Hub-and-Spoke-Systeme im Güterverkehr

Inhaltsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

1 Problemstellung

2 Grundlagen von Hub-and-Spoke-Systemen
2.1 Charakteristika von H&S-Netzwerken
2.2 Typen von H&S-Netzwerken

3 Hub-and-Spoke-Systeme im Güterverkehr
3.1 Entwickung von H&S-Netzen als Folge der Deregulierung
3.2 Vor- und Nachteile von H&S-Netzen

4 Planung und Optimierung von H&S-Systemen
4.1 Strategisches Netzwerkdesign
4.2 Modelle und Lösungsansätze von HLP

5 Einsatz von H&S-Systemen
5.1 Das H&S-System als Produktionsmodell im Kombinierten Verkehr
5.2 Sammelgutverkehr bei KEP-Diensten
5.3 Feeder-Dienste in der Schiffahrt

6 Zusammenfassung

Anhang

Literaturverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Abb. 1: Liniennetz, Raster-Netz, Hub-and-Spoke-Netz

Abb. 2: 1-Hub-Netz und Multi-Hub-Netz

Abb. 3: Sanduhr-Hub und Hinterland-Hub

Abb. 4: Unverbundene vs. verbundene Produktion

Abb. 5: Multiplikatorwirkung von H&S-Netzen

Abkürzungsverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

1. Problemstellung

Der Erfolg eines Unternehmen wird u.a. durch die Kompetenz determiniert, d.h. auf die Fähigkeit Ressourcen effektiv einzusetzen. Transportunternehmen müssen sich laufend entwickeln, indem sie sