Das Waste-Hunter Projekt

The Waste-Hunter Project

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[[de]]Gepostet am: [[en]]Posted at:
1.12.2019

Executive Summary

Im Rahmen des „Waste-Hunter“ Projektes hat adiutaByte die entwickelte Flottenplanungssoftware für die Anwendung zur Flottenplanung in der Sperrmüllentsorgung gemeinsam mit Entsorgung Herne erweitert und angepasst. Hauptziel des Projektes war es eine möglichst kundenorientierte Planung derSperrmüllabholungen zu erreichen, d.h. die Terminvergabe für die Kunden flexibler und schneller zu ermöglichen - und in diesem Zuge die Service-Center Mitarbeiter zu entlasten, Touren verlässlicher zu planen, Wegstrecken zuverringern und auch den CO2-Ausstoß in der Stadt zu minimieren.

Das Projekt hat gezeigt, dass sich durch eine revierübergreifende und flexiblere Planung bei gleicher Auftragslage bis zu 30% der Touren einsparen lassen, d.h. die Mitarbeiter können an diesen Tagen für andere Aufgaben eingesetzt werden – oder mehr als 40% zusätzliche Aufträge können angenommen werden, um den Kunden möglichst schnell einen Termin für die Sperrmüllabholung anzubieten. Durch die Flexibilität des Systems ist es möglich auch für den nächsten Tag noch spontane Termine einzuplanen. Außerdem steht den Kunden nicht mehr nur ein möglicher Tag pro Woche zur Auswahl, sondern eine Einplanung für jeden Tag der Woche bzw. feste Terminwünsche sind ebenfalls möglich. Das neue System ist daher zu 100% kundenorientiert und flexibel.

Entsorgung Herne Service Center: „Dank des Programms müssen wir zukünftig keine endlosen Diskussionen mehr mit dem Bürger führen, warum  er nur an einem speziellen Wochentag seinen Sperrmüllabholen lassen kann.“
Fahrer des Entsorgungsfahrzeugs: „Am wichtigsten war mir, einschätzen zu können, welche Sperrmüllmengen uns an den Anfallorten erwarten. Dank des Programms kann ich jetzt sofort sehen, was geladen werden muss und wie lange es dauert es zu verladen.“
Kunden im Service Center: „Ich finde es super, dass ich in Zukunft nicht mehr so lange auf einen Termin warten muss.“

Die Waste-Hunter Case Study im Detail

Die Challenge

Bei der Planung der Sperrmüllflotte gibt es unterschiedliche Einflüsse und Restriktionen zu berücksichtigen. Die Fahrzeuge haben verschiedenen Kategorien und es können nicht alle verschiedenen entsorgten Gegenstände der Bürger auf demselben Fahrzeug transportiert werden. So gibt es zum Beispiel die Unterscheidung zwischen Sperrmüll- und Elektroschrott-Fahrzeugen bzw. Aufträgen. Außerdem haben die Fahrzeuge und Aufträge unterschiedliche Kapazitäten und Verlade dauern. Dazu kommt, dass die Fahrer feste und u.U. unterschiedliche Arbeitszeiten haben, die ebenfalls in der Planung möglichst genau berücksichtigt werden müssen und nicht überschritten werden dürfen. Die Bürger, die einen Sperrmüllauftrag aufgeben, möchten aber in der Regel möglichst schnell einen Termin für ihre Sperrmüllabholung bekommen und haben – wie wir alle – oft Präferenzen, an welchem Tag eine Abholung für sie am passendsten wäre um das Rausstellen der Güter praktisch bewerkstelligen zu können.

Die Ausgangssituation: Statische Tourenpläne, manuelle Disposition und lange Wartezeiten für Kunden

Um die Probleme und Schwierigkeiten bei der Sperrmüllentsorgung wirklich zu verstehen, sind wir zunächst in die Praxis gegangen: Mitfahren auf den Fahrzeugen und Mitplanen im Service-Center!

Die zu planende Sperrmüllflotte von Entsorgung Herne besteht aktuell aus 2 Fahrzeugen, die an jedem Tag der Woche in unterschiedlichen Gebieten der Stadt eingesetzt werden. Für die Planung der Sperrmüllabholungen ist die Stadt in 10 Gebiete unterteilt (je Wochentag 1 Gebiet pro Fahrzeug). Das bedeutet, dass für jeden Kunden, der einen Sperrmülltermin anmeldet, genau ein Tag pro Woche (nämlich für das Gebiet, in dem sich die Adresse befindet) möglich ist.

In einer Tagesplanung können aktuell maximal 13 Aufträge pro Fahrzeug eingeplant werden, unabhängig von der Kapazität oder der Dauer der einzelnen Aufträge. Somit können pro Woche maximal 130 Sperrmüllaufträge an Kunden vergeben werden.

Beantragt ein Kunde einen Sperrmüllauftrag, so wurde allgemein nicht erfasst, wie viel Sperrmüll rausgestellt wird, sondern nur eine pauschale Menge von „4 Zimmern“ pro Auftrag angenommen. Es ist aber tatsächlich ungewiss, welche Müllmenge die Kunden zum Schluss rausstellen und die Fahrer wissen– auf der anderen Seite – vor Ankunft bei einem Auftrag somit auch nicht, welcher Aufwand und welche Mengen sie dort erwarten werden. Durch die ungenaue Erfassung war es deshalb grundsätzlich nicht möglich, die Kapazitäten der Fahrzeuge bzw. Kapazitäten der Aufträge in der Planung zu berücksichtigen oder mögliche Dauer für die Aufträge anzunähern.

Insgesamt sind die Schwierigkeiten der heutigen Sperrmülldisposition, dass die aktuelle Planung ungewiss, starr, beschränkt und kundenfern ist.

Erhebliche Potentiale durch revierübergreifende Planung

Nun ging es um die neue Tourenplanungsoptimierung mit Produktkategorien und Tagesvorschlägen für den Planer.

Um vorab das Potential einer revierübergreifenden Flottenplanungabschätzen zu können, wurde also zunächst eine aktuelle Wochenplanung der Sperrmüllflotte mit allen wichtigen Parametern analysiert und mit der Lösung der adiutaByte Flottenoptimierungssoftware derselben Woche verglichen.

In der aktuellen manuellen Planung waren für die betrachtete Woche insgesamt 126 Aufträge eingeplant – verteilt auf 10 Touren (2 Fahrzeuge für je 5 Tage) in den 10 Revieren der Stadt. Aufgrund der starren Planung mit maximal 13 Aufträgen pro Tour hätten nur 4 zusätzliche Aufträge in dieser Woche eingeplant werden können – bei einer Tour potentiell nur noch 1 Auftrag mehr,bei einer anderen Tour noch bis zu 3 Aufträge mehr, alle anderen Touren waren mit 13 Aufträgen in der alten starren Planung also bereits „voll ausgelastet“. Die gesamte Fahrtstrecke der alten Planung betrug ca. 214,6 km bei einer Fahrzeit von 527 Minuten. Um eine Vergleichbarkeit zu späteren Ergebnissen herzustellen haben wir hier lediglich die durch die Planer erstellten Zuweisung der Aufträge auf die Fahrzeuge genommen und die entstandenen Einzeltouren mit adiutaByte optimiert – dadurch legen wir zugrunde, dass der Fahrer aus seiner Liste der Aufträge (vom Planer erhalten) selbst die optimale Reihenfolge hieraus gewählt hätte und gefahren wäre.

Überblick reviergebundene Tourenplanung:

- 10 Touren
- 214,6 km
- 527 Min. Fahrzeit

Im Vergleich zu dieser manuellen Zuweisung liefert eine anschließende revierübergreifende (und in der Anzahl der Aufträge pro Tag unbeschränkte) Planung mit der adiutaByte Tourenplanungsoptimierung die folgenden Ergebnisse für dieselbe betrachtete Woche mit 126 zu planenden Aufträgen:

Die Aufträge können ohne Kapazitäts- oder Schichtzeitüberschreitungen auf nur noch 7 Touren [zuvor 10] aufgeteilt werden(drei Tage mit 2 Fahrzeugen und 1 Tag mit 1 Fahrzeug). Durch die Möglichkeit prinzipiell beliebig viele Aufträge an einem Tag zu planen [sofern Kapazitätsgrenzen und Schichtzeiten der Mitarbeiter dies erlauben] sowie die akkurate Fahrzeitprognose und Touroptimierung können die 126 Aufträge also nun mit adiutaByte auf 7 Touren mit durchschnittlich 18 Aufträgen pro Tour aufgeteilt werden – wobei Schichtzeiten und Fahrzeugbeschränkungen eingehalten werden. Somit stehen jetzt durch die Einsparungen 3 Touren der Woche noch für die Neuaufnahme weiterer Aufträge zur Verfügung und es können mehr als 40% zusätzliche Aufträge jede Woche eingeplant werden. Die gesamte Fahrtstrecke beträgt bei der revierübergreifenden Planung mit weniger Fahrzeugen nun auch nur 205,9 km bei einer Gesamtfahrzeit von 522 Minuten.

