Centers of Gravity Calculator - deze online demo versie is volledig functioneel - is een web app voor het uitvoeren van een geavanceerde Center of Gravity analyse in een supply chain network design project (lees: bepaling locaties van distributiecentra die transportkosten minimaliseren). Deze web app wordt wereldwijd gebruikt door logistieke diensverleners, consultancybureaus en multinationals. Alle solvers zijn eigen solvers.

Het verlagen van de operationele kosten van een afvalverwerkingsbedrijf

De toeleveringsketen van de afvalindustrie ziet er schematisch als volgt uit: Afvalvolumes zijn onderverdeeld in afval van huishoudens, bedrijven/overheid, industrie/landbouw, bouw/sloop, en overige. De verwerkingsvolumes van afval zijn verdeeld over verbranding, storting en recycling. Vraag en aanbod spelen een rol en worden gereguleerd door de afvalhandel. Deze handel bestaat omdat sommige afvalverwerkingsbedrijven zich richten op inzameling van afval, terwijl andere zich richten op de verwerking ervan. Winstmarges kunnen snel veranderen als gevolg van het belastingstelsel, wetgeving, steun voor recycling en nieuwe procestechnologieën. Transport- en verwerkingskosten vertegenwoordigen meer dan 50% van de totale kosten. Het minimaliseren van deze kosten is dus belangrijk om de lage winstmarges te verhogen.

Welke verwerkingscentra te gebruiken en hoe moet het afval stromen?

Planningsvraag is welke verwerkingscentra te gebruiken en hoe moet het afval daartussen stromen om de transport- en verwerkingskosten te minimaliseren. Afval wordt ingezameld en tijdelijk opgeslagen in inamelingscentra; de inzameling zelf is niet in het model opgenomen. Er worden verschillende soorten afval ingezameld met uiteenlopende kenmerken, zoals het chloridegehalte. Afval wordt over het algemeen in drie stappen verwerkt, waarbij elke stap een ander type proces vertegenwoordigt. Stap 1 wordt uitgevoerd in een van de verwerkingscentra 1, stap 2 in een verwerkingscentrum 2 en stap 3 in een van de eindverwerkingscentra. Soms zijn niet alle stappen nodig en sommige centra kunnen meer dan één stap uitvoeren. In totaal zijn er meer dan honderd mogelijke manieren om afval dat bij een inzamelingscentrum aankomt te verwerken. Wat de modellering betreft: elk centrum heeft zijn eigen locatie, opstartkosten en operationele kosten. Elk centrum heeft een beperkte verwerkingscapaciteit, maar ook andere technische beperkingen, zoals de mogelijkheid om alleen afvalstromen te verwerken met een chloridepercentage binnen een bepaalde bandbreedte. Om aan deze beperkingen te voldoen, kunnen verschillende soorten afval worden gemengd, maar er zijn geen vaste recepten voor afvalstromen. Transportkosten zijn afhankelijk van de afvalkenmerken, de transportafstand en -tijd, en de kosten per kilometer en per uur voor vrachtwagens. Alle inzamelingscentra zijn volledig in eigendom van het bedrijf, maar het huurt wel extra verwerkingscapaciteit in van derden. Contractuele verplichtingen – niet-technische beperkingen – beperken de opties om te beslissen of een afvalverwerkingsstap al dan niet moet worden uitbesteed. De planning moet het gebruik van de verschillende centra en afvalstromen ertussen optimaliseren, zodanig dat transport- en verwerkingskosten worden geminimaliseerd, rekening houdend met de hierboven beschreven situatie (alle technische en niet-technische restricties).

De planningstool geeft antwoord op de planningsvraag

De planningstool geeft antwoord op de planningsvraag en wordt gebruikt op zowel tactisch (maandelijkse planning) als strategisch niveau (what-if-scenario's op de langere termijn). Kern van de planningstool is een wiskundig model voor Mixed Integer Programming, gedefinieerd in AIMMS dat gebruik maakt van de wiskundige solver CPLEX. AIMMS draait op de achtergrond en is gekoppeld aan de gebruikersinterface ontwikkeld in MS Excel met behulp van Visual Basic for Applications (VBA). Het proces van de planningstool bestaat uit de volgende vijf stappen.

1. Gegevensinvoer
   • Afvalparameters en hoeveelheden afval ingezameld bij inzamelingscentra.
   • Transportkostenparameters.
   • Parameters van verwerkingscentra: kostenparameters, locatie, technische beperkingen (bijv. chloridegrenzen) en niet-technische beperkingen (bijv. minimaal te verwerken volume vanwege contractuele verplichtingen).
   
   
2. Gegevensvalidatie / Netwerkgeneratie
   • Validatie van a priori toewijzingen, enzovoort.
   • Automatische berekening van reistijden en afstanden tussen locaties. Dit wordt gedaan via een separate interface (VBA) met TLN Planner (routeplanner gebruikt binnen de Nederlandse transportsector).
   • Het netwerk (circa 600 knooppunten verbonden door 30.000 bogen) wordt vervolgens automatisch (VBA) opgebouwd in het juiste format en vervolgens naar de standaard AIMMS-Excel-interface verzonden.
   
   
3. Netwerkberekening
   • Met behulp van de wiskundige oplossers (zoals CPLEX, aangestuurd door AIMMS), worden de volgende zaken berekend: afvalstromen (welke hoeveelheid van welk afval van waar naar waar) door het netwerk, schaduwprijzen, transportkosten en verwerkingskosten. De kosten worden vervolgens geminimaliseerd.
   
   
4. Rapportage
   • Over kosten, afvalstromen, geactiveerde centra, enzovoort.
   • Over schaduwprijzen (bijvoorbeeld: wat zouden de kosten zijn geweest als er meer/minder verwerkingscapaciteit beschikbaar was geweest).
   • Over integrale kosten, berekend door alle stappen te doorlopen en aan elke stap kosten toe te wijzen op basis van volume of anderszins, en vervolgens alle kosten op te tellen (VBA).
   
   
5. Validatie door planners
   • Naast tactische planning – resulterend in een plan om de maandelijkse kosten te minimaliseren – wordt de tool ook gebruikt voor strategische planning door verschillende scenario's te simuleren. De daaruit verkregen schaduwprijzen zijn nuttig bij onderhandelingen over de prijzen die andere afvalverwerkingsbedrijven op lange termijn in rekening zullen brengen voor het huren van hun verwerkingscapaciteit.
   
   

Resultaten

De planningstool heeft de jaarlijkse operationele kosten aanzienlijk verlaagd. Dankzij een volledig overzicht van de toeleveringsketen worden niet langer suboptimale beslissingen genomen. Afval wordt nu van het ene naar het andere verwerkinscentrum vervoerd als verwerkingskosten meer afnemen dan transportkosten toenemen. Voorheen werd afval zelden over regionale grenzen vervoerd, omdat regionale managers geen totaalbeeld van de hele keten hadden. De kostenbesparingen zijn voornamelijk te danken aan een efficiënter gebruik van de verwerkingslocaties. Zelfs de totale transportkosten zijn verlaagd.

Vanwege het succes van dit project heeft deze applicatie een innovatieprijs gewonnen binnen het moederbedrijf.

Deze applicatie routeert goederenstromen door een zeer uitgebreid Europees netwerk van wegen, waterwegen, spoorverbindingen, vliegroutes, en terminals, waarbij kilometers, kosten, CO2 uitstoot, doorlooptijd, of een combinatie ervan kan worden geminimaliseerd - middels toepassing van Dijkstra's kortste pad algoritme. Daarbij kan men scenario's aanmaken (bijvoorbeeld "wat gebeurt er met kosten en CO2 uitstoot als we een bepaalde modaliteit verbieden?") en met elkaar vergelijken. Dit verschaft inzicht in de potentie van een modal shift richting duurzaam transport.

De applicatie heeft een interface met Google Earth om de resultaten geografisch weer te geven. De achterliggende database (met o.a. wegsegmenten) is ingekocht bij een derde partij (en herbewerkt voor gebruik).

Deze applicatie bepaalt het effect op voorraden en productbeschikbaarheid van diverse planningsmethodieken. Inputs zijn minimum batchgrootte per product, productiesnelheden per product, beschikbare productietijd, omsteltijden tussen producten, productvraag en voorspelling. De gebruiker kiest uit diverse planning- en schedulingsregels, en maakt zo een scenario. De simulatie creëert gedetailleerde productieschedules (voor 52 weken) - per scenario - en rapporteert voorraadkosten en productbeschikbaarheid. De simulatie maakt duidelijk welke planning- en schedulingsregels resulteren in de laagste voorraadkosten en hoogste productbeschikbaarheid.

Twee operaties kennen verschillende werklastprofielen (in deze case gerelateerd aan vluchtschema's), met werklastpieken op verschillende uren van de dag. Hoeveel leegloopuren (diensturen -/- werklasturen) kan men besparen als de operaties worden samengevoegd?

Om deze vraag te beantwoorden, zijn diensten (shifts) aangemaakt voor beide werklastprofielen afzonderlijk en voor het gecombineerde werklastprofiel, met inzet van een custom-built shifts generator die eerst alle mogelijke diensten aanmaakt en vervolgens het aantal van elke dienst zodanig instelt dat de werklast wordt afgedekt tegen een minimaal aantal diensturen. Totale leegloopuren van de twee afzonderlijke operaties kon daarna worden vergeleken met die van een samengevoegde operatie.

Onderstaande simulator is afgeleid van een uitgebreidere versie gebruikt om te bepalen hoeveel loketten - per uur van de dag - open moeten om de gemiddelde klantwachttijd acceptabel te houden. Parameters zijn aanpasbaar via ⚙ knopje.