Die Effizienz und Nachhaltigkeit des Schleppereinsatzes im Hafen verbessern – das ist das Ziel eines Projekts der soft-park GmbH, der FAIRPLAY Towage Group und des Fraunhofer-Center für Maritime Logistik und Dienstleistungen CML. Gefördert aus dem Programm PROFI Transfer der IFB Hamburg setzt das Projekt dafür auch Quantentechnologien ein.
Wer vom Elbstrand aus den Schleppern bei ihrer Arbeit zusieht, kommt nicht zwangsläufig auf die Idee, dass hinter ihrem Einsatz eine komplexe Logistik steckt. Wissen die Betreffenden doch lange im Voraus, wann welches Schiff ankommt und an welchem Liegeplatz es festmachen soll. Doch dieser Eindruck trügt. „Die Schlepperdisposition ist alles andere als trivial“, erläutert Joshua Dibbern vom Fraunhofer CML. „Es gibt extrem viele Aspekte, die man berücksichtigen muss.“
So sind kurzfristige Entscheidungen wie Liegeplatzwechsel oder eine zusätzliche Schlepperanforderung durch den Lotsen gang und gäbe. Nicht jeder Schlepper ist zudem für jeden Job geeignet. Ruhezeiten der Crews sind zu berücksichtigen, die für zwei Wochen am Stück auf einem Schlepper leben, ebenso Wartungszeiten, Wetterereignisse oder Gezeiten. Bei der Vielzahl an Parametern stößt herkömmliche Software schnell an ihre Grenzen – zumal es darum geht, Leerfahrten und damit Kraftstoffverbrauch und CO2-Ausstoß zu minimieren. Soll ein Schlepper nach Erledigung eines Auftrags warten, weil in der Nähe ein Folgeauftrag winkt? Oder wäre es besser, wenn er zu seinem Liegeplatz zurückkehrt und ein anderer den Job übernimmt?
Von einem „komplexen Optimierungsproblem“ spricht Dibbern. Zu dessen Lösung hat sich das Fraunhofer CML mit der soft-park GmbH zusammengetan, die wiederum ihren Kunden, die FAIRPLAY Towage Group, an Bord des Projekts holte. Dass Wissenschaft, Softwareentwickler und Praktiker in einem Vorhaben zusammenarbeiten, sei ein Glücksfall, meint Lina Kramer von soft-park, dem Konsortialführer. Dank der Zusammenarbeit können Einsatzdaten und Erfahrungswerte von FAIRPLAY direkt in die Forschung einfließen. „Da soft-park ein praxisnahes Entscheidungsunterstützungssytem für die Disponenten entwickeln wird, können die algorithmischen Lösungen auch im realen Hafenalltag evaluiert werden“, so Dibbern.
Um sich ein Bild über die Anforderungen zu machen, war das Team auch im Hafen unterwegs, auf Schleppern und in der Leitzentrale von FAIRPLAY. Die Parameter zu definieren und sie in einem mathematischen Modell möglichst realitätsnah zu modellieren, ist zunächst die Aufgabe des Fraunhofer CML. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler greifen dabei auch auf Methoden des Quantencomputings zurück. „Ein Teil des Projekts besteht darin, zu untersuchen, welche Fragestellung sich durch klassische Computer und welche sich durch Quantencomputing besser lösen lässt“, erläutert Philipp Sedlmeier vom Fraunhofer CML die hybride Herangehensweise.
Die IFB Hamburg unterstützt das Projekt mit den Namen „Quantum Tug Scheduling QTs“ mit rund 800.000 Euro. Das Geld stammt aus dem Sonderbudget Quantencomputing, mit dem die Stadt Hamburg innovative Forschungs- und Entwicklungsprojekte in diesem Themenfeld bezuschusst. Damit sollen lokale Unternehmen das Quantencomputing bereits heute in praxisnahen Anwendungen explorieren können und somit in ihrer Branche die Technologieführerschaft bei diesem wichtigen Innovationsthema übernehmen.
Dass die Forschung in der Praxis funktionieren und sie einen Mehrwert für die Anwender erzeugen wird, davon ist das Projekt-Team überzeugt. Sicher ist das keineswegs. „Die Förderung ermöglicht es, auch an riskanten, aber wegweisenden Ideen zwei Jahre konzentriert zu arbeiten“, sagt Joshua Dibbern. „Für uns als mittelständisches Unternehmen wäre eine solche Produktentwicklung ohne die Unterstützung gar nicht möglich“, ergänzt Lina Kramer. Bis FAIRPLAY seine Schlepper effizienter einsetzen kann, wird es noch ein wenig dauern: bis Mitte kommenden Jahres ist „Quantum Tug Scheduling QTs“ terminiert.