Wer eine Flotte von Schienenfahrzeugen betreibt, braucht Werkstätten. Die Frage ist nur, wie viele, wo und in welcher Form. Eine eigene Werkstatt ist eine Investition, die schnell zweistellige Millionenbeträge erreichen kann und über Jahrzehnte wirkt. Ein Netz aus Partnerwerkstätten ist flexibler, aber abhängiger und oft teurer im Betrieb. Und der richtige Standort hängt davon ab, wo die Fahrzeuge in zehn Jahren unterwegs sein werden, nicht nur heute.
Gerade für wachsende Lokvermieter und Eisenbahnverkehrsunternehmen stellt sich diese Frage immer wieder. Mit jeder neuen Lok, jedem neuen Korridor und jedem neuen Kunden verändert sich der Bedarf. In diesem Beitrag zeigen wir, wie mathematische Optimierung hilft, Standortentscheidungen für Werkstätten auf eine belastbare Grundlage zu stellen.
Warum Standortentscheidungen so schwierig sind
Eine Werkstatt muss dort liegen, wo die Fahrzeuge sind, oder zumindest dort, wo sie ohne große Umwege hinkommen. Bei einer Flotte, die in vielen Ländern unterwegs ist, gibt es aber selten einen einzigen idealen Ort. Die Fahrzeuge verteilen sich über Korridore, ihre Einsätze ändern sich mit jedem neuen Vertrag, und die Wartungsarbeiten reichen von schnellen Inspektionen bis zu wochenlangen Revisionen.
Dazu kommen viele weitere Faktoren. Wie viel Gleisanschluss und Fläche gibt es an einem möglichen Standort? Wie leicht findet man dort Fachpersonal? Welche Arbeiten sollen selbst erledigt und welche an Partner vergeben werden? Wie entwickelt sich die Flotte in den nächsten Jahren? Und wie viel kostet es, Fahrzeuge zur Werkstatt zu überführen, wenn dafür Trassen, Personal und manchmal eine Schlepplok nötig sind?
Wer diese Fragen mit einer einfachen Kalkulation beantworten will, vergleicht meist zwei oder drei Standorte miteinander. Das ist besser als nichts, übersieht aber oft die besten Lösungen. Denn die Frage ist nicht nur, welcher Standort gut ist, sondern welche Kombination von Standorten, Kapazitäten und Partnern das Gesamtsystem am besten macht.
Ein klassisches Problem der Optimierung
Mathematisch ist die Standortplanung für Werkstätten eine Variante des Facility Location Problem, eines der ältesten und am besten untersuchten Probleme im Operations Research. Gegeben sind mögliche Standorte mit ihren Kosten und Kapazitäten und eine Nachfrage, die an vielen Orten entsteht. Gesucht ist die Auswahl von Standorten und die Zuordnung der Nachfrage, bei der die Gesamtkosten aus Investition, Betrieb und Transport am geringsten sind.
Für Werkstätten von Schienenfahrzeugen wird dieses Grundmodell um viele Details erweitert. Die Nachfrage besteht aus unterschiedlichen Arbeitsarten, die nicht jede Werkstatt erledigen kann. Die Kapazität hängt von Gleisen, Hebeständen und Personal ab. Die Transportkosten ergeben sich aus Überführungen auf dem Schienennetz, deren Dauer und Kosten sich je nach Strecke stark unterscheiden. Und weil sich die Flotte über die Jahre verändert, betrachtet man nicht nur einen Zeitpunkt, sondern einen Planungshorizont von zehn oder mehr Jahren, in dem Standorte schrittweise eröffnet, ausgebaut oder aufgegeben werden können.
Solche Modelle lösen wir mit gemischt ganzzahliger Optimierung. Das Schienennetz mit seinen Überführungswegen bilden wir mit Methoden der Graphentheorie ab. Bei sehr großen Instanzen helfen hybride Ansätze, die exakte Verfahren mit Heuristiken kombinieren.
Was ein Modell sichtbar macht
Der größte Nutzen eines Standortmodells liegt oft nicht in der einen optimalen Antwort, sondern in den Zusammenhängen, die es sichtbar macht. Wie stark hängt das Ergebnis von der künftigen Verteilung der Flotte ab? Wie viel teurer wird das System, wenn ein bestimmter Standort nicht verfügbar ist? Ab welcher Flottengröße lohnt sich eine zusätzliche eigene Werkstatt statt eines weiteren Partners? Wie viel Kapazität sollte man gleich bauen und wie viel später ergänzen?
Mit einem Modell lassen sich diese Fragen systematisch durchspielen. Man ändert eine Annahme, und das Modell zeigt, wie sich die beste Lösung verändert. Das schafft Sicherheit bei Entscheidungen, die sich nicht leicht rückgängig machen lassen, und liefert Argumente für Gespräche mit Eigentümern, Finanzierungspartnern und Behörden.
Eigene Werkstatt oder Partnernetz
Viele Flottenbetreiber arbeiten heute mit einem Mix aus eigenen Werkstätten und Partnern. Eigene Werkstätten bieten Kontrolle über Qualität, Termine und Know-how, verursachen aber hohe Fixkosten. Partnerwerkstätten sind flexibel und oft schon dort, wo man sie braucht, aber die eigene Flotte konkurriert dort mit anderen Kunden um Kapazität.
Ein Optimierungsmodell kann beide Optionen gemeinsam betrachten. Es entscheidet, welche Arbeiten in eigenen Werkstätten und welche bei Partnern erledigt werden, und berücksichtigt dabei Preise, Kapazitäten, Durchlaufzeiten und Qualität. So wird sichtbar, wo eine eigene Werkstatt die Abhängigkeit von Partnern sinnvoll verringert und wo ein zusätzlicher Partner günstiger ist als eine eigene Investition.
Auch mobile Lösungen gehören in diese Betrachtung. Viele kleinere Arbeiten lassen sich mit mobilen Teams direkt am Einsatzort erledigen, ohne dass die Lok in eine Werkstatt muss. Wie viele solcher Teams wo stationiert sein sollten, ist ebenfalls eine Frage, die sich gut mit Optimierung beantworten lässt.
Auch das Innere der Werkstatt zählt
Ist ein Standort gewählt, stellt sich die nächste Frage. Wie wird die Werkstatt aufgebaut? Wie viele Gleise, Hebestände und Arbeitsplätze braucht sie, und wie werden sie angeordnet, damit Fahrzeuge und Material möglichst kurze Wege haben?
Auch hier hilft Mathematik. Die Optimierung von Anordnungen, im Fachjargon Facility Layout, ist ein eigenes Forschungsfeld, in dem der Gründer von Hex, Philipp Hungerländer, seit vielen Jahren an der Universität Klagenfurt forscht. Mit solchen Modellen lässt sich berechnen, wie eine Werkstatt aufgebaut sein sollte, damit Durchlaufzeiten und Wege minimal werden. Und im laufenden Betrieb sorgt eine optimierte Werkstattdisposition dafür, dass Gleise und Teams gut ausgelastet sind. Mehr über das Team finden Sie auf der Seite Team und Expertise.
Warum das Frühjahr der richtige Zeitpunkt ist
Investitionsentscheidungen folgen oft einem jährlichen Rhythmus. Im Frühjahr werden in vielen Unternehmen die Budgets und Investitionspläne für die kommenden Jahre vorbereitet, Finanzierungen strukturiert und Standortoptionen geprüft. Wer in dieser Phase belastbare Zahlen hat, kann besser argumentieren und schneller entscheiden.
Für wachsende Flottenbetreiber ist dieser Zeitpunkt besonders wichtig. Wenn neue Fahrzeuge in den nächsten Jahren ausgeliefert werden, muss die Instandhaltungskapazität rechtzeitig mitwachsen. Eine Werkstatt, die zu spät fertig wird, führt zu Engpässen, langen Überführungen und sinkender Verfügbarkeit. Eine Werkstatt am falschen Ort bleibt über Jahrzehnte ein Kostenfaktor.
