Innovation in der Routenplanung: Ein Durchbruch für den Logistiksektor
In den komplexen und zeitkritischen Lieferketten von heute ist die Fähigkeit zur sofortigen Routenanpassung entscheidend. Traditionelle Algorithmen legten den Grundstein für die Routenplanung, aber moderne Logistik erfordert mehr als den kürzesten Weg – sie verlangt den intelligentesten, in Echtzeit berechneten Weg. ORTEC hat die Tourenoptimierung neu erfunden, indem es einen Algorithmus entwickelt hat, der die parallelen Fähigkeiten von Computern nutzt, die einst als unvereinbar mit der Touren-Logik galten. Der daraus resultierende Planungs-Algorithmus namens VSPA (Vectorized Shortest Path Algorithm) ist nicht nur radikal schneller, sondern bewältigt auch die gesamte Komplexität der heutigen Herausforderungen, während sie weniger Schritte benötigt und viel besser auf die modernen Chip-Architekturen abgestimmt ist. Das ist nicht nur ein Upgrade – es ist ein transformativer Sprung für die Logistik.
Tourenoptimierung für den Logistiksektor neu erfunden
Wie können Unternehmen mit moderner Technologie den komplexen Herausforderungen in der globalen Logistik begegnen?
Jahrelang bildeten traditionelle Methoden wie der Dijkstra-Algorithmus die Grundlage der Routenplanung, doch sie werden der aktuellen Dynamik der Lieferketten nicht mehr gerecht. Die Langsamkeit und Inflexibilität dieser Methoden sind zu einem Engpass in einer Ära geworden, in der Echtzeit-Anpassungen an Faktoren wie Verkehrsstaus oder Last-Minute-Lieferänderungen unerlässlich sind.
Nun gibt es eine bahnbrechende Lösung: ein Algorithmus, der die Leistung vorhandener Technologie nutzt, um Routenberechnungen nicht nur schneller, sondern auch intelligenter zu machen. Diese Innovation, entwickelt vom ORTEC-Team, ist als VSPA (Vectorized Shortest Path Algorithm) bekannt. Sie bietet eine signifikante Beschleunigung und ermöglicht die nahtlose Integration komplexer Variablen wie Fahrzeugbeschränkungen und Umweltzonen. Das Ergebnis ist eine dynamische Echtzeit-Planung, die die Effizienz und Flexibilität logistischer Abläufe auf ein neues Niveau hebt.
In einer Welt, in der Geschwindigkeit und Effizienz in der Logistik den Unterschied ausmachen, ist die Fähigkeit, die optimale Route sofort zu berechnen, von unschätzbarem Wert. Bas den Heijer, der seit über einem Jahrzehnt eine der treibenden Kräfte hinter den Kartierungs- und Routing-Lösungen von ORTEC ist, weiß das besser als jeder andere. Er kombiniert analytische Präzision mit einem unermüdlichen Drang, komplexe Probleme zu lösen.
„Die Routenplanung ist das Rückgrat der modernen Logistik“, sagt Den Heijer. „Aber die Werkzeuge, die wir jahrelang benutzt haben, konnten mit der wachsenden Nachfrage nicht mehr mithalten.“ Im Jahr 2022 führte eine kühne Idee zu einem Durchbruch, der nicht nur die Technologie von ORTEC veränderte, sondern auch das Potenzial hat, den gesamten Sektor neu zu gestalten.
Wo sind die Grenzen traditioneller Algorithmen?
Warum haben herkömmliche Routenberechnungsmethoden Schwierigkeiten mit den komplexen Anforderungen von heute?
Der 1959 veröffentlichte Algorithmus von Edsger Dijkstra bildete jahrelang die Grundlage der Routenplanung. Dieser Algorithmus, der den kürzesten Weg zwischen zwei Punkten basierend auf Faktoren wie Entfernung oder Zeit berechnet, ist ein Klassiker in der Informatik. Natürlich wurde der Algorithmus in den folgenden Jahrzehnten verbessert, beispielsweise durch Customizable Route Planning und Contraction Hierarchies. Im Grunde verwenden diese Verbesserungen jedoch immer noch eine Schleife im Dijkstra-Stil. Und in der heutigen Welt reicht das nicht mehr aus. „Obwohl Dijkstras Algorithmus brillant ist, wurde er nicht für den Umfang und die Geschwindigkeit entwickelt, die wir heute benötigen“, erklärt Den Heijer. „In einer Welt, in der täglich Millionen von Paketen ausgeliefert werden, verlangsamt der Schritt-für-Schritt-Ansatz die Abläufe. Die Innovation unseres Ansatzes ist, dass wir die Dijkstra-Schleife nicht mehr benötigen.“
Das Problem liegt in der sequenziellen Natur des Algorithmus. Er durchsucht ein Netzwerk Schritt für Schritt und wählt jedes Mal die beste nächste Option aus einer Prioritätswarteschlange. Dieser Prozess ist zwar zuverlässig, aber zu langsam für großflächige Echtzeitanwendungen, die sich auch mit modernen dynamischen Variablen wie Verkehrsstaus oder spezifischen Fahrzeugbeschränkungen auseinandersetzen müssen.
