Wenn wir mit Verkehrsunternehmen über mathematische Optimierung sprechen, kommt früher oder später eine Frage, die man den Gesprächspartnern oft schon vorher ansieht. Heißt das, wir müssen unser Planungssystem austauschen? Die Sorge ist verständlich. Planungssysteme im ÖPNV sind über Jahre gewachsen, tief in die Prozesse eingebunden und mit Daten gefüllt, die niemand noch einmal neu erfassen möchte. Ein Systemwechsel ist teuer, riskant und bindet Personal, das ohnehin knapp ist.
Die gute Nachricht ist, dass ein Wechsel in den allermeisten Fällen gar nicht nötig ist. In diesem Beitrag erklären wir, wie sich Optimierung als eigenständiges Modul an bestehende Systeme anbinden lässt, welche Schnittstellen dafür üblich sind und wie ein solches Projekt abläuft.
Die typische Ausgangslage
Die meisten Verkehrsunternehmen im deutschsprachigen Raum arbeiten mit etablierten Planungssystemen großer Anbieter. Darin werden Netze, Haltestellen, Fahrpläne, Umläufe und Dienste gepflegt. Rundherum gibt es weitere Systeme für die Betriebsleitstelle, die Fahrgastinformation, die Personalverwaltung und oft ein ERP wie SAP.
Viele dieser Planungssysteme bringen eigene Optimierungsfunktionen mit. Die sind häufig solide, aber für den Standardfall gebaut. Sobald ein Betrieb besondere Regeln hat, etwa bei Elektrobussen mit komplexer Ladeinfrastruktur, bei mehreren Betriebshöfen mit sehr unterschiedlichen Kapazitäten oder bei tariflichen Sonderregeln in der Dienstplanung, stoßen Standardfunktionen an Grenzen. Und oft lässt sich nicht nachvollziehen, wie gut ein Ergebnis eigentlich ist.
Genau an dieser Stelle setzen wir an. Nicht als Ersatz für das bestehende System, sondern als Ergänzung für die Planungsaufgaben, bei denen es auf mathematische Präzision ankommt.
Vier Wege, die man kennen sollte
Grundsätzlich gibt es vier Möglichkeiten, wenn die bestehende Planung nicht mehr ausreicht.
Die erste ist, die vorhandenen Optimierungsfunktionen des Planungssystems besser zu nutzen. Manchmal liegt das Problem nicht in der Software, sondern in ihrer Konfiguration. Das sollte man ehrlich prüfen, bevor man investiert.
Die zweite ist ein kompletter Systemwechsel. Das kann sinnvoll sein, wenn das bestehende System technisch veraltet ist oder ohnehin ausläuft. Für die meisten Betriebe ist es aber ein Schritt mit hohem Risiko und langer Dauer.
Die dritte ist ein eigenständiges Optimierungsmodul, das Daten aus dem bestehenden System bezieht, optimiert und die Ergebnisse zurückspielt. Das ist der Weg, den wir am häufigsten gehen.
Die vierte ist eine vollständige Individualentwicklung, etwa wenn ein Unternehmen Planungsaufgaben hat, für die es am Markt gar keine Lösung gibt. Auch das machen wir, etwa im Schienenverkehr oder bei sehr speziellen Anwendungen wie der Flughafen-Disposition.
Wie ein Optimierungsmodul angebunden wird
Das Prinzip ist einfach. Das Planungssystem bleibt die führende Quelle für Stammdaten und Pläne. Das Optimierungsmodul bekommt die Daten, die es für eine bestimmte Aufgabe braucht, berechnet eine Lösung und gibt sie zurück. Die Planung prüft das Ergebnis im gewohnten System und gibt es frei.
Für den Datenaustausch haben sich im ÖPNV einige Standards etabliert. VDV 452 beschreibt ein Datenmodell für Netz- und Fahrplandaten, das viele Planungssysteme exportieren und importieren können. Für Echtzeitdaten gibt es die Schnittstellen VDV 453 und VDV 454 sowie international SIRI. GTFS ist vor allem aus der Fahrgastinformation bekannt, eignet sich aber auch für viele Planungsaufgaben. NeTEx gewinnt durch europäische Vorgaben zur Bereitstellung von Mobilitätsdaten an Bedeutung.