Überblick revierübergreifende Tourenplanung:

- 7 Touren
- 205,9 km
- 522 Min. Fahrzeit

Weitere Potentiale durch KI-gestützte Prognose System

Für eine exakte Planung ist es unumgänglich eine genaue Datengrundlage zu haben. Natürlich kann man Abholzeiten und Schichten nur dann akkurat planen, wenn die Zeiten für Touren zwischen den Aufgaben aber auch für die Beladen der Güter im voraus verlässlich abgeschätzt werden kann. Hierzu wurde ein System umgesetzt, in das die konkreten Güter der Kunden am Telefon durch den Service-Center Mitarbeiter eingegeben werden können. Auf Basis der neugewonnen Daten, wurde dann das innovative KI-gestützte Mengen- und Verladezeitprognose entwickelt.

Auf Basis der schnellen Tourenempfehlung wurde im nächsten Schritt ein System implementiert, welches dem Service-Mitarbeiter noch am Telefon mit dem Kunden die idealen Abholtage vorschlägt! Außerdem sollten die abzuholenden Gegenstände direkt detailliert erfasst werden.

Im Rahmen des Projektes wurden bereits erste Sperrmüllabholungen mit dem neuen System durchgeführt. Hierfür wurde auch direkt ein zusätzliches Fahrzeug ausgeliehen und Kunden konnten kurzfristig Termine nach ihren Wünschen reservieren. Im Rahmen der Terminabfragungen wurden die Kunden nun gebeten eine möglichst genaue Angabe der zu entsorgenden Gegenstände zu machen. Anschließend wurden die Touren mit dem WasteHunter-adiutaByte-System optimiert geplant – und bereits die ersten Ergebnisse der Testfahrten waren sehr vielversprechend.

Das neue Prognosesystem in der adiutaByte-Plattform errechnet – durch maschinelles Lernen gestützt – die Dauer und das Gewicht einer Abholung basierend auf der detaillierten Sperrmüllliste jedes Kunden. Es konnten bei allen Anfahrten sehr akkurate Ergebnisse mit nur minimalen Abweichungen von Dauer, Gewicht und Anzahl der Gegenstände verzeichnet werden:durchschnittlich nur 1 Minute Abweichung von tatsächlicher und prognostizierter Dauer, nur wenige Kilogramm Abweichung vom tatsächlichen und prognostizierten Gewicht und gerade mal durchschnittlich nur 1 Teil Abweichung von vorab abgegebenen und tatsächlich rausgestellten Gegenständen.

Fazit: Eine revierübergreifende Tourenplanung bringt mehr Planbarkeit, Flexibilität und Kundenorientierung

In den letzten Wochen des Projektes wurde das neue System natürlich intensiv weiter genutzt, verfeinert, die Usability weiter erhöht und vieles vieles mehr....

Insgesamt macht das neue System die Sperrmüllabholung deutlich genauer und besser planbar, da die Erfassung der Sperrmüllmengen feingranular ist und basierend darauf das Gewicht und die Dauer der Aufträge realistisch eingeplant werden können – und die Fahrer nun auch jederzeit wissen, was sie vor Ort erwartet.Außerdem ist das System durch die revierübergreifende Planung deutlich flexibler, die Kunden bekommen schneller einen Termin und besondere Kundenwünsche können individuell berücksichtigt werden.

Weitere Zusammenarbeit

Wir bedanken uns recht herzlich für das Vertrauen der Stadt Herne und der Entsorgung Herne. Das Projekt war ein voller Erfolg und hat großen Spaß gemacht – der Grundstein für eine lange gute Partnerschaft ist hiermit gelegt – und alle Ziele wurden sogar maßgeblich übertroffen.

