnisse statistisch ausgewertet. Öffentliche Beschaffung und Vergaberecht als Instrumente der Wettbewerbsförderung Die öffentliche Beschaffung unterscheidet sich von der privatwirtschaftlichen Beschaffung wie bereits angesprochen - durch den Status des Auftraggebers. In der öffentlichen Beschaffung ist der Käufer stets dem öffentlichen Sektor zuzuordnen oder er muss bei der Erstellung einer öffentlichen Aufgabe mitwirken, entscheidend sind mithin nicht seine Rechtsform oder seine Eigentumsverhältnisse [GWB 98]. Eingekaufte Waren und Dienstleistungen decken folglich den öffentlichen Bedarf. Institutionelle Auftraggeber sind Bund, Länder, Kommunen, Gebietskörperschaften, juristische Personen des öffentlichen Rechts sowie des privaten Rechts (also auch öffentliche Unternehmen) bzw. Organisationen, die kein formeller Bestand des Staates sind, bei der Auftragsvergabe aber mindestens 50 % der Gelder aus öffentlichen Kassen beziehen [GWB 98]. Fällt ein Auftraggeber unter diesen Status, ist das Vergaberecht zwingend anzuwenden. Grundsätzlich ist die öffentliche Beschaffung in Deutschland, aber auch in anderen EU-Mitgliedsstaaten, neben nationalen Vergaberegeln auch an internationale Abkommen (GPA der WTO), primäres (EGV) und sekundäres EU-Recht (Richtlinien der Europäischen Gemeinschaft) gebunden. Speziell im Hinblick auf die Wettbewerbsförderung existieren in der EU und damit auch in den einzelnen Mitgliedsstaaten verbindliche Vergaberegelungen für die öffentliche Beschaffung [EU 2004a, Art. 12, Art. 44 und Art. 55 sowie EU 2004b, Art. 5, Art. 33 und Art. 46]. Die Richtlinie 2004/18/EG verpflichtet für den Oberschwellenbereich zur EU-weiten Ausschreibung und gewährleistet dadurch die Öffnung für den Wettbewerb. Ein Zuschlag hat grundsätzlich für den niedrigsten gebotenen Preis oder für das aus Sicht des öffentlichen Auftraggebers wirtschaftlich günstigste Angebot, also das Angebot mit dem besten Preis- Leistungs-Verhältnis [EU 2014] zu erfolgen. Daneben sind Vergabeverfahren transparent und frei von jeglicher Diskriminierung oder Korruption abzuwickeln. Die einzelnen Mitgliedsstaaten der EU haben diese Richtlinien fallweise in geltendes, nationales Recht umgesetzt. Für Deutschland gilt nach 97 (1) GWB das Primat der öffentlichen Ausschreibung, d. h. öffentliche Aufträge sind im Wettbewerb zu vergeben. Zudem ist neben dem Wirtschaftlichkeits- und Wettbewerbsgebot im GWB die Verpflichtung zu einer transparenten Auftragsvergabe verankert [GWB 97]. Basierend auf den rechtlichen Bestimmungen müsste der Wettbewerb EU-weit eigentlich sichergestellt sein und sich im Rahmen der öffentlichen Auftragsvergabe an einer Vielzahl eingehender Angebote messen lassen. Die eingangs dargestellte geringe Anzahl durchschnittlich eingehender Angebote sowie das im Durchschnitt niedrige grenzüberschreitende Beschaffungsvolumen widerlegen diese Annahme eindeutig. Mögliche Ursachen für den fehlenden Wettbewerb können u. A. sein, dass am Markt nur wenige Anbieter existieren oder dass der öffentliche Sektor nicht als attraktiver Kunde wahrgenommen wird. Entsprechend begründet sich hierdurch die nachfolgende Auseinandersetzung mit der Ursache-Wirkungs-Beziehung von PCA. Untersuchungsmodell, -hypothese und Forschungsdesign Die Grundhypothese der vorliegenden Untersuchung unterstellt, dass die geringe Attraktivität der öffentlichen Auftraggeber ( schlechte Public Customer Attractiveness ) zu unwirtschaftlichen oder schlimmstenfalls zu keinen Angeboten führt. Folglich erfordert die Erforschung der Ursache tatsächlich fehlender Angebote die Messung der wahrgenommenen Attraktivität des öffentlichen Sektors als Auftraggeber für potenzielle Bieter sowie die Ermittlung ihres Angebotsverhaltens. Abb. 1 zeigt das zugrunde liegende Untersuchungsmodell, das einen Einfluss von PCA auf das Angebots- und Preisverhalten von Lieferanten postuliert. Messkriterien für Abb. 1: PCA Grundhypothese 8 s u p p l y chain management I / 20149 Public Customer Attractiveness PCA und für das Angebotsverhalten potenzieller Lieferanten wurden aus den Arbeiten von Ganesan und Erridge/Nondi abgeleitet [Ganesan 1994, Erridge/Nondi 1994]. Demnach wurden die entsprechenden Messindikatoren so gewählt, dass die Untersuchung alle potenziellen Anbieter des öffentlichen Sektors adressiert, also bestehende Lieferanten und bewusst auch Nicht-Lieferanten. Als Analyseobjekt dienen folglich alle anbietenden Unternehmen. Verstärkt soll hierbei aber auf die Rolle von kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) als Lieferanten eingegangen werden, da KMU bekanntlich eine breite und bedeutende Lieferantenbasis für den öffentlichen Sektor darstellen [Destatis 2010] und auch entsprechend gefördert werden sollen [GWB 97 (3)]. Abb. 2 beinhaltet die verwendeten Fragen bzw. Messindikatoren. Die Antworten wurden jeweils über eine 5er-Likert- Skala (von 1: stimme voll zu bis 5: stimme nicht zu ) erfasst. Mit Hilfe der vorgeschalteten Frage im allgemeinen ersten Teil (zu Firmensitz, Größe, Unternehmensumfeld), Wie sich an der geringen durchschnittlichen Zahl eingehender Angebote messen lässt, gelingt die Wettbewerbsförderung bislang nicht optimal. ob das jeweilige Unternehmen als Lieferant des öffentlichen Sektors in 2011 aufgetreten ist, können Lieferanten von Nicht-Lieferanten unterschieden werden. Als Befragungsteilnehmer wurden - aus den oben skizzierten Gründen - KMU festgelegt. Die Mitarbeiteranzahl als erforderliches Klassifikationsmerkmal orientiert sich an den etablierten Vorgaben der EU-Definition zu Kleinst-, kleinen und mittleren Unternehmen. Die Auswahl der zu