Utilization-oriented Harvest Logistics: Vehicle Routing and Scheduling of Forage Harvesters, Transfer and Transport Vehicles with Synchronization Constraints

Abstract

Landwirtschaftliche Lohnunternehmer sind Logistikdienstleister für verschiedene Feldarbeiten in der Landwirtschaft. Naturgegebene Restriktionen, Personalmangel, hochpreisige Landmaschinen und geringe Margen erfordern von den Lohnunternehmern eine effiziente Auslastung ihres Landmaschinenparks. Um kurze Einsatzzeiten zu erreichen, wie es insbesondere bei der Ernte notwendig ist, werden kurze Fahrzeiten zwischen den Einsatzorten und eine hohe Auslastung der Erntemaschinen, z.B. Feldhäcksler und Mähdreschern, angestrebt. In diesem Beitrag wird der Ernteprozess mit Feldhäckslern und Unterstützungsfahrzeugen (Überlade- und Transportfahrzeuge) untersucht. Dabei muss der Feldhäcksler, wenn nicht genügend Begleitfahrzeuge zur Verfügung stehen, die Ernte auf dem Feld unterbrechen und auf ein Begleitfahrzeug warten, das die geerntete Biomasse aufnehmen kann. Typischerweise werden Teams aus Erntemaschinen und Unterstützungsfahrzeugen vor Beginn des Erntevorgangs zusammengestellt und bleiben in dieser Konstellation, bis alle Felder im Planungszeitraum abgeerntet sind. Im Fokus dieser Studie steht die sich ergebende Zeitersparnis, wenn die Fahrzeuge nicht an ihr Team gebunden sind und somit jedes Feld in einer neuen Konstellation beernten können. In diesem Beitrag werden zwei mathematische Modelle vorgestellt, die den Ernteprozess mit Feldhäckslern, Übergabefahrzeugen und Transportern beschreiben, wobei der Schwerpunkt auf der Auslastung der Feldhäcksler bei fester bzw. variabler Teamzusammensetzung liegt. Diese Modelle werden mittels gemischtganzzahliger Programmierung mit dem Solver Gurobi gelöst.