Simulation globaler Lieferketten

Die Lieferbeziehungen in globalen Wertschöpfungsnetzwerken sind – wie im Anwendungsfall 'Globale Lieferkette'  – besonders komplex, da hier beispielsweise lange Vorlaufzeiten auftreten, besonders viele Unternehmen an der Kette beteiligt sind und Transporte multimodal und mehrfach gebrochen abgewickelt werden. Die Bewertung einer solchen Lieferkette ist aufwändig und erfordert in dem Forschungsprojekt E²Log zudem die Einbeziehung von Energiebilanzen. Um aber energierelevante Effekte im Netzwerk ganzheitlich und realitätsnah zu erfassen, sind zudem die Anforderungen aus der Produktion einzubeziehen.

Eine geeignete Methode stellt die Simulation dar, da sie in der Lage ist, die vorherrschende Komplexität zu handhaben und dynamische Effekte auszuweisen. Gerade vor dem Hintergrund eines hohen Servicegrades, geringer Bestände und möglicher Sondertransporte spielt das zeitliche Ablaufverhalten eine große Rolle. Als etabliertes Simulationswerkzeug zur Abbildung komplexer Liefernetzwerke bietet sich OTD-NET an. Das am Fraunhofer IML entwickelte Tool verknüpft den in dem Zusammenhang bedeutsamen Informations- mit dem Materialfluss. Dadurch kann auf einem geeigneten Abstraktionsniveau die Interaktion zwischen den Netzwerkakteuren und deren Entscheidungsverhalten nachgebildet werden. Mithilfe von OTD-NET lassen sich Supply Chains auf Basis einer Vielzahl von Leistungs- und Kostenkennzahlen wie Transportkosten, Durchlaufzeiten, Auslastungen oder Treuewerte auswerten.

Mit dem Fokus auf Transportprozesse wurde OTD-NET im Rahmen des Projektes E²Log um die energetische Abschätzung erweitert. Auf Basis der European Life Cycle Database (ELCD) wurde ein intra-simulativer Ansatz zur energetischen Bewertung von Transporten gewählt, d.h. die Energiebilanz steht bereits zur Simulationslaufzeit zur Verfügung. Diese innovative Methode erlaubt die Abbildung von Entscheidungsregeln, die den Energiebedarf des Netzwerks im zeitlichen Verlauf zugrunde legen. Somit lassen sich beispielsweise mit dem neu entstandenen Tool OTD-NETECO umweltbasierte Steuerungsstrategien austesten.

Die intra-simulative Bewertung erfordert die enge Anbindung eines Bewertungsmoduls an den Simulatorkern, da dieser u.U. tausende von Bewertungen pro Sekunde anfragt.

Die Bewertung basiert auf simulativ ermittelten Daten wie dem situationsabhängigen Auslastungsgrad und dem gemäß der Netzwerksteuerung gewählten Verkehrsmittel. Über eine im Rahmen des Projektes erweiterte Schnittstelle stellt OTD-NETECO die für die Energiebilanzierung erforderlichen Daten bereit. Die in einem Modul gekapselten ELCD-Formeln berechnen die Energiebilanz des Transportes und geben sie an den Simulator für die weitere Verwendung in der Simulation zurück, die beispielweise in der Entscheidung zwischen zwei unterschiedlich energieintensiven Transportrouten besteht.

Mit der Erweiterung ist nicht nur die integrierte Abschätzung des Energiebedarfs von Transporten möglich, sondern auch die Bewertung von Steuerungsstrategien, die auf der Energiebilanz beruhen und somit die Verfügbarkeit dieser Kennzahl zur Simulationslaufzeit erfordern. Die Validierung des Werkzeugs wird im Anwendungsfall „Globale Lieferkette“ vorgenommen. Auf Basis des dabei entstandenen Modells sind mithilfe von OTD-NETECO weitere Gestaltungsvarianten des Netzwerks zu analysieren.

 

Projektkonsortium