Wo Standards nicht ausreichen, nutzen wir die Programmierschnittstellen der jeweiligen Systeme oder bauen eigene Adapter. Wichtig ist, dass die Daten auf dem Weg vollständig und konsistent bleiben. Deshalb prüfen wir sie bei jedem Import automatisch auf Plausibilität. Fehlt eine Wendezeit, stimmt eine Haltestellenzuordnung nicht oder passt ein Fahrzeugtyp nicht zur Linie, meldet das Modul das, bevor es rechnet. Mehr dazu auf unserer Seite zur Datenintegration.
Wo das Modul läuft
Optimierung braucht Rechenleistung, aber meist nicht ständig. Ein Planungslauf für eine Fahrplanperiode dauert Sekunden bis Minuten, Szenarioanalysen vielleicht etwas länger. Dazwischen ruht das System.
Wir betreiben unsere Lösungen deshalb häufig in der Cloud, in Rechenzentren der Anexia in Österreich und Deutschland. Das hat den Vorteil, dass bei Bedarf viel Rechenleistung zur Verfügung steht, ohne dass Sie eigene Server vorhalten müssen. Wenn es Vorgaben gibt, die einen Betrieb im eigenen Rechenzentrum verlangen, ist auch das möglich. Wie wir Betrieb und Auslieferung organisieren, beschreiben wir auf der Seite zu DevOps und Cloud.
Für Verkehrsunternehmen ist Informationssicherheit ein zentrales Thema, gerade wenn es um Betriebsdaten und Personaldaten geht. Hex arbeitet nach zertifizierten Managementsystemen für Informationssicherheit, Qualität und Umwelt, unter anderem nach ISO 27001, ISO 9001 und ISO 14001. Details finden Sie auf der Seite zu unseren Zertifizierungen.
Welche Aufgaben sich besonders eignen
Nicht jede Planungsaufgabe profitiert gleich stark von einem externen Optimierungsmodul. Besonders lohnend sind Aufgaben mit vielen Wechselwirkungen und hohem Kostenhebel.
Die Busumlaufplanung gehört fast immer dazu, weil jeder eingesparte Umlauf direkt Fahrzeuge spart. Die Dienstplanung ist besonders wertvoll, wenn Personal knapp ist. Bei Elektrobussen wird die gemeinsame Umlauf- und Ladeplanung schnell zur Pflicht. Und bei Baumaßnahmen hilft Optimierung, einen Schienenersatzverkehr mit knappen Ressourcen zu planen.
Außerhalb des klassischen ÖPNV setzen wir dieselben Methoden auch in der Werkstattplanung, im Schienengüterverkehr und in der Industrie ein. Bei Unternehmen mit SAP-Landschaft binden wir uns direkt an das ERP an, mehr dazu unter Dispositionsoptimierung.
Die Technik dahinter
Unsere Optimierungsmodelle entwickeln wir überwiegend in Python, für performancekritische Teile und bei Kunden mit Microsoft-Landschaft auch in .NET und C#. Als Solver setzen wir je nach Aufgabe auf etablierte kommerzielle Produkte wie Gurobi oder auf Verfahren wie Constraint Programming. Die Modelle sind versioniert, getestet und dokumentiert, sodass jede Änderung nachvollziehbar bleibt. Einblicke geben unsere Seiten zur Python-Entwicklung und zur .NET-Entwicklung.
Ein Punkt ist uns dabei besonders wichtig. Wir liefern keine Blackbox. Jede Regel im Modell ist dokumentiert, jede Annahme besprochen. Wenn Ihre Planung wissen möchte, warum das System eine bestimmte Lösung vorschlägt, bekommt sie eine Antwort.
Make or Buy
Manche größeren Verkehrsunternehmen überlegen, eigene Optimierungskompetenz aufzubauen. Das kann sinnvoll sein, ist aber anspruchsvoll. Gute Optimierungsmodelle erfordern Menschen mit tiefem mathematischen Wissen, Erfahrung mit Solvern und Verständnis für den Verkehrsbetrieb. Diese Kombination ist am Arbeitsmarkt selten.