befragenden Unternehmen erfolgte als geschichtete Stichprobe aus der D&B-Datenbank. Schichtungsmerkmal war die Branchenzugehörigkeit, die Zielsetzung der repräsentativen Auswahl von Unternehmen je Branche orientierte sich an den Angaben von Wegweiser über die in 2008 von der öffentlichen Hand eingekauften Produkte und Dienstleistungen [Wegweiser 2009]. Die Befragung wurde von Anfang Juli bis Ende August 2012 mittels Telefoninterview durchgeführt, wobei alle Antworten direkt vom Interviewer in einem entsprechenden Datenblatt elektronisch erfasst wurden. Insgesamt konnten 179 Unternehmen befragt werden. Ergebnisse Die Auswertung der Daten erfolgte mittels SPSS, Version Die deskriptive Analyse der befragten Unternehmen ermöglicht die Klassifizierung nach Mitarbeiter, Umsatz und Art der Güter. Demnach sind 35 % der befragten Betriebe Kleinstunternehmen (<10 MA), 38 % kleine (<50 MA) und 26 % mittlere Unternehmen (<250 MA). Nur 1 % der Befragten konnte keine Auskunft zur Mitarbeiteranzahl erteilen. Die Umsatzverteilung der befragten Unternehmen setzt sich wie folgt zusammen: 44 % der Betriebe erzielten in 2011 weniger als zwei Mio. Euro Umsatz, 28 % weniger als zehn Mio. Euro und 18 % weniger als 50 Mio. Euro. Zehn Prozent der Befragten konnte zum Umsatz in 2011 keine Angaben machen. Bezogen auf das Leistungsportfolio der Unternehmen liefern 59 % der Befragten überwiegend Dienstleistungen, 28 % hauptsächlich Sachleistungen und 13 % im Schwerpunkt Bauleistungen an ihre Kunden. Ihr jeweiliges Unternehmensumfeld beschreiben 43 % der Befragten als stabil (feste Marktanteile). 10 % der Befragten sind der Ansicht, die Nachfrage sei gut zu prognostizieren und insgesamt 47 % der Befragten charakterisieren ihr Unternehmensumfeld als volatil. 11 % davon nennen ihr Umfeld als von vielen Neuprodukten geprägt, die restlichen 36 % führen hierzu viele neue Wettbewerber auf. Zur Unterscheidung der Teilnehmer in Lieferanten und Nicht-Lieferanten des öffentlichen Sektors wurde danach gefragt, ob das Unternehmen in 2011 die öffentliche Hand beliefert hat bzw. wenn nicht, ob es keine passenden Ausschreibungen gab oder aber einen anderen Grund. 80 der befragten Unternehmen geben an, in 2011 Lieferant des öffentlichen Sektors gewesen zu sein. 14 weisen sich als Nicht-Lieferanten mangels passender Ausschreibungen und 85 aus einem anderen Grund aus. Ein hierauf aufbauender Test zur Messung von Abhängigkeiten (Chi-Quadrat) zeigt eine Interdependenz zwischen der Unternehmensgröße und der Gegebenheit, ob ein Unternehmen Lieferant bzw. Nicht-Lieferant des öffentlichen Sektors ist je größer ein Unternehmen, desto wahrscheinlicher ist es Lieferant der öffentlichen Hand. Lieferanten des öffentlichen Sektors widerlegen die eingangs formulierte Vermutung, dass der für die öffentliche Hand relevante Zuliefermarkt nicht wettbewerbsintensiv sein könnte. Vielmehr erscheint der Markt von der Anbieterstruktur her oligo- bzw. polypolistisch geprägt zu sein. Zudem stellt der öffentliche Sektor für die befragten Lieferanten nur einen Kunden neben anderen privatwirtschaftlichen Abnehmern dar. Damit scheint bei dieser Gruppe keine große Abhängigkeit von öffentlichen Aufträgen zu bestehen, d. h. Anbieter im öffentlichen Sektor diversifizieren relativ stark, um Dependenzen zu vermeiden. Dies kann auch in negativen Erfahrungen aus vergangenen Geschäftsbeziehungen mit der öffentlichen Hand begründet sein (siehe Abb. 2). Das Preisverhalten der Lieferanten des öffentlichen Sektors wird im Vergleich zu Angeboten für privatwirtschaftliche Kunden als gleich bzw. eher niedriger angegeben. Lediglich vier Prozent der Lieferanten behaupten, bei Aufträgen für den öffentlichen Sektor höhere Preise zu kalkulieren. Dabei reicht die Preisspanne für öffentliche Angebote gegenüber privatwirtschaftlichen von minus 30 bis plus 20 %. Aus Sicht der Gruppe der Lieferanten und Nicht- Lieferanten sind die Preise, die der öffentliche Sektor im Vergleich zu privatwirtschaftlichen Kunden zahlt, eher zu niedrig, wodurch ein aus Sicht der beschaffenden Institution funktionierendes Vergaberecht unterstellt wer- s u p p l y chain management I /10 Public Customer Attractiveness den kann. Zudem bezeichnen beide Gruppen den Verhandlungsspielraum bei Verträgen mit der öffentlichen Hand als rigide und die Anforderungen in Relation zu den bezahlten Preisen als eher hoch. Ein Aspekt, den beide Gruppen bei der Beteiligung an öffentlichen Ausschreibungen monieren, ist der hohe Zeitaufwand. Insgesamt bemängeln potenzielle Lieferanten damit v. a. den geringen Verhandlungs- spielraum sowie die Zeitintensität, wobei KMU u. U. mit dem Regelverfahren (öffentliche Ausschreibung bzw. offenes Verfahren) und dem Umsetzungsstand der elektronischen Unterstützung des Beschaffungsprozesses unzufrieden sind (Abb. 2). Im Hinblick auf die Zahlungsmodalitäten antworten Lieferanten und Nicht-Lieferanten neutral, beschreiben aber die Zusatzkosten für eine Beteiligung an öffentlichen Ausschreibungen als eher hoch. Die Vertragsgestaltung wird als eher nachteilig für den Lieferanten charakterisiert, jedoch scheint die Kommunikation und Zusammenarbeit mit öffentlichen Auftraggebern potenzielle Lieferanten nicht von der Gebotsabgabe bei öffentlichen Vergaben abzuhalten (Abb. 2). Mögen einzelne Punkte aus Sicht der Lieferanten eher negativ bewertet werden, kann zusammenfassend aus Sicht des Auftraggebers bzw. des öffentlichen Sektors durchaus eine wettbewerbliche und damit funktionierende öffentliche Auftragsvergabe attestiert werden. Ein Mittelwertvergleich der Angaben, die Lieferanten und Nicht-Lieferanten