Bas den Heijer, Director of Engineering bei ORTEC
„Obwohl Dijkstras Algorithmus brillant ist, wurde er nicht für den Umfang und die Geschwindigkeit entwickelt, die wir heute benötigen.“
"Der Dijkstra-Algorithmus kann Dinge wie Umweltzonen und einige Echtzeitinformationen in der Routenplanungssoftware, die Sie in Ihrem privaten Auto verwenden, handhaben, aber das berechnet nur einfache Routen von A nach B, und die Berechnungszeiten spielen keine so große Rolle. In logistischen Umgebungen sind diese Berechnungen viel komplexer und zu zeitaufwändig, um einen Dijkstra-Algorithmus zu verwenden. Wir brauchten etwas Schnelleres, das auch die Komplexität der modernen Logistik bewältigen kann."
Wie eine kühne Idee alles veränderte
Wie können innovative Algorithmen sowohl die Geschwindigkeit als auch die Genauigkeit der Tourenoptimierung erheblich verbessern?
Angesichts dieser Herausforderung suchten Den Heijer und sein Team nach Alternativen. Ihre Aufmerksamkeit richtete sich auf Grafikprozessoren (GPUs), Hardware, die in der Lage ist, Tausende von Aufgaben gleichzeitig auszuführen. GPUs wurden ursprünglich für Videospiele entwickelt, spielen aber heute eine Schlüsselrolle in der KI. Die Idee, sie für Routenberechnungen zu verwenden, war alles andere als konventionell. „Es war ein Wagnis“, gibt Den Heijer zu. „Die meisten Routenplanungsalgorithmen sind von Natur aus sequenziell, während GPUs sich im Parallel-Processing auszeichnen. Wir mussten den gesamten Ansatz überdenken.“
Der Durchbruch gelang, als das Team einen Weg fand, die Reihenfolge der Berechnungen vorab zu definieren, sodass der Computer alles gleichzeitig verarbeiten konnte. „Das war der Moment, in dem wir dachten: Das könnte tatsächlich funktionieren“, erinnert sich Den Heijer. Es erforderte Kreativität und eine solide Portion technischen Scharfsinn, aber das Team erkannte schnell das Potenzial dieser neuen Richtung und stellte fest, dass es sogar ohne den Einsatz von GPUs funktionieren konnte.
Von der Idee zum Durchbruch
Im Dezember 2022 beschlossen Den Heijer und zwei Kollegen, ihre Idee auf die Probe zu stellen. Sie zogen sich für eine Woche in eine ruhige Ecke des ORTEC-Büros zurück, entschlossen, einen Prototyp zu bauen. „Es war intensiv“, sagt Den Heijer. „Wir schotteten uns von allem und jedem ab. Am dritten Tag hatten wir eine erste Version am Laufen, und am fünften Tag testeten wir sie mit realen Routen.“
Obwohl der Prototyp auf einer traditionellen CPU lief, übertrafen die Ergebnisse alle Erwartungen. Der neue Algorithmus lieferte die gleiche Genauigkeit wie herkömmliche Methoden, war aber zehnmal schneller. „Als wir die ersten Ergebnisse sahen, konnten wir es kaum glauben. Das war einer dieser Momente, in denen man merkt, dass man etwas Revolutionäres entdeckt hat.“ Der Trick bestand darin, die Berechnungsreihenfolge vorab zu definieren, damit die CPU ihre parallele Leistung voll ausschöpfen konnte. Obwohl die erste Version viel Speicher und Vorbereitungszeit erforderte, überwand das Team diese Hindernisse schnell und machte den Algorithmus für den praktischen Einsatz tauglich. Der Vectorized Shortest Path Algorithm kurz VSPA war geboren.
