Eine Lokomotive verdient nur dann Geld, wenn sie fährt. Jede Stunde in der Werkstatt, jede Überführungsfahrt ohne Zug und jeder Tag, an dem sie auf ein Ersatzteil wartet, kostet. Gleichzeitig muss jede Lok regelmäßig gewartet werden, streng nach Fristen und Vorschriften. Die Instandhaltungsplanung bewegt sich also ständig zwischen zwei Zielen, die sich nicht ohne Weiteres vereinen lassen. Maximale Verfügbarkeit und lückenlose Wartung.
Für Lokvermieter und große Flottenbetreiber ist diese Aufgabe besonders anspruchsvoll. Ihre Fahrzeuge sind bei vielen Kunden in vielen Ländern im Einsatz, die Wartung erfolgt in einem Netz aus eigenen und fremden Werkstätten, und im Full-Service-Leasing garantieren sie ihren Kunden eine bestimmte Verfügbarkeit. In diesem Beitrag zeigen wir, wie mathematische Optimierung hilft, diese Planung auf eine solide Grundlage zu stellen.
Ein wachsender Markt mit wachsender Komplexität
Der Markt für Lokleasing wächst seit Jahren. Viele Eisenbahnverkehrsunternehmen, vor allem private Güterbahnen, mieten ihre Lokomotiven lieber, als sie zu kaufen, und lassen die Instandhaltung gleich vom Vermieter erledigen. Führende europäische Vermieter haben ihre Flotten in den vergangenen Jahren stark ausgebaut, auf teils mehrere Hundert Mehrsystemlokomotiven mit Zulassungen für mehr als ein Dutzend Länder.
Mit der Größe wächst die Komplexität. Mehr Fahrzeuge bedeuten mehr Fristen, mehr Werkstatttermine und mehr Abstimmung mit Kunden. Mehr Länder bedeuten mehr Werkstätten, mehr Regeln und längere Überführungswege. Und die Anforderungen an die Instandhaltung steigen, sowohl durch Regulierung als auch durch die zunehmende Software und Elektronik in modernen Lokomotiven.
Was die Instandhaltungsplanung leisten muss
Eine Lokomotive hat viele Fristen gleichzeitig. Tägliche und wöchentliche Prüfungen, Inspektionen nach Laufleistung, größere Revisionen nach Jahren, dazu Prüfungen einzelner Komponenten wie Radsätze, Bremsen oder Zugsicherung. Jede dieser Fristen hat ihren eigenen Rhythmus, und manche lassen sich bündeln, andere nicht.
Die Planung muss für jede Lok entscheiden, wann welche Arbeit in welcher Werkstatt erledigt wird. Dabei spielen viele Faktoren eine Rolle. Wo ist die Lok gerade im Einsatz, und wann kann der Kunde sie abgeben? Welche Werkstatt in der Nähe hat die nötige Qualifikation und freie Kapazität? Sind die Ersatzteile verfügbar? Wie lange dauert die Überführung, und wer bezahlt sie? Braucht der Kunde für die Zeit der Wartung eine Ersatzlok, und ist eine verfügbar?
Europäisch gesehen kommt ein rechtlicher Rahmen dazu. Für jedes Fahrzeug ist eine zertifizierte Stelle für die Instandhaltung verantwortlich, im Fachjargon die ECM. Sie muss nachweisen, dass die Instandhaltung nach einem festgelegten System erfolgt und dokumentiert wird. Das schafft Sicherheit, erhöht aber auch die Anforderungen an Planung und Nachvollziehbarkeit.
Warum Tabellen hier an Grenzen stoßen
In vielen Organisationen wird die Instandhaltungsplanung noch mit Tabellen, Fristenlisten und viel Telefonie erledigt. Das funktioniert bei kleinen Flotten. Bei Hunderten Fahrzeugen in vielen Ländern wird es schwierig. Die Planung reagiert dann vor allem auf Fristen, die bald ablaufen, statt vorausschauend zu optimieren.
Die Folgen sind bekannt. Loks werden zu früh in die Werkstatt geholt, weil gerade ein Termin frei war, und verschenken Laufleistung. Oder sie fahren lange Strecken zu einer bestimmten Werkstatt, obwohl eine nähere die Arbeit ebenso gut hätte erledigen können. Werkstätten sind in manchen Wochen überlastet und in anderen kaum ausgelastet. Und Kunden bekommen ihre Lok später zurück als versprochen.
Das mathematische Modell
Aus Sicht der Optimierung ist die Instandhaltungsplanung einer Lokflotte eine Kombination aus mehreren bekannten Problemen. Ein Teil ist ein Scheduling-Problem, bei dem Arbeiten unter Fristen und Kapazitätsgrenzen auf Werkstätten und Zeitfenster verteilt werden. Ein anderer Teil ist ein Routing-Problem, bei dem Loks möglichst ohne Umweg zur passenden Werkstatt gebracht werden. Und ein dritter Teil ist ein Zuordnungsproblem, bei dem Ersatzloks so verteilt werden, dass Kunden während der Wartung weiterfahren können.
Ein integriertes Modell betrachtet diese Teile gemeinsam. Es kennt die Fristen jeder Lok, die Einsatzorte und Einsatzpläne der Kunden, die Kapazitäten und Qualifikationen der Werkstätten und die Kosten von Überführungen. Es sucht dann jene Planung, bei der alle Fristen eingehalten werden, die Verfügbarkeit möglichst hoch ist und die Kosten für Werkstatt, Überführung und Ersatz möglichst gering bleiben.
Für solche Aufgaben setzen wir auf gemischt ganzzahlige Optimierung und Constraint Programming. Die räumliche Seite mit Strecken, Überführungswegen und Werkstattstandorten bilden wir mit Methoden der Graphentheorie ab. Ähnliche Modelle kennt man aus der Luftfahrt, wo die Wartungsplanung von Flugzeugflotten seit Jahrzehnten mathematisch optimiert wird.
Bündeln, wo es sich lohnt
Einer der größten Hebel liegt im geschickten Bündeln von Arbeiten. Wenn eine Lok ohnehin für eine Inspektion in der Werkstatt ist, lassen sich andere Arbeiten, deren Frist in einigen Wochen abläuft, oft gleich mit erledigen. Das spart einen weiteren Werkstattaufenthalt und eine weitere Überführung. Umgekehrt verschenkt man Laufleistung, wenn man zu früh bündelt.
Die Optimierung wägt genau das ab. Sie berechnet, wann das Vorziehen einer Arbeit günstiger ist als ein eigener Termin, und berücksichtigt dabei die Kosten der Überführung, die entgangene Einsatzzeit und die Auslastung der Werkstatt. So entsteht ein Plan, der nicht nur Fristen einhält, sondern auch wirtschaftlich durchdacht ist.
Werkstattkapazitäten im Netz steuern
Wer mit vielen Werkstätten arbeitet, eigenen und fremden, steht vor einer zusätzlichen Aufgabe. Die Kapazitäten müssen so genutzt werden, dass keine Werkstatt überlastet ist und keine leer steht. Große Revisionen können nur in wenigen spezialisierten Werkstätten erledigt werden, kleinere Inspektionen in vielen. Dazu kommen Unterschiede in Kosten, Qualität und Durchlaufzeit.
Ein Optimierungsmodell verteilt die Arbeiten so auf das Werkstattnetz, dass die Gesamtkosten und die Standzeiten minimal werden. Es zeigt auch, wo Kapazität fehlt und wo eine zusätzliche Werkstatt oder ein zusätzlicher Partner den größten Nutzen bringen würde. Diese Frage vertiefen wir im Beitrag zur Planung von Werkstattstandorten. Wie wir die Abläufe innerhalb einer Werkstatt optimieren, beschreiben wir auf der Seite zur Werkstattdisposition.
Ersatzteile und Material
Eine Lok, die auf ein Ersatzteil wartet, steht still. Gerade bei modernen Mehrsystemlokomotiven mit vielen elektronischen Komponenten ist die Verfügbarkeit von Teilen ein kritischer Faktor. Wer weiß, welche Arbeiten in den nächsten Wochen anstehen, kann den Materialbedarf früh abschätzen und rechtzeitig bestellen oder Teile an die richtige Werkstatt bringen.
Hier verbinden wir die Instandhaltungsplanung mit Prognosen zum Materialbedarf. Wie wir Bedarfe, Lieferzeiten und Bestände gemeinsam planen, beschreiben wir unter Procurement Prediction.
Warum der Herbst entscheidend ist
Für Lokflotten im Güterverkehr ist der Herbst eine besonders anspruchsvolle Zeit. Die Nachfrage ist hoch, viele Kunden brauchen jede verfügbare Lok, und gleichzeitig steht die Wintervorbereitung an. Wer in dieser Phase Loks aus dem Verkehr nimmt, muss das besonders klug planen.
Eine vorausschauende Planung legt größere Arbeiten deshalb möglichst in nachfrageschwächere Zeiten und plant die Wintervorbereitung so, dass sie mit ohnehin anstehenden Inspektionen zusammenfällt. Sie zeigt auch, wie viele Ersatzloks in der Spitze bereitstehen sollten, um die zugesagte Verfügbarkeit sicher einzuhalten.
Verfügbarkeit als Versprechen
Im Full-Service-Leasing ist Verfügbarkeit nicht nur ein technisches Ziel, sondern ein Teil des Vertrags. Wer seinen Kunden eine bestimmte Verfügbarkeit garantiert, braucht eine Planung, die diese Zusage zuverlässig einhält, auch wenn unerwartete Schäden auftreten.
Mathematische Optimierung hilft hier auf zwei Ebenen. In der Planung sorgt sie dafür, dass Wartungen so gelegt werden, dass Kunden möglichst wenig betroffen sind. Und im laufenden Betrieb hilft sie, bei ungeplanten Ausfällen schnell die beste Reaktion zu finden, etwa welche Ersatzlok wohin gebracht wird und welche geplanten Arbeiten sich verschieben lassen. Wie wir Echtzeitentscheidungen angehen, beschreiben wir auf der Seite zur Echtzeitdisposition. Und wie sich ungeplante Ausfälle mit Daten aus den Loks früher erkennen lassen, zeigen wir im Beitrag zur vorausschauenden Instandhaltung.
Unsere Erfahrung im Schienenverkehr
Viele unserer Methoden haben wir im Schienenverkehr entwickelt und erprobt, unter anderem gemeinsam mit den ÖBB und der Universität Klagenfurt im Projekt Anexia Rail. Dort haben wir Wartungsintervalle, Standorte und technische Kompatibilitäten in die Umlaufplanung von Lokomotiven integriert. In einem weiteren Projekt mit einer gemischten Flotte aus 42 Triebfahrzeugen dreier Typen haben wir Wartungsintervalle und Streckenzulassungen direkt in die Optimierung aufgenommen. Mehr dazu in unseren Case Studies und im Beitrag zum TRIGOS Kärnten 2026.
Nachvollziehbarkeit für Kunden und Behörden
Eine optimierte Planung muss nicht nur gut sein, sie muss auch nachvollziehbar sein. Kunden wollen wissen, warum ihre Lok zu einem bestimmten Termin in die Werkstatt muss, und im Instandhaltungssystem muss dokumentiert sein, wie Entscheidungen zustande kommen. Weil unsere Modelle jede Regel ausdrücklich abbilden, lässt sich jede Empfehlung begründen und protokollieren.
Sie möchten die Instandhaltung Ihrer Lokflotte vorausschauender planen? Vereinbaren Sie ein kostenloses Erstgespräch. Wir zeigen Ihnen, wie ein Optimierungsmodell für Ihre Flotte und Ihr Werkstattnetz aussehen kann.
Häufige Fragen
Kann das System mit eigenen und fremden Werkstätten arbeiten?
Ja. Jede Werkstatt wird mit ihren Qualifikationen, Kapazitäten, Kosten und Durchlaufzeiten abgebildet, unabhängig davon, wem sie gehört.
Wie werden die Einsatzpläne der Kunden berücksichtigt?
Über Schnittstellen oder abgestimmte Zeitfenster, in denen eine Lok abgegeben werden kann. Je besser diese Informationen, desto besser die Planung.
Hilft die Optimierung auch bei der Einhaltung von Verfügbarkeitszusagen?
Ja. Sie plant Wartungen so, dass Kunden möglichst wenig betroffen sind, und zeigt, wie viele Ersatzloks wo gebraucht werden.