hinsichtlich Preise, Verhandlungsspielraum, Anforderungen, Zeitaufwand, Zahlungsmodalitäten, Zusatzkosten, Verträgen und Kommunikation bei der Zusammenarbeit mit öffentlichen Auftraggebern gemacht haben, zeigt nur einen signifikanten Unterschied (p < 0,1) zwischen den beiden Gruppen hinsichtlich des Verhandlungsspielraums. Offenbar werden Nicht-Lieferanten nur durch den zu geringen Verhandlungsspielraum von der Beteiligung an öffentlichen Vergaben abgehalten. Das Vergaberecht schränkt hingegen ganz bewusst den Verhandlungsspielraum bei der öffentlichen Auftragsvergabe ein, um Vergaben diskriminierungsfrei durchzuführen [GWB 97]. Um Einflüsse auf das Angebotsverhalten der Lieferanten für öffentliche Aufträge wie auch der Nicht-Lieferanten die r Abb. 2: Übersicht der Fragen und Antworten zu prüfen, wurden unterschiedliche Faktoren im Hinblick auf bestehende Abhängigkeiten mittels Regressionsanalyse untersucht (Abb. 3). Dabei zeigt sich, dass der Beschaffungsprozess selbst nur zu sieben Prozent das Angebotsverhalten erklärt (R² = 0,073). Folglich wirken andere Faktoren deutlich stärker auf die Bereitschaft potenzieller Lieferanten, für öffentliche Aufträge zu bieten. In diesem Zusammenhang können z. B. Kostenstrukturen der Anbieter oder Bedarfsspezifikationen durch ausschreibende Vergabestellen das Angebotsverhalten von Lieferanten beeinflussen. Es wird deutlich, dass eine verstärkte Akzentuierung der untersuchten Faktoren welche sich ja wesentlich auf den Vergabeprozess im engeren Sinne konzentrieren - durch öffentliche Beschaffer kaum die Anzahl der eingehenden Angebote erhöhen kann. Einen schwachen (β = 0,196), aber signifikanten (p < 0,05) Einlfuss auf das Angebotsverhalten von Lieferanten hat der geringe Verhandlungsspielraum bei öffentlichen Vergaben. Dieser enge Verhandlungsspielraum wird jedoch durch das Vergaberecht vorgegeben. Offensichtlich liegen die wesentlichen, das Bieterverhalten beeinflussenden Faktoren außerhalb des sehr engen Vergabeprozesses, also z. B. bei der strategischen Bedarfsfest- 10 s u p p l y chain management I / 201411 Public Customer Attractiveness stellung und der Definition von Leistungskriterien. Diese strategischen Aufgaben sind jedoch vergaberechtlich nicht eingeschränkt (z. B. Bedarfsbestimmungsrecht des Auftraggebers [Noelle/Rogmanns 2002]) und bieten daher wesentliche Ansatzpunkte für eine Erhöhung der PCA. Zu Beginn dieses Abschnitts konnte mittels Chi-Quadrat- Test eine Abhängigkeit identifiziert werden zwischen dem Faktor Unternehmensgröße und der Gegebenheit, ob ein Unternehmen den öffentlichen Sektor beliefert oder nicht. Abhängigkeiten von öffentlichen Aufträgen können insbesondere auch in der Gruppe der bietenden Unternehmen existieren und somit auch Einfluss auf deren Preisverhalten nehmen. Entsprechend wurden die Faktoren Marktmacht, Investitionstätigkeit und Reibungen in Geschäftsbeziehungen mit Hilfe einer Regressionsanalyse untersucht (Abb. 4). Dabei zeigt sich, dass Marktseitenverhältnisse (Kunden- oder Lieferantenmacht) in Bezug auf die angebotenen Preise keine Rolle spielen. Ferner übt die Reibungslosigkeit von Geschäftsbeziehungen keinen signifikanten Einfluss auf das Preisverhalten von Lieferanten aus. Einzig lieferantenseitige Investitionen im Geschäftsbereich für öffentliche Kunden haben einen signifikanten (p < 0,05), aber moderaten (β = 0,382) Einfluss auf die angebotenen Preise. Insgesamt kann das Preisverhalten von Abb. 3: Einflussfaktoren auf das Angebotsverhalten potenzieller Lieferanten des öffentlichen Sektors m Abb. 4: Einflussfaktoren auf das Preisverhalten von Lieferanten des öffentlichen Sektors Lieferanten nur zu ca. acht Prozent über die abgefragen Faktoren erklärt werden (R² = 0,078). Damit erscheinen lieferanteninterne Kriterien wie bspw. Unternehmens-, Kostenstruktur oder Ressourcenausstattung bedeutungsvoller in Bezug auf das Preisverhalten von Lieferanten als unternehmensexterne Faktoren. Der Angebotspreis ist also weniger durch den Vergabeprozess beeinflusst, sondern durch die im Rahmen der Bedarfsentstehung definierten Leistungsanforderungen des Auftraggebers und ihre Kompatibilität mit den Kostenstrukturen des Lieferanten. Ist der Auftraggeber bereit, auf gewisse Leistungskompnenten zu verzichten, kann er damit die Preise langfristig deutlich stärker beeinflussen (Anpassung der Bedarfsstrukturen des öffentlichen Sektors an die Kostenstrukturen der Lieferanten). Zusammenfassung der Ergebnisse und Handlungsempfehlungen Insgesamt lässt sich feststellen, dass die öffentliche Auftragsvergabe von potenziellen Bietern akzeptiert wird, d. h. von Lieferanten wie auch von Nicht-Lieferanten des öffentlichen Sektors. Zwar monieren Anbieter bei Vergaben den geringen Verhandlungsspielraum, den die öffentliche Hand zulässt, vergaberechtlich ist dies jedoch so intendiert. Kriterien wie Anforderungen an Lieferanten, Zeitaufwand oder Zusatzkosten im Rahmen der Beteiligung an Vergaben zeigen, dass die öffentliche Beschaffung und das Vergaberecht in Deutschland gleichermaßen funktionieren. Wie sich an der geringen durchschnittlichen Zahl eingehender Angebote messen lässt, gelingt jedoch die Wettbewerbsförderung bislang nicht optimal. Die Ergebnisse zeigen, dass sich eine Beeinflussung unternehmensexterner Faktoren wie z. B. mittels Marktregulierungen durch die öffentliche Hand kaum auf ein erhöhtes Angebotsverhalten auswirkt. Vielmehr erfordert die Steigerung der Attraktivität des öffentlichen Sektors als Kunde von KMU eine Optimierung von Bedarfsstrategien und Bedarfsmanagement der öffentlichen Hand im Sinne eines strategischen Einkaufs. Dabei ist das freie Bedarfsbestimmungsrecht öffentlicher Auftraggeber weitgehend unstrittig. Der postulierte Wandel von der Vergabe hin zum strategischen, s u p p l y chain management I /12 Public Customer Attractiveness auf langfristige Erfolgspotenziale zielenden öffentlichen Beschaffungsmanagement wird einerseits in der immensen Hebelwirkung möglicher Einsparungen deutlich. Andererseits sollte ein Wandel hin zum strategischen öffentlichen Beschaffungsmanagement mit einer Berücksichtigung der eigentlichen Vergabe vor- bzw. nachgelagerten Phasen im Einkaufsprozess verbunden sein. Bislang wird der Beschaffungsvergabe die meiste Aufmerksamkeit zuteil, ihre inhaltliche Ausgestaltung wird akribisch durch das Vergaberecht determiniert. Ergänzend lässt sich der öffentliche Einkaufsprozess in seiner idealtypischen Ausprägung durch die der Vergabe vorgelagerte Phase der Bedarfsfeststellung bzw. der daran anschließenden Phase der Beschaffungsabwicklung beschreiben. Wesentlicher strategischer Handlungsspielraum und somit Einsparpotenziale liegen für den Beschaffer insbesondere in den vor- und nachgelagerten Prozessschritten: Im Rahmen der Bedarfsfeststellung werden die wesentlichen Kostenbestandteile determiniert. Hier können echte Innovationen zum Einsatz kommen. Statt einer klassischen Vergabe kann an dieser Stelle exemplarisch auch die Nutzung von Lieferanten-Know-how, z. B. mittels vorkommerzieller Auftragsvergabe, wettbewerblicher Dialog oder Nutzung von Public Private Partnership-Initiativen, zum Einsatz kommen. Die Beschaffung wäre hier also Impulsgeber für neue Lösungsangebote. In der Beschaffungsabwicklung sind die Beschaffungslogistik, die Einhaltung von Rahmenverträgen und die elektronische Bestellung wesentliche strukturelle Handlungsmöglichkeiten zur effizienteren und kostengünstigeren öffentlichen Beschaffung. Zudem kann eine verstärkte elektronische Unterstützung des öffentlichen Beschaffungsprozesses Zeit und Kosteneinsparungen für potenzielle Bieter bewirken und damit zur Attraktivitätssteigerung des öffentlichen Sektors aus der Sicht von KMU beitragen. Literatur n DB, Geschäftsbericht 2012 (2013), unter: deutschebahn.com/file/ /data/2012_gb_dbkonzern. pdf (zugegriffen am ). n Ellegaard, C., Johanen, J., Dreijer, A., Managing industrial buyer-supplier relations: the case of attractiveness, in: Integrated Manufacturing Systems, 14. Jg. (2003), H. 4, S n Erridge, A., Nondi, R., Public procurement, competition and partnership, in: European Journal of Purchasing and Supply Management, 1. Jg. (1994), H. 3, S n EU, Richtlinien 2004/17/EG des Europäischen Parlaments und des Rates vom 31. März 2004 zur Koordinierung der Zuschlagserteilung durch Auftraggeber im Bereich der Wasser-, Energie und Verkehrsversorgung sowie der Postdienste (2004a), unter: eu/lexuriserv/lexuriserv.do?uri=oj:l:2004:134:0001:01 13:de:PDF (zugegriffen am ). n EU, Richtlinie 2004/18/EG des Europäischen Parlaments und des Rates vom 31. März 2004 über die Koordinierung der Verfahren zur Vergabe öffentlicher Bauaufträge, Lieferaufträge und Dienstleistungsaufträge (2004b), unter: do?uri=oj:l:2004:134:0114:0240:de:pdf (zugegriffen am ). n EU, Proposal for a directive of the European Parliament and of the Council on public procurement (2014), unter: cont/201401/ att77946/ att77946en. pdf (zugegriffen am ). n Europäische Gemeinschaft, Die neue KMU-Definition: Benutzerhandbuch und Mustererklärung(2006), unter: sme_definition/sme_user_guide_de.pdf (zugegriffen am ). n Europäische Kommission, Interpretierende Mitteilung der Kommission über das auf das Öffentliche Auftragswesen anwendbare Gemeinschaftsrecht und die Möglichkeiten zur Berücksichtigung von Umweltbelangen bei der Vergabe öffentlicher Aufträge (2001), unter: eltbelange,property=pdf,bereich=bmwi2012,sprache=de,r wb=true.pdf (zugegriffen am ). n European Commission, Public Procurement Indicators 2011 (2012), unter: publicprocurement/docs/modernising_rules/publicprocurement-indicators-2011_en.pdf (zugegriffen am ). n Destatis, Anteile kleiner und mittlerer Unternehmen an ausgewählten Merkmalen (2010), unter: https://www. destatis.de/de/zahlenfakten/gesamtwirtschaftumwelt/ UnternehmenHandwerk/KleineMittlereUnternehmen- Mittelstand/Tabellen/Insgesamt.html (zugegriffen am ). n Ganesan, S., Determinants of long-term orientation in buyer-seller relationships, in: Journal of Marketing, 58. 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Aufl., Berlin n PwC, London Economics, Ecorys, Public procurement in Europe: Cost and effectiveness, a study on procurement regulation, prepared for the European Commission, s u p p l y chain management I / 201413 Public Customer Attractiveness n Schiele, H., Veldman, J., Hüttinger, L., Supplier innovativeness and supplier pricing: the role of preferred customer status, in: International Journal of Innovation Management, 15. Jg. (2011), H. 1, S n Schiele, H., Calvi, R., Gibbert, M., Customer attractiveness, supplier satisfaction and preferred customer status: Introduction, definitions and an overarching framework, in: Industrial Marketing Management, 48. Jg. (2012), H. 8, S n Wegweiser, Einkäufer Staat als Innovationstreiber: Entwicklungspotenziale und Handlungsnotwendigkeiten für eine innovativere Beschaffung im öffentlichen Auftragswesen Deutschlands, Abschlussbericht, Berlin Summary Public authorities such as (at least partially) the Deutsche Bahn AG actually face low numbers of received offers in public tenders (national and EU-wide); a study on behalf of the European Commission identified 5.4 offers per public tender on average. Our inquiry, which is based on 179 interviews of potential suppliers of the public sector, shows that offers directed to the public sector do not differ from offers for industrial customers. Potential vendors of the public sector criticize the high amount of additional costs for public tendering and the corresponding high efforts in comparison to a low revenue (probability). Further, we disclose that the quotation behavior of suppliers is only determined through a rate of seven percent by the public procurement process. Consequently, differences between the public tendering procedure and the industrial procurement process do not fundamentally influence the quotation behavior of suppliers. In terms of a strategic public supply management and in order to stimulate prices in the long run an adjustment of public sector s need structures to cost structures of their suppliers is necessary. Verfasser PROF. DR. MICHAEL EßIG, Jahrgang 1968, ist Inhaber des Lehrstuhls für Allgemeine Betriebswirtschaftslehre, insb. Materialwirtschaft & Distribution, sowie Direktor des Forschungszentrums für Recht und Management öffentlicher Beschaffung der Universität der Bundeswehr München mit Forschungsschwerpunkten in industrieller, öffentlicher und Verteidigungsbeschaffung. DR. MARKUS AMANN, Jahrgang 1976, ist Post- Doc am Lehrstuhl für Allgemeine Betriebswirtschaftslehre, insb. Materialwirtschaft & Distribution, sowie Geschäftsführer des Forschungszentrums für Recht und Management öffentlicher Beschaffung der Universität der Bundeswehr München mit Forschungsschwerpunkten in industrieller und öffentlicher Beschaffung. Spezialschmierstoffe für reibungslose Abläufe auf der Schiene. Sie möchten, dass Ihre Weichen zuverlässig ihren Dienst tun, und das bei langen Nachschmierintervallen? Sie suchen Fette, denen klirrende Kälte ebenso wenig anhaben kann wie tropische Hitze? Sie wollen die Umweltbelastung mit Hilfe von biologisch leicht abbaubaren Schmierstoffen verringern? Bewährte Spezialschmierstoffe von Klüber Lubrication tragen zu einem zuverlässigen, reibungslosen Ablauf des Schienenverkehrs bei und sparen durch längere Schmierintervalle und Bauteillebensdauer bares Geld. Fragen Sie uns, unsere Spezialisten freuen sich darauf, Sie zu beraten. your global specialist s u p p l y chain management I /14 15 Zugmanagement Optimierung des taktisch-operativen Zugmanagements in Bahnanlagen Prof. Dr. Martin Josef Geiger, Sandra Huber, Dr. Sebastian Langton, Marius Leschik, Christian Lindorf, Prof. Dr. Ulrich Tüshaus, Helmut-Schmidt-Universität, Universität der Bundeswehr Hamburg Zusammenfassung Infrastrukturelle Erweiterungen existierender Bahnanlagen sind mit typischerweise hohen Investitionskosten verbunden. Demgegenüber stellen moderne Methoden der Mathematischen Optimierung eine vergleichsweise budgetschonende Alternative zur Verbesserung des laufenden Zugbetriebs dar. Der vorliegende Beitrag beschäftigt sich mit derartigen neueren Ansätzen. Konkret untersuchen wir das im Rahmen des EURO/ROADEF Challenge 2014 vorgestellte Planungsproblem der französischen Bahn SNCF. In dessen Kontext sind Zugkonvois auf Abfahrten zuzuordnen, und ein detaillierter Ablaufplan ist zu erstellen. Letzterer umfasst notwendige (Ent-)Kopplungsvorgänge einzelner Zugelemente und alle resultierenden Ressourcenbelegungen, etwa der Wartungs- und Parkbereiche des Bahnsystems. Für das Problem stellen wir einen Planungs- und Optimierungsansatz vor, welcher den taktisch-operativen Einsatz in wenigen Sekunden optimiert und eine grafische Komponente für die detaillierte Darstellung der berechneten Abläufe beinhaltet. Auf Basis unserer umfassenden numerischen Untersuchungen lässt sich dem Ansatz ein hohes Einsatzpotenzial für derartige praktische Problemstellungen attestieren. Effiziente Ressourcenplanung im Bahnverkehr Überlastung und Schwierigkeiten beim Ausbau von Bahnanlagen Mit der prognostizierten Steigerung des Eisenbahnverkehrsaufkommens werden, neben den Nah- und Fernverkehrsstrecken, vor allem die Verkehrsknotenpunkte in den Ballungsgebieten stärker belastet [BMVI 2007]. Um diese Mehrbelastung [DB AG 2013] zu bewältigen, gibt es im Wesentlichen zwei Möglichkeiten: den Ausbau des Schienennetzes oder die verbesserte Ressourcennutzung der bereits bestehenden Infrastruktur [Corman et al. 2010]. Bauliche Erweiterungen sind zeit- und kostenintensiv. Die DB Netz AG erklärte im November 2010, dass trotz einer baldigen Überlastung des Hauptbahnhofes in Hamburg eine kapazitative Ausweitung nicht vor 2017 durchgeführt wird [BNetzA 2011]. Darüber hinaus bergen Infrastrukturprojekte oft politisches und gesellschaftliches Konfliktpotenzial, wie z. B. das Großprojekt Stuttgart 21 zeigt [Brettschneider/Schuster 2013]. Software stellt eine Möglichkeit dar, die Verkehrsplanung effizienter zu gestalten, d. h. die Anzahl der abgefertigten Züge im System zu erhöhen. Die Unterstützung durch Software stellt eine Möglichkeit dar, die Verkehrsplanung effizienter zu gestalten, d. h. die Anzahl der abgefertigten Züge im bestehenden System zu erhöhen. Durch einen Kostenvergleich zwischen Softwarelösung und Erweiterung des Streckennetzes muss das Bahnunternehmen analysieren, welche Lösung die günstigere Variante ist. Da Politik und Gesellschaft bei internen Effizienzsteigerungen nicht einbezogen werden müssen, ist hier eine schnelle Umsetzung derartiger Lösungen möglich. Sicherung der Wettbewerbsfähigkeit Abgesehen von den zuvor beschriebenen Herausforderungen stellt die Sicherung der Wettbewerbsfähigkeit einen weiteren Aspekt dar, den ein Bahnunternehmen zukünftig berücksichtigen muss. Aufgrund der Liberalisierung des Fern- und Schienenverkehrs muss dieses versuchen, die jetzigen und die zukünftigen Zugreisenden an die Bahn zu binden. Dafür müssen die durch eine effiziente Ressourcennutzung möglichen Kosteneinsparungen an die Kunden weitergegeben werden. Dass dies auch zukünftig von Bedeutung sein wird, ist durch den Wettbewerb um die potenziellen Passagiere begründet; zum Beispiel werden bereits jetzt 5100 Fahrten pro Woche durch Fernbusse bedient [IGES 2013]. s u p p l y chain management I /16 Zugmanagement Planungsansatz Problemstellung Das betrachtete Planungsszenario beschreibt eine Problemstellung im Kontext des taktisch-operativen Managements von Personenzügen. Die Aufgabe besteht darin, eine unter verschiedenen Zielsetzungen optimierte Planung in Bahnanlagen zu realisieren. Hierbei müssen betrachteten Zügen geeignete Abfahrtstermine, Bahnsteiggleise sowie Park-, Wartungs- und Rangierprozesse zugeordnet werden. Elemente der zu planenden Systeme Ankommende und abfahrende Züge in unterschiedlich gestalteten Bahnanlagen stellen die zu planenden Systemelemente des Optimierungsproblems dar. Der infrastrukturell-statische Aufbau einer solchen Bahnanlage kann anhand eines konkreten Beispiels veranschaulicht werden (Abb. 1). Neben den statischen Ressourcen stellen die Züge dynamische Systemelemente einer Bahnanlage dar. Beide Gruppen lassen sich wie folgt skizzieren. n Insgesamt können fünf Ressourcentypen unterschieden werden (Abb. 1): Passagierbahnhof zum Zwecke des Zu- und Aussteigens der Fahrgäste, Abstellgleise und Rangierbahnhöfe, bestehend aus einzelnen bzw. mehreren Gleisspuren zum Zwecke des Parkens/Rangierens von Zügen, Wartungsbereiche für Instandhaltungsprozesse und Übergangsbereiche, d. h. Fahrgleise und Weichensysteme als Verbindungen zwischen den anderen Ressourcen. n Im System befindliche Züge können als Einzelzug oder Konvoi auftreten. Eine wichtige Eigenschaft ist dabei die jeweilige Zugkategorie, die sich über charakteristische Merkmale ergibt, wie die Zuglänge und die maximal erlaubten Wartungsabstände. Planungsvorgaben und -restriktionen Die vielfältigen Nebenbedingungen des Planungsproblems umfassen insgesamt 26 Einzelaspekte und lassen sich grob in die drei folgenden Bereiche untergliedern [ROA- DEF 2013]: n Aktivitäten und Abläufe im System, z. B. Regeln zu Einfahrten/Ausfahrten von Zügen und deren Übergängen zwischen den Ressourcen, Koppelungs-/Entkoppelungsvorgängen und -dauern. n Zuordnung von Zügen auf Abfahrten, z. B. Einhaltung von erforderlichen Wartungseigenschaften abfahrender Züge, Kompatibilitätsvorgaben zwischen Zugkategorien und Abfahrten. n Nutzung von Ressourcen, z. B. Beachtung von limitierten Kapazitäten/Längen der Ressourcen, Kompatibilitätsaspekten zwischen Zügen und Ressourcen. Planungszielsetzungen Zur Messung des Zielerreichungsgrades zulässiger Lösungen ist eine Zielfunktion Ϝ vorgegeben, die sich wiederum in drei, mit absteigender Relevanz geordnete, Abb. 1: Exemplarische Bahnanlage [ROADEF 2013] 16 s u p p l y chain management I / 201417 Zugmanagement Einzelzielsetzungen Ϝ 1, Ϝ 2 und Ϝ 3 untergliedert (Abb. 2). Die Lösungsevaluation lässt sich somit als multikriteriell-lexikographischer Bewertungsansatz interpretieren [ROADEF 2013]. Zielfunktion Ϝ 1: Minimierung der Anzahl nicht bedienter Abfahrten Zielfunktion Ϝ 2: Minimierung von konfliktären Zugbewegungen und Überlastungen in Übergangsbereichen (Track Groups)/ Abstellgleisen (Yards) Zielfunktion Ϝ 3: Minimierung der operationalen Kosten im System n Nicht genutzte Restlaufzeiten der Züge bis zur nächsten Wartung n Kosten für das Koppeln und Entkoppeln von Zügen n Abweichungen von der idealen Belegungszeit der Bahnsteiggleise durch die Züge n Nicht eingehaltene Zuweisungen bestimmter Bahnsteiggleise/Züge auf bestimmte Ankünfte/ Abfahrten Abb. 2: Zielformulierungen des Planungsproblems Mathematische Optimierung zur Problemlösung Vor diesem Hintergrund erklärt sich, warum in Bereichen wie diesen seit langem Verfahren der Mathematischen Optimierung eingesetzt werden. In einem Übersichtsartikel [Huisman et al. 2010] klassifizieren die Autoren die Planungsprobleme im Personenverkehr von Eisenbahnen nach dem jeweiligen Planungshorizont (strategisch, taktisch, operativ, kurzfristig) sowie nach den netzweiten bzw. lokal begrenzten Auswirkungen des Problems. Für die verschiedenen Aufgaben beschreiben sie jeweils die Problemstellung sowie die damit verbundene Zielsetzung genauer und stellen hierzu geeignete mathematische Modelle sowie ausgewählte Lösungsansätze vor. Die hier betrachtete Aufgabe, also die Festlegung von Fahrten durch ein Bahnhofsgelände und die Planung von Rangiervorgängen, wird den lokalen Planungsproblemen und je nach Detaillierungsgrad vorwiegend der operativen Ebene zugerechnet. Die erste Teilaufgabe die günstigste Streckenführung bei einem vorgegebenen Zeitplan von Ankünften und Abfahrten, einer konkreten Infrastruktur des Bahnhofs und gewissen Sicherheitsbestimmungen kann als mathematisches Optimierungsmodell formuliert werden. Ein leistungsfähiger Lösungsansatz dazu wurde beispielsweise von Zwanefeld et al. [1996] entwickelt, der auf der vorherigen Identifikation von dominanten Lösungen (Preprocessing) beruht und im weiteren Verlauf dem Modell zusätzliche Restriktionen nur nach Bedarf hinzufügt (Branch-and- Cut-Verfahren). Damit konnten reale Probleme in weniger als einer Minute gelöst werden. Die zweite Teilaufgabe baut darauf auf: Hier besteht die Zielsetzung vereinfacht darin, Zusammensetzungen und Standplätze von Zügen so zu wählen, dass unter Berücksichtung der Infrastruktur des Bahnhofsgeländes die betrieblichen Anforderungen (Fahrplan, Streckenführung) möglichst günstig erfüllt werden (etwa mit einer geringen Zahl an Rangiervorgängen). Aufgrund der Komplexität der Problemstellung schlagen Lentink et al. [2003] eine Vorgehensweise in vier Schritten vor: Zuordnung von ankommenden zu abfahrenden Zügen, Schätzen der Kosten der Streckenführung, Abstellen der Züge und schließlich die Festlegung der Streckenführung. Für diese vier Schritte werden unterschiedliche Optimierungsmodelle und -verfahren eingesetzt, so z. B. eine Modellierung als Zuordnungsproblem (Schritt 1) und Lösung mittels Ganzzahliger Optimierung, Kostenschätzungen mittels Verfahren zur Bestimmung kürzester Wege (Schritt 2, Schritt 4) sowie die Modellierung als Mengenzerlegungsproblem und dessen Lösung mittels Spaltengenerierung (Schritt 3). Auch hier können realitätsnahe Ergebnisse in angemessener Zeit erzielt werden [Freiling 2005]. Es existiert eine Vielzahl anderer Beispiele für einen erfolgreichen Einsatz der Mathematischen Optimierung zu weiteren praxisrelevanten Problemstellungen des Eisenbahnbetriebs [Geraets 2007]. Welche Erlössteigerungen damit für ein Bahnunternehmen möglich sind, zeigt eindrucksvoll der Bericht von Kroon et al. [2005]. Dies unterstreicht, dass derartige Optimierungsmethoden bereits heute vielfältig und mit großem Erfolg in der Praxis eingesetzt werden. Lösungsansatz und Implementierung Für die Lösung des vorgestellten Problems wurde hier ein zweistufiger Ansatz gewählt. In Schritt 1 (Abb. 3) zunächst ein zulässiger Bewegungsplan für einfahrende Konvois erstellt. Unabhängig von und noch vor der Optimierung weiterer Aspekte ist so ein störungsfreies Management der ankommenden Züge sichergestellt. In den sich anschließenden Schritten 2a c erfolgt die Optimierung der Zugzuordnungen, einschließlich der Lösung der damit verbundenen Ressourcenmanagementund Ablaufplanungsprobleme. Die Teilaspekte a c sind hierbei im Sinne einer rückgekoppelten Stufenplanung geordnet, wodurch bei erkannten Planungsdefiziten einer untergeordneten Stufe die vorgelagerte revidiert werden kann. Dies ist auch notwendig: Wenngleich die Zuordnungsplanung 2a die für den Anwendungsfall relevanten Aspekte bestmöglich berücksichtigt, so muss doch eine detaillierte Feinplanung (Scheduling, Routing) durchgeführt werden, da nur so Unzulässigkeiten (Deadlocks, Ressourcenüberlastungen, propagierende Verzögerungen, Blocking auf Gleisen und in Gleissystemen) detektiert und durch eine Revision der Zuordnungen beseitigt werden können. s u p p l y chain management I /18 Zugmanagement Abb. 3: Lösungsansatz und eingesetzte Methoden Eine Visualisierung der Planungsergebnisse bzw. der detaillierten Zugbewegungen ist unter Einsatz einer eigens entwickelten grafischen Komponente möglich (Abb. 4). Die entsprechenden Elemente des Zugsystems sind hierbei entsprechend ihres Typs farblich hervorgehoben. Zugbewegungen werden in einer weiteren dynamischen Ansicht durch sich im System bewegende Zugnummern aufgezeigt. Der Visualisierung kommt in der Kommunikation der Ergebnisse an einen menschlichen Planer eine wichtige Bedeutung zu, indem alle detaillierten Ressourcenbelegungen sekundengenau nachverfolgt und so ein realistisches Bild der möglichen Abläufe aufgezeigt werden kann. Methodeneinsatz Unser Lösungskonzept implementiert zahlreiche leistungsstarke Methoden (Abb. 3). Zunächst kann durch Constraint Programming die Menge der möglichen Zuordnungen Züge Abfahrten bzw. Züge Ressourcen eingeschränkt werden. Hierauf aufbauend erfolgt die mehrkriterielle Bewertung und Auswahl des passenden Zuges je Abfahrt, mit den wichtigen Kriterien 1. der Wiederverwendbarkeit jetzt ausfahrender, aber später zurückkehrender Züge, 2. der Schlupfzeit zwischen Ankunft und Abfahrt und 3. des spezifischen Wartungsaufwandes einer Zuordnung Zug Abfahrt. Das detaillierte Ressourcenmanagement einschließlich der Ablaufplanung/des Routing wird unter Einsatz heuristischer Verfahren vorgenommen. Diese nehmen (Re-) Allokationen der Züge zu den einzelnen Ressourcen vor, spielen Reihenfolgeentscheidungen durch und versuchen so, eine schrittweise besser werdende Lösung des auch aus komplexitätstheoretischer Sicht schweren Routen-/Ablaufplanungsproblems zu finden. Ein für den Anwendungsfall probates Abbruchkriterium ist hierbei eine kleine maximale Anzahl Iterationen: Der Rechenaufwand kann hierdurch auf einen praxisnahen Umfang beschränkt werden. Simulationsergebnisse Eine experimentelle Untersuchung der Leistungsfähigkeit des Lösungsansatzes wurde anhand der SNCF-Daten- Abb. 4: Grafische Komponente 18 s u p p l y chain management I / 201419 Zugmanagement sätze des EURO/ROADEF 2014 Challenge durchgeführt. Ein lediglich durchschnittlicher Plan deckt bereits 97,7% aller Abfahrten ab (durchschnittlicher Wert über alle Instanzen mit z. T. >2000 Zügen, Rechenzeit <2 Sekunden). Eine wiederholte Durchführung des Planungslaufs steigert diesen bereits sehr guten Wert weiter auf über 98,3 % (600s Rechenzeit), ein Wert, der derzeit klar auf dem zweiten Platz des Challenge rangiert (Sprint-Phase des Wettbewerbs, Dez. 2013). Der mehrkriteriellen Auswahlregel (Zug Abfahrt) kommt eine besondere Bedeutung bei der Erklärung der erlangten Ergebnisse zu. Eine vergleichende Betrachtung mit alternativen Zuordnungsregeln zeigte, dass insbesondere die Berücksichtigung der späteren Verwendbarkeit ausfahrender Züge die Resultate für die SNCF-Datensätze signifikant beeinflusst. Schlussbetrachtung Unsere Untersuchungen zeigen, dass, unter Einsatz moderner Methoden des Operations Research, komplexe operativ-taktische Planungsprobleme des Bahnbetriebs gelöst werden können. In diesem Problemkontext haben wir eine exemplarische Applikation für die SNCF-Datensätze des ROADEF Challenge 2014 implementiert und erfolgreich getestet. Offenkundig bergen derartige Optimierungsansätze ein erhebliches Effizienzsteigerungspotential, insbesondere im direkten Vergleich mit kostenintensiven infrastrukturellen Maßnahmen. Auch ist ein Transfer auf ähnliche Problemstellungen leicht möglich. Literatur n BMVI, Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur, Prognose der deutschlandweiten Verkehrsverflechtungen 2025, München u. a Unter Einsatz moderner Methoden des Operations Research können komplexe operativ-taktische Planungsprobleme des Bahnbetriebs gelöst werden können. n BNetzA, Bundesnetzagentur für Elektrizität, Gas, Telekommunikation, Post und Eisenbahnen, Tätigkeitsbericht 2011 Eisenbahnen, Bonn n Brettschneider, F., Schuster, W., Stuttgart 21 Ein Großprojekt zwischen Protest und Akzeptanz, Wiesbaden n Corman et al., A tabu search algorithm for rerouting trains during rail operations, in: Transportation Research Part B, Jg. 44 (2010), H. 1, S n DB AG, DB2020 Unser Kompass auch in schwierigen Zeiten Halbjahres-Pressekonferenz 2013 (2013), unter: ( ). n Freling et al., Shunting of passenger train units in a railway station, in: Transportation Science, Jg. 39 (2005), H. 2, S n Geraets et al. (eds.), Algorithmic Methods for Railway Optimization, volume 4359 of Lecture Notes in Computer Science, Berlin, Heidelberg Rail Networks And Trains Count On Electrical Connectivity. That s Why the World s Leading Rail Suppliers Count on TE Connectivity. TE Connectivity is a leading global supplier of products used in electrified rail systems for trackside, overhead lines and rolling stock applications. TE s Rail and Energy divisions work as a cohesive unit to provide expert innovative solutions to tackle demanding rail conditions, from low to high voltage across a broad product portfolio. s u p p l y chain management I /20 Zugmanagement n Huisman et al., Operations research in passenger railway transportation, in: Statistica Neerlandica, Jg. 59 (2005), H. 4, S n IGES Institut, Ein Jahr Marktöffnung: Angebot an Städte-Fernbuslinien verdoppelt (2013), unter: iges.de ( ). n Kroon et al., The new Dutch timetable: The OR revolution, in: Interfaces, Jg. 39 (2009), H. 1, S n Lentink et al., Applying Operations Research techniques to planning of train shunting, Erasmus University Rotterdam, Tech. rept. ERS LIS, Rotterdam n ROADEF, ROADEF/EURO 2014 Challenge, Trains don t vanish! Rolling stock unit management on railway sites (2013), auf files/challenge_sujet_ pdf (zugegriffen am ). n Zwaneveld et al., Routing trains through railway stations: model formulation and algorithms, in: Transportation Science, Jg. 30 (1996), H. 3, S Summary The article describes the recent outcomes of our work on the EURO/ROADEF Challenge 2014 problem, which consists in the routing/ scheduling of trains through a network of resources. Especially the scheduling part is of high complexity, as it includes a vast number of difficult shunting, maintenance, and parking operations, as well as a large set of side constraints. After carefully reviewing the potential and practical relevance of modern mathematical programming approaches to the field of railway operations, the article introduces our solution approach. Our ideas combine techniques from Constraint Programming, and employ a multi-attributive decision rule that assigns trains to departures. On a lower level, a detailed scheduling of the convoys is done by heuristic methods. Besides computing solutions for a given dataset, a graphical visualization is available that allows an in-depth analysis of the routing/ scheduling of trains and convoys. Experimental investigations reveal that the proposed concept is highly applicable to 21st century railway planning problems, as we have been able to obtain competitive results on the SNCFinstances. Verfasser MARTIN JOSEF GEIGER, Jahrgang 1973, ist Inhaber des Lehrstuhls für Betriebswirtschaftslehre, insbesondere Logistik-Management der Helmut-Schmidt-Universität, Universität der Bundeswehr Hamburg. SANDRA HUBER, Jahrgang 1986, ist wissenschaftliche Mitarbeiterin am Lehrstuhl für Betriebswirtschaftslehre, insbesondere Logistik-Management der Helmut-Schmidt-Universität, Universität der Bundeswehr Hamburg. SEBASTIAN LANGTON, Jahrgang 1980, ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl für Betriebswirtschaftslehre, insbesondere Logistik-Management der Helmut-Schmidt-Universität, Universität der Bundeswehr Hamburg. MARIUS LESCHIK, Jahrgang 1989, ist studentische Hilfskraft am Lehrstuhl für Betriebswirtschafts lehre, insbesondere Logistik-Management der Helmut- Schmidt -Universität, Universität der Bundeswehr Hamburg. CHRISTIAN LINDORF, Jahrgang 1990, ist studentische Hilfskraft am Lehrstuhl für Betriebswirtschaftslehre, insbesondere Logistik-Management der Helmut- Schmidt-Universität, Universität der Bundeswehr Hamburg. ULRICH TÜSHAUS, Jahrgang 1950, ist Inhaber des Lehrstuhls für Betriebswirtschaftslehre, insbesondere Operations Research, der Helmut-Schmidt-Universität, Universität der Bundeswehr Hamburg. TM Jahresabonnement (3 Ausgaben) E 78, pro Jahr (Inland) (Studenten E 25, ) E 88, pro Jahr (Ausland) (Studenten E 35, ) Ältere Jahrgänge sind online erhältlich unter: IPM GmbH Donarweg Hannover Tel s u p p l y chain management I / Mehr anzeigen
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