Bas den Heijer, Director of Engineering bei ORTEC
„Das war einer dieser Momente, in denen man merkt, dass man etwas Revolutionäres entdeckt hat.“
Welche Vorteile bietet der Vectorized Shortest Path Algorithm (VSAP)?
Welchen Auswirkungen hat VSPA auf die Effizienz und die Kosten in der Tourenoptimierung?
Die Vorteile des neuen Algorithmus sind beeindruckend. Der neue Berechnungsstil hat selbst für die herkömmlichen CPUs, auf denen er derzeit läuft, enorme Vorteile. Er beschleunigt die Routenberechnungen signifikant, was in einem Sektor, in dem jede (Milli-)Sekunde zählt, entscheidend ist. „Schnellere Berechnungen bedeuten ein besseres Erlebnis für die Benutzer und effizientere Abläufe für unsere Kunden“, erklärt Den Heijer. Da der neue Algorithmus, der nicht an die Beschränkungen der sequenziellen Verarbeitung gebunden ist, auch an die parallelen Fähigkeiten von GPUs anpassbar ist, arbeitet das Team nun an einem GPU-Prototyp, der verspricht, noch schneller zu sein, möglicherweise um das Zehnfache im Vergleich zum aktuellen System.
Die Auswirkungen gehen jedoch über die Geschwindigkeit hinaus. Dank der zusätzlichen Rechenkapazität können komplexere Modelle verwendet werden. „Wir können jetzt beginnen, Echtzeit-Verkehrsdaten, fahrzeugspezifische Einschränkungen und sogar Umweltfaktoren wie Emissionszonen zu integrieren“, sagt Den Heijer. „Wir können diesen Detaillierungsgrad ohne zusätzliche Rechenleistung integrieren.“ Seit Anfang 2025 ist VSPA in mehrere ORTEC -Lösungen integriert, darunter die Tourenplanungs-Software, Lösungen für Personaleinsatzplanung und Cloud-basierte Liefersysteme. Die positive Aufnahme und das Interesse externer Parteien unterstreichen das Potenzial für breitere Anwendungen.
Ausblick in die Zukunft
Welche Rolle wird der neue Algorithmus zur Tourenoptimierung zukünftig in verschiedenen Branchen spielen?
Während ORTEC diese Innovation weiter ausrollt, blickt das Team bereits voraus. „Das ist erst der Anfang“, sagt Den Heijer. „Es gibt Interesse von Logistikplattformen, Technologieunternehmen und sogar Autoherstellern, die den Wert einer schnelleren und effizienteren Routenplanung erkennen.“ Über die Logistik hinaus könnte der Algorithmus auch in anderen Bereichen mit hierarchischen Netzwerken anwendbar sein, etwa in der Telekommunikation oder der Fertigung.
Für Den Heijer ist die eigentliche Belohnung jedoch die Möglichkeit, etwas zu bewirken. „Es geht nicht nur um Geschwindigkeit“, reflektiert er. „Es geht darum, eine intelligentere, nachhaltigere Logistik zu ermöglichen, die sich an die Komplexität der modernen Welt anpassen kann.“ Was als Experiment in einer ruhigen Büroecke begann, hat sich zu einer Innovation entwickelt, die die Zukunft der Routenplanung gestaltet.
Mit diesem Durchbruch hat ORTEC einen neuen Standard gesetzt.
Über Bas den Heijer - Director of Engineering bei ORTEC
Bas den Heijer arbeitet seit über zwölf Jahren bei ORTEC und leitet das Team für Karten und Routing, intern bekannt als das Atlas-Team. Er hat einen akademischen Hintergrund in Informatik und Mathematik und studierte an der Universität Utrecht. Außerhalb der Arbeit hat er eine Leidenschaft für Pub-Quizze und Computerspiele. Als Director of Engineering ist Den Heijer für die kontinuierliche Entwicklung von Algorithmen verantwortlich, die Touren in großen Logistiknetzwerken schnell und präzise berechnen. Diese Arbeit ist essenziell für die Leistung der ORTEC-Lösungen, die in Sektoren wie Transport, Vertrieb, Außendienst und Personalplanung eingesetzt werden.
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VSPA Broschüre - Vectorized Shortest Path Algorithm
Eine revolutionäre Lösung die zur schnellsten Berechnung im Bereich der Tourenplanung führt, da sie eine drastische Senkung der Kalkulationszeit mit sich bringt und so neue Möglichkeiten in der Logistikoptimierung eröffnet.