Ein Mittelweg, den wir oft gehen, ist die gemeinsame Entwicklung. Wir bauen das Modell, Ihr Team wird von Anfang an eingebunden, und am Ende haben Sie eine Lösung, die Sie verstehen und bei Bedarf selbst weiterentwickeln können. Einblicke in unser Team finden Sie auf der Seite Team und Expertise.
Typische Stolpersteine und wie man sie vermeidet
Die Technik ist selten das Problem. Schwieriger sind in der Praxis meist drei andere Dinge.
Datenqualität
In jedem Planungssystem gibt es Altlasten. Haltestellen, die doppelt angelegt sind, Wendezeiten, die nie aktualisiert wurden, Fahrzeugtypen, die es gar nicht mehr gibt. Für die manuelle Planung ist das oft kein Problem, weil erfahrene Planer solche Fehler automatisch ausgleichen. Ein Optimierungsmodell nimmt die Daten dagegen wörtlich. Deshalb bauen wir eine automatische Plausibilitätsprüfung ein und bereinigen die wichtigsten Daten gemeinsam mit Ihnen, bevor das erste Ergebnis entsteht.
Unausgesprochene Regeln
Jedes Unternehmen hat Regeln, die nirgends stehen. Dieser Fahrer fährt nicht gern nach Norden, jene Endstelle ist im Winter schwer anzufahren, auf dieser Linie gibt es eine Absprache mit der Gemeinde. Wenn solche Regeln im Modell fehlen, entstehen Pläne, die mathematisch optimal, aber praktisch unbrauchbar sind. Die einzige Lösung ist, sich Zeit zu nehmen und genau zuzuhören. Die ersten Ergebnisse helfen dabei sogar, weil die Planung beim Durchsehen sofort erkennt, wo eine Regel fehlt.
Rollen und Verantwortung
Wer entscheidet am Ende, ob ein optimierter Plan gefahren wird? Wer pflegt die Parameter, wer ist Ansprechpartner bei Fragen? Wenn das nicht früh geklärt ist, bleibt ein gutes Werkzeug ungenutzt. Wir empfehlen, von Anfang an eine verantwortliche Person in der Planung zu benennen, die das Projekt fachlich begleitet und später die Parameter verantwortet.
So beginnt ein Projekt
Wir empfehlen, klein zu starten. Eine Potenzialanalyse mit einem Export Ihrer aktuellen Daten zeigt, wie viel Verbesserung unter denselben Regeln möglich ist. Dafür muss nichts integriert werden, ein Datenexport reicht. Wenn die Zahlen überzeugen, folgt die Anbindung über Schnittstellen, dann eine Parallelphase und schließlich der Regelbetrieb.
So sehen Sie den Nutzen, bevor Sie in die Integration investieren. Und Sie gehen kein Risiko für den laufenden Betrieb ein, weil Ihr bestehendes System während der gesamten Zeit weiterläuft.
Sie möchten Ihr Planungssystem um echte Optimierung erweitern? Vereinbaren Sie ein kostenloses Erstgespräch. Wir schauen uns Ihre Systemlandschaft an und zeigen, wie eine Anbindung aussehen kann.
Häufige Fragen
Mit welchen Planungssystemen funktioniert das?
Grundsätzlich mit allen, die Daten in einem gängigen Format exportieren oder über eine Schnittstelle bereitstellen. In der Praxis sind das die allermeisten Systeme im ÖPNV.
Müssen wir Daten doppelt pflegen?
Nein. Ihr Planungssystem bleibt die führende Quelle. Das Optimierungsmodul liest Daten und schreibt Ergebnisse zurück, eine doppelte Pflege ist nicht nötig.
Was passiert, wenn der Anbieter unseres Planungssystems ein Update macht?
Wir überwachen die Schnittstellen und passen sie bei Bedarf an. Weil wir auf Standards setzen, sind Änderungen meist überschaubar.