Verbindung zur täglichen Planung
Ein Standortmodell sollte nicht isoliert stehen. Es baut auf denselben Daten auf wie die tägliche Instandhaltungsplanung und die Allokation der Flotte. Wo sind die Fahrzeuge im Einsatz? Welche Arbeiten fallen wann an? Wie viel Kapazität wird wo tatsächlich genutzt? Wer diese Daten einmal sauber aufbereitet hat, kann sie für alle drei Ebenen nutzen.
Wie die tägliche Instandhaltungsplanung aussieht, beschreiben wir im Beitrag zur Instandhaltungsplanung für Lokflotten. Wie Vermieter entscheiden, welche Lok zu welchem Kunden geht, zeigen wir im Beitrag zur Flottenallokation im Lokleasing. Und wie Telematikdaten helfen, Ausfälle früh zu erkennen, im Beitrag zur vorausschauenden Instandhaltung.
Unser Hintergrund
Hex ist aus der Forschung an der Universität Klagenfurt entstanden und seit 2021 Teil der Anexia Gruppe. Unsere Mathematikerinnen und Mathematiker haben Optimierungsmodelle für Verkehrsunternehmen, Bahnbetreiber und Industriebetriebe entwickelt, unter anderem gemeinsam mit den ÖBB im Projekt Anexia Rail, das mit dem Kärntner Innovations- und Forschungspreis und dem TRIGOS Kärnten ausgezeichnet wurde. Mehr dazu auf der Seite Über uns und in unseren Case Studies.
Für Investitionsprojekte mit innovativem Charakter kommen Förderungen infrage, sowohl für Forschung und Entwicklung als auch für die Dekarbonisierung des Verkehrs. Wir unterstützen gerne bei der Prüfung und Antragstellung, mehr dazu unter Fördermittel und Einreichung.
Typische Fehler bei Standortentscheidungen
Aus Projekten in Verkehr und Industrie kennen wir einige Muster, die immer wieder zu teuren Entscheidungen führen. Der häufigste Fehler ist, nur den heutigen Bedarf zu betrachten. Eine Werkstatt, die für die aktuelle Flotte ideal liegt, kann in fünf Jahren am Rand des Geschehens stehen, wenn sich die Einsatzgebiete verschieben. Ein zweiter Fehler ist, Standorte einzeln zu bewerten, statt das Gesamtnetz zu betrachten. Ein neuer Standort verändert, welche Arbeiten an den bestehenden Werkstätten anfallen, und damit auch deren Wirtschaftlichkeit.
Ein dritter Fehler ist, die Überführungskosten zu unterschätzen. Jede Fahrt zur Werkstatt kostet Trassenentgelt, Personal, Energie und vor allem Einsatzzeit, in der die Lok keine Erlöse bringt. Und schließlich wird oft zu wenig Flexibilität eingeplant. Werkstätten, die sich modular erweitern lassen, sind häufig die bessere Wahl als große Anlagen, die von Anfang an auf maximale Kapazität ausgelegt sind.
Sie stehen vor einer Standortentscheidung für Ihre Instandhaltung? Sprechen Sie mit uns. Wir zeigen Ihnen, wie ein Standortmodell für Ihre Flotte aussehen kann.
Häufige Fragen
Welche Daten braucht ein Standortmodell?
Einsatzgebiete und Laufleistungen der Flotte, die Arten und Häufigkeiten der Instandhaltungsarbeiten, mögliche Standorte mit Kosten und Kapazitäten sowie die Kosten und Dauer von Überführungen. Für die Zukunft kommen Annahmen zum Flottenwachstum dazu.
Kann das Modell eigene Werkstätten und Partner gemeinsam betrachten?
Ja. Beide werden mit ihren Kosten, Kapazitäten und Leistungen abgebildet, und das Modell entscheidet, welche Arbeiten wo am besten erledigt werden.
Wie lange dauert eine solche Analyse?
Bei guter Datenlage sind erste Ergebnisse meist innerhalb weniger Wochen möglich. Danach lassen sich Szenarien in kurzer Zeit durchrechnen.