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Lebenszyklusorientierte Flottenplanung mit alternativ angetriebenen Fahrzeugkonzepten

Mennenga, Mark Stephan GND

Strukturveränderungen auf dem deutschen Fahrzeugmarkt, wie die Einführung der Elektromobilität, erfordern zunehmend die Berücksichtigung alternativ angetriebener Fahrzeugkonzepte in der Planung von Unternehmensflotten. Hierbei ergibt sich der Bedarf für eine lebenszyklusorientierte Sichtweise u.a. aufgrund von divergierenden Eigenschaften verschiedener Fahrzeugkonzepte. Vor diesem Hintergrund liefert diese Dissertation einen Beitrag zur lebenszyklusorientierten Flottenplanung mit alternativ angetriebenen Fahrzeugkonzepten.
Ansatzpunkt ist die Entwicklung einer generischen Planungsunterstützung.
Aufbauend auf den theoretischen Grundlagen wird die lebenszyklusorientierte Flottenplanung mit alternativ angetriebenen Fahrzeugkonzepten als Betrachtungsgegenstand dieser Dissertation eingeführt und Anforderungen an eine Planungsunterstützung abgeleitet. Wesentliche Anforderungen sind u.a. die Abbildung der Entscheidungssituation eines Flottenplaners, die Verknüpfung der strategischen Bestands- mit der operativen Einsatzplanung, die resultierende notwendige Erfassung dynamischer Effekte des Flottenbetriebs sowie die integrative lebenszyklusorientierte Berücksichtigung funktionaler, ökonomischer und ökologischer Zielgrößen. Im Anschluss zeigt die detaillierte Analyse und Bewertung des aktuellen Standes der Forschung und Technik, dass bestehende Ansätze diese Anforderungen nicht erfüllen können. Insbesondere fehlt ein Konzept, das unter Abbildung der spezifischen Entscheidungssituation und der Zielstellungen eines Flottenplaners eine transparente lebenszyklusorientierte Analyse und Bewertung verschiedener Fahrzeugkonzepte hinsichtlich funktionaler, ökonomischer und ökologischer Zielgrößen für verschiedene Flottenanwendungen ermöglicht.

Vor diesem Hintergrund wird in dieser Dissertation ein eigenes Konzept zur Unterstützung der lebenszyklusorientierten Flottenplanung mit alternativ angetriebenen Fahrzeugkonzepten entwickelt und prototypisch umgesetzt. Kernstück ist eine innovative Umgebung zur Konfiguration unterschiedlichster Fahrzeugkonzepte (z.B. Elektrofahrzeuge), Flottenanwendungen (z.B. Poolfahrzeugflotte) und Randbedingungen (z.B. Strompreise) sowie eine sich anschließende Simulation des Flottenbetriebs. Als methodischer Lösungsansatz dient eine Kombination aus den lebenszyklusorientierten Bewertungsmethoden nachfrageorientierte Lebenszyklusrechnung (TCO) und Ökobilanzierung (LCA) und der agentenbasierten Flottensimulation. Die entwickelte Lösung ermöglicht die Abbildung verschiedenster Anwendungsfälle und Entscheidungssituationen von Flottenplanern aufgrund einer modularen Konzeptstruktur. Durch die Einbettung in eine formularbasierte Prozessführung durch den Flottenplanungsprozess wird ein praktikables Werkzeug bereitgestellt, das unter integrierter Berücksichtigung der Flottenbestands- und Flotteneinsatzplanung sowie einer lebenszyklusorientierten Sichtweise die Planungsunterstützung zur Integration alternativ angetriebener Fahrzeugkonzepte in Unternehmensflotten ermöglicht. Das entwickelte und umgesetzte Konzept wird erfolgreich für zwei verschiedene Fallstudien (Handwerkerflotte und universitäres Pool-Konzept) angewandt. Die Fallstudien demonstrieren die breite Verwendbarkeit und Potenziale der entwickelten Lösung. Schließlich zeigt die finale Evaluierung des eigenen Konzepts, dass ein signifikanter Fortschritt im Vergleich zum Stand der Forschung erreicht werden konnte.

Structural changes on the German automotive market such as the introduction of electric mobility increasingly require the consideration of alternatively powered vehicle concepts in the planning of corporate fleets. Here, the need for a life cycle oriented perspective arises due to (inter alia) divergent properties of different vehicle concepts. Against this background, this dissertation provides a generic methodology and tool for supporting the life cycle oriented planning of corporate fleets with alternatively powered vehicle concepts.

Based on the description of the theoretical background, the life cycle oriented fleet planning with alternatively powered vehicle concepts is introduced as the subject matter for this dissertation. This serves the deduction of requirements for a planning support in this context. Essential requirements are amongst others: the mapping of the decision situation of a fleet planner, the integrated consideration of the strategic and operational fleet planning including the resulting dynamic effects of fleet operations as well as the integrative life cycle oriented examination of functional, economic and environmental objectives. In the following a detailed analysis and evaluation of the current state of the art
and research shows that existing approaches do not meet these requirements. In particular, there is no concept yet that enables a transparent life cycle oriented analysis and evaluation of various vehicle concepts in terms of functional, economic and environmental objectives for different fleet applications under consideration of the specific decision situation of a fleet planner.

Against this background, an own concept to support the life cycle oriented fleet planning with alternatively powered vehicle concepts is developed and prototypically implemented. The core element is an innovative environment for the configuration of different vehicle concepts (e.g. electric vehicles), fleet applications (e.g. pool fleets) and surrounding conditions (e.g electricity prices) as well as the subsequent simulation of the fleet operation. The methodological approach consists of a combination of the life cycle oriented evaluation methods demand-driven life cycle costing (TCO) and life cycle assessment (LCA) as well as an agent-based fleet simulation. The developed solution allows the mapping of different applications and decision situations of fleet planners due to a modular concept structure. It is embedded in a form-based process guide through the fleet planning process, and thus a practicable tool is provided. It allows the strategic and operational planning support for the integration of alternatively powered vehicle concepts in corporate fleets under consideration of a life cycle perspective.
The developed and implemented concept is successfully applied to two different case studies (fleet of a craftsman company and a university pool concept fleet) in order to demonstrate the applicability and potential of the concept. Finally, the critical evaluation of the underlying dissertation shows that significant advances could be achieved in comparison to the former state of research.

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