Basierend auf dem Projekt wird nun die Zusammenarbeit mit Entsorgung Herne fortgeführt, das Produkt erweitert und darauf aufbauend ein direkt durch den Kunden zu bedienendes Sperrmüll-Online System entwickelt. Mit diesem System– welches auf der adiutaByte Tourenoptimierung aus diesem Projekt direkt aufbaut – können die Kunden dann auch ohne beim Service Center persönlich vorzusprechen zu müssen einfach direkt von zu Hause aus Ihre Sperrmülltermine buchen. Dabei wird es möglich sein, dass die Kunden präferierte Termine angeben können. Sollte eine Terminvergabe für diesen gewünschten Tag nicht mehr möglich sein bekommt der Kunde einfach und direkt einige alternative Terminvorschläge zur Auswahl. Dadurch werden – nach diesem ersten großen Fortschritt im WasteHunter-Projekt – dann Kundenzufriedenheit und möglichst schnelle Terminvergabe noch mehr in den Vordergrund gestellt werden.

Berichterstattung

Executive Summary

Within the scope of the "Waste-Hunter" project adiutaByte has extended and adapted the developed fleet planning software for the application for fleet planning in bulky waste disposal together with Entsorgung Herne. The main goal of the project was to achieve a customer-oriented planning of bulky waste collections, i.e. to make the scheduling of appointments more flexible and faster for the customers - and in this context to relieve the service center staff, to plan tours more reliably, to reduce distances and also to minimize CO2 emissions in the city.

The project has shown that up to 30% of the tours can be saved with the same order situation by a more flexible planning across districts, i.e. the employees can be assigned to other tasks on these days - or more than 40% additional orders can be accepted in order to offer the customers a date for bulky waste collection as quickly as possible. Due to the flexibility of the system it is also possible to schedule spontaneous appointments for the next day. In addition, the customers no longer have only one possible day per week to choose from, but can also schedule for every day of the week or make fixed appointment requests. The new system is therefore 100% customer-oriented and flexible.

Disposal Herne Service Center: "Thanks to the program, we will no longer have to have endless discussions with citizens about why they can only have their bulky waste collected on a special weekday.“
Driver of the waste disposal vehicle: „The most important thing for me was to be able to estimate the amount of bulky waste awaiting us at the places where it is generated. Thanks to the program, I can now see immediately what needs to be loaded and how long it will take to load it.“
Customers at the Service Center: „I think it's great that in future I won't have to wait so long for an appointment.“

The Waste-Hunter Case Study in detail

The challenge

When planning the bulky waste fleet there are different influences and restrictions to be considered. The vehicles have different categories and it is not possible to transport all different disposed objects of the citizens on the same vehicle. For example, there is the distinction between bulky waste and electronic waste vehicles or orders. Moreover, the vehicles and orders have different capacities and loading times. In addition, the drivers have fixed and possibly different working hours, which must also be taken into account as precisely as possible in the planning and must not be exceeded. However, citizens who place an order for bulky waste usually want to get an appointment for their bulky waste collection as quickly as possible and - like all of us - often have preferences as to which day would be the most suitable for them to pick up the goods in order to be able to practically manage the display of the goods.

The initial situation: Static tour plans, manual dispatching and long waiting times for customers

To really understand the problems and difficulties of bulky waste disposal, we first went into practice: Riding on the vehicles and planning in the service center!

The bulky waste fleet to be planned by Entsorgung Herne currently consists of 2 vehicles, which are used in different areas of the city every day of the week. For the planning of bulky waste collections the city is divided into 10 areas (1 area per vehicle per day of the week). This means that for each customer who registers a bulky waste appointment, exactly one day per week (namely for the area where the address is located) is possible.

A maximum of 13 orders per vehicle can currently be scheduled in a daily schedule, regardless of the capacity or duration of the individual orders. This means that a maximum of 130 bulky waste orders can be assigned to customers per week.

If a customer applies for a bulky waste order, it was generally not recorded how much bulky waste is issued, but only a flat rate of "4 rooms" per order was accepted. It is however actually uncertain, which garbage quantity the customers put out in the end and the drivers know - on the other hand - before arrival at an order thus also not, which expenditure and which quantities they will expect there. Due to the inaccurate recording it was therefore basically not possible to consider the capacities of the vehicles or capacities of the orders in the planning or to approximate possible durations for the orders.

Overall, the difficulties of today's bulky waste disposition are that current planning is uncertain, rigid, limited and remote from the customer.

Considerable potentials through cross-area planning

Now it was all about the new tour planning optimization with product categories and daily suggestions for the planner.

UTo be able to estimate the potential of a cross-regional fleet planning in advance, a current weekly planning of the bulky waste fleet with all important parameters was analyzed and compared with the solution of the adiutaByte fleet optimization software of the same week.

