Problemstellung
Electricite de France (EDF) ist der größte öffentliche Stromversorger in Frankreich. Eine ihrer Aktivitäten ist die Entwicklung der elektrischen Ladeinfrastruktur und die Förderung der Popularität energieeffizienter Fahrzeuge. In diesem Zusammenhang initiierte das Unternehmen ein Projekt zur Erstellung eines Werkzeugs für das operative Liefermanagement mit Elektro-Lkws im Großraum Paris.
Das Unternehmen wollte die Routen optimieren, um sicherzustellen, dass alle Aufträge pünktlich geliefert werden. Zu diesem Zweck entschied sich EDF für eine Simulationssoftware und beschloss, einen separaten Optimierungsalgorithmus für die elektrische Batterieladung in das entwickelte Modell zu integrieren.
Lösung
Die EDF-Spezialisten erstellten ein Liefermodell in der Simulationssoftware AnyLogic. Um das reale System genauer abzubilden, berücksichtigten sie dabei mehrere Randbedingungen:
- Einem Elektro-Lkw sollte während der Auslieferung nicht der Strom ausgehen.
- Elektro-Lkws können nur an der Ladestation (Depot) aufgeladen werden, was etwa acht Stunden in Anspruch nimmt.
- Die Leistung der Ladestation ist begrenzt und wird in einer bestimmten Weise auf die Ladegeräte (born 1, born 2 usw.) verteilt.
- Die Energiemenge, die ein Elektrofahrzeug verbraucht, ist abhängig davon, ob es beladen oder leer ist.
- Die maximale Streckenlänge beträgt 100 km.
Für das Modell der Routenoptimierung für die Lieferungen verwendete das Entwicklungsteam die agentenbasierte Simulationsmethode, um den Betrieb der Elektro-Lkws zu beschreiben. Für jeden Lkw definierten sie Merkmale (Fahrzeugabmessungen, Geschwindigkeit, Ladungsgewicht usw.) und Zustände (Warten, Beladen, Entladen, auf der Route usw.), die sich bei der Ausführung des Modells im Laufe der Zeit änderten.
Außerdem gab es in der Simulation zwei Typen von Elektro-Lkws mit unterschiedlichen Batteriekapazitäten. Das Team legte auch die Parameter der Ladestationen wie die GPS-Position und die Leistung der einzelnen Ladegeräte fest.
Danach platzierten die Entwickler mit den Möglichkeiten der AnyLogic-Software die verbleibenden Einrichtungen des Logistiknetzwerks auf einer GIS-Karte. Zudem wurden 2D- und 3D-Visualisierungen der Batterieladestation und der Elektrofahrzeuge erstellt. So kann der Benutzer leicht von der Kartenansicht von Paris und den Vororten, die eine Beobachtung der gesamten Abläufe ermöglicht, zu einer Detailansicht des Objektbetriebs wechseln.
Das Lieferwegeoptimierungsmodell entwickelte Routen, die auf einer GIS-Karte angezeigt wurden, samt Statistiken über die Ladestation, jedem Ladegerät, die Zustände der Lkws und den Auftragsstatus.
In der Simulation konnte das EDF-Team die Verkehrsdichte variieren, einige der voreingestellten Parameter ändern, Ladesäulen ein- und ausschalten und beobachten, wie sich diese Änderungen auf den Betrieb des gesamten Logistiknetzwerks auswirkten.
Ergebnis
Während der Arbeit an dem Projekt ließ das EDF-Team ein Optimierungsmodell für die Lieferrouten entwickeln, visualisierte das Logistiknetzwerk und erfasste statistische Daten mithilfe der AnyLogic-Software.
Das Modell half ihnen, die optimale Anzahl an Elektro-Lkws und das optimale Verhältnis der unterschiedlichen Batterietypen in der Flotte zu berechnen. Des Weiteren ermittelten sie die Menge an Ladestationen und deren Ladeleistung, über die sie verfügen sollten, um eine unterbrechungsfreie und rechtzeitige Warenlieferung mit Elektrofahrzeugen zu gewährleisten.
Nach dessen Fertigstellung integrierte das EDF-Team in das Modell einen eigenen Optimierungsalgorithmus für die Batterieladung. Sobald der Algorithmus eingemessen war, entwickelte das Unternehmen ein weiteres Werkzeug für das Echtzeit-Liefermanagement mit Elektro-Lkw.