Leercontainerfahrten Die Containerlogistik wird effizienter – und „grüner“

Autor / Redakteur: Jörg Schepers und Patrick Briest / Dipl.-Betriebswirt (FH) Bernd Maienschein

Den Anblick bunter Containerwürfel mit Logos aus der ganzen Welt kennt man von Güterwagen, Rangierbahnhöfen und vor allem von Containerschiffen. Spätestens bei einem Blick auf große Häfen wie Hamburg oder Rotterdam wird einem klar, wie kompliziert die Logistik sein muss, die hinter dieser weltumspannenden Frachtschifffahrt steht.

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Leercontainerfahrten, hoher Treibstoffverbrauch und die Pünktlichkeit stellen Herausforderungen in der weltweiten Frachtschifffahrt dar.
Leercontainerfahrten, hoher Treibstoffverbrauch und die Pünktlichkeit stellen Herausforderungen in der weltweiten Frachtschifffahrt dar.
(Bild: Hapag-Lloyd)

Mit einer Flotte von 234 modernen Containerschiffen ist Hapag-Lloyd eine der weltweit größten Linienreedereien. Der Branchenriese mit etwa 13.200 Mitarbeitern in 129 Ländern ging aus zwei Unternehmen hervor: aus der 1847 von Reedern und Kaufleuten gegründeten Hamburg-Amerikanischen Packetfahrt-Actien-Gesellschaft, kurz Hapag, und dem 1857 in Bremen gegründeten Norddeutschen Lloyd. Heute verfügt das börsennotierte Unternehmen über einen Containerbestand von rund 2,7 Millionen TEU. Diese nehmen in weltweit 121 Liniendiensten und mehr als 600 Häfen auf allen Kontinenten Fracht auf.

Herausforderung: kostspielige Fahrten von Leercontainern

Die moderne, weltumspannende Containerschifffahrt braucht eine ausgereifte Logistik. Spätestens bei einem Blick auf große Häfen wie Hamburg oder Rotterdam wird klar, wie komplex die Vorgänge im Hintergrund sein müssen. Und nicht alle Dinge, mit denen sich Logistik- und Reedereimitarbeiter beschäftigen, sind offensichtlich. Neben Herausforderungen wie der Senkung des Treibstoffverbrauchs und Pünktlichkeit im Frachtverkehr sind Leercontainerfahrten ein Sorgenkind. Denn geleerte Container, die beispielsweise mit Fracht von Rio de Janeiro nach Antwerpen oder Shanghai nach Los Angeles gefahren sind, können nicht einfach direkt wieder bestückt und zurückgefahren werden.

Das Ungleichgewicht der internationalen Warenströme – Chinas Exporte übersteigen seine Importe erheblich – und der Bedarf an spezifischen Containertypen für bestimmte Fracht – etwa Kühlcontainer für Südfrüchte aus Südamerika – erfordern im Gegenteil eine ausgeklügelte Leercontainerlogistik, damit Transportketten nicht zum Erliegen kommen. Da Containertransporte sich nicht alleine zwischen Seeterminals abspielen, sondern per Landstrecke bis weit ins Hinterland reichen, wird das Problem zusätzlich erschwert. Die jährliche Summe, die von der Industrie für Leercontainerbewegungen aufgebracht werden muss, lag 2019 bei nahezu 20 Milliarden US-Dollar. Damit stellen Leercontainerbewegungen eine signifikante Kostenposition für die gesamte Branche dar und bieten ein großes Einsparpotenzial, wenn man diese Summe auch nur um einige Prozente durch effizientere Planung senken kann.

Zur Lösung dieses Problems hat Hapag-Lloyd zusammen mit IBM in den letzten zehn Jahren ein eigenes mathematisches Modell entwickelt und immer weiter angepasst. Es fußt auf dem „IBM CPLEX Optimizer“, einem leistungsfähigen mathematischen Computerprogramm (ein sogenannter Solver) für die lineare, gemischt ganzzahlige und quadratische Optimierung. Damit sollen die weltweite Containerverfügbarkeit garantiert und die Logistik- und Treibstoffkosten minimiert werden, die durch den Einsatz von zusätzlichen Schiffen für den Leercontainertransport anfallen. Das zahlt nicht zuletzt auch auf das Unternehmensziel eines möglichst geringen CO2-Fußabdrucks ein.

Modellrechnungen für Good Tech reduzieren Leercontainerfahrten

In der praktischen Umsetzung wird die mathematische Modellierung der Leercontainertransporte in OPL (Optimization Programming Language) und der Implementierung als Java Web Service genutzt. Die Berechnungen erledigt der „IBM CPLEX Optimizer“. Das Programm wird mit allen relevanten Daten gefüttert, wie zum Beispiel dem umfangreichen Schiffsfahrplan, dem prognostizierten Bedarf und Sicherheitsbeständen je Containertyp und Standort sowie zusätzlichen regulatorischen Anforderungen. Weitere Faktoren, die in die Berechnung einfließen, sind die Pläne für die Weiterbeförderung, wie etwa die Anbindung an Landtransporte mit Binnenschiffen, Bahn und Lastwagen.

Erzielt werden soll ein möglichst guter Ausgleich zwischen Leercontainerüberschüssen und dem Bedarf der einzelnen Häfen bei möglichst geringen Gesamtkosten (für Treibstoff und Containeroperationen). Sicherheitsbestände, strategische Reserven und Kabotage müssen ebenfalls bedacht werden. Dies wäre ohne technische Unterstützung kaum möglich – das Problem der Leercontaineroptimierung ist aufgrund der Größe des zugrundeliegenden weltweiten Netzwerks und der schieren Menge der Container schlicht zu komplex für eine manuelle Planung.

Leercontainertransporte: vorgeschlagene Seetransporte von und zu Häfen in Lateinamerika, aufbereitet in einer einheitlichen Umgebung.
Leercontainertransporte: vorgeschlagene Seetransporte von und zu Häfen in Lateinamerika, aufbereitet in einer einheitlichen Umgebung.
(Bild: IBM)

Neben der Lösung der komplexen mathematischen Modelle ist die Aufbereitung und Darstellung der Ergebnisse ein entscheidender Erfolgsfaktor. Durch enge Integration mit den globalen operativen IT-Systemen stellt Hapag-Lloyd seinen Planern alle relevanten Informationen zu optimierten Leercontainerbewegungen in bekannter und einheitlicher Umgebung zur Verfügung.

In der abgebildeten Übersichtsdarstellung können Detailinformationen zu den vorgeschlagenen Leercontainertransporten und den resultierenden Lagerbeständen abgerufen werden. Dabei kann nach Geografie, Zeitraum und Transportmittel gefiltert werden. In diesem Beispiel sieht man die vorgeschlagenen Seetransporte von und zu Häfen in Lateinamerika für eine ausgewählte Woche.

Der Erfolg der Optimierung ist für den Planer an den roten und grünen Kreisen an den Häfen erkennbar. Diese repräsentieren die noch bestehenden Überschüsse und Defizite an Leercontainern. Ihre Größe entspricht der Anzahl der überzähligen oder fehlenden Container am jeweiligen Hafen. Nicht alle Defizite können durch Transporte ausgeglichen werden. In diesem Fall werden zum Beispiel zusätzliche Container geliehen. ■

* Dr. Jörg Schepers ist Managing Consultant Decision Optimization IBM Data & AI in 50670 Köln, Tel. (01 60) 8 95 79 47, joerg.schepers@de.ibm.com. Dr. Patrick Briest ist Senior Director IT, Network & Operations bei der Hapag-Lloyd AG in 20095 Hamburg, Tel. (0 40) 30 01-41 40, patrick.briest@hlag.com

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