In the current manual planning, a total of 126 orders were planned for the week under consideration - distributed over 10 tours (2 vehicles for 5 days each) in the 10 districts of the city. Due to the rigid planning with a maximum of 13 orders per tour, only 4 additional orders could have been planned for this week - in one tour potentially only 1 order more, in another tour up to 3 orders more, all other tours were already "fully utilized" with 13 orders in the old rigid planning. The total driving distance of the old planning was about 214.6 km with a driving time of 527 minutes. In order to achieve comparability with later results, we have here only taken the assignment of the orders to the vehicles created by the planners and optimized the individual tours with adiutaByte - thereby we assume that the driver himself would have chosen the optimal order from his list of orders (received from the planner) and would have driven.

Overview territory-based route planning:

- 10 Tours
- 214,6 km
- 527 min driving time

In comparison to this manual assignment, a subsequent cross-area (and unlimited in the number of orders per day) planning with the adiutaByte route planning optimization delivers the following results for the same considered week with 126 orders to be planned:

The orders can be split up into only 7 tours [previously 10] without exceeding capacity or shift times (three days with 2 vehicles and 1 day with 1 vehicle). Due to the possibility to plan any number of orders on one day [if capacity limits and shift times of the employees allow it] as well as the accurate driving time forecast and route optimization, the 126 orders can now be split up with adiutaByte into 7 tours with an average of 18 orders per tour - while keeping shift times and vehicle restrictions. Due to the savings, 3 tours per week are now available for new orders and more than 40% additional orders can be scheduled each week. The total driving distance for cross-regional planning with fewer vehicles is now also only 205.9 km with a total driving time of 522 minutes.

Overview of cross-regional route planning:

- 7 Tours
- 205,9 km
- 522 min driving time

Further potentials through AI-supported prognosis system

For an exact planning it is essential to have an exact data basis. Of course, pickup times and shifts can only be planned accurately if the times for tours between tasks but also for loading goods can be reliably estimated in advance. For this purpose, a system was implemented in which the service center employee can enter the specific goods of the customers on the phone. Based on the newly acquired data, the innovative AI-supported quantity and loading time forecast was then developed.

Based on the quick tour recommendation, the next step was to implement a system that suggests the ideal pickup days to the service employee while still on the phone with the customer! In addition, the items to be picked up were to be recorded in detail directly.

Within the scope of the project, the first bulky waste collections have already been carried out with the new system. For this purpose, an additional vehicle was rented directly and customers were able to reserve appointments at short notice according to their wishes. In the context of the date inquiries the customers were now asked to give as exact a specification as possible of the objects to be disposed of. Afterwards the tours were planned in an optimized way with the WasteHunter-adiutaByte-System - and already the first results of the test drives were very promising.

The new forecasting system in the adiutaByte platform calculates - supported by machine learning - the duration and weight of a collection based on the detailed bulky waste list of each customer. Very accurate results could be recorded for all pick-ups with only minimal deviations in duration, weight and number of items: on average only 1 minute deviation from actual and forecasted duration, only a few kilograms deviation from actual and forecasted weight, and just an average of only 1 part deviation from pre-delivered and actually displayed items.

Conclusion: A route planning across all districts brings more predictability, flexibility and customer orientation

In the last weeks of the project the new system was of course intensively used, refined, the usability further increased and much much more....

All in all, the new system makes bulky waste collection much more accurate and easier to plan, since the recording of bulky waste quantities is fine-grained and, based on this, the weight and duration of the orders can be realistically planned - and the drivers now know what to expect on site at all times.

Further cooperation

We would like to thank the city of Herne and Entsorgung Herne for their trust. The project was a complete success and a lot of fun - the foundation for a long and good partnership is hereby laid - and all goals were even significantly exceeded.

Based on the project, the cooperation with Entsorgung Herne will now be continued, the product will be extended and based on this, an online system for bulky waste will be developed which can be operated directly by the customer. With this system - which is directly based on the adiutaByte route optimization from this project - the customers can book their bulky waste appointments directly from home without having to visit the service center personally. It will be possible for customers to specify their preferred dates. If it is no longer possible to make an appointment for the desired day, the customer will be given a number of alternative appointments to choose from. After this first big progress in the WasteHunter project, customer satisfaction and the fastest possible appointment allocation will be even more important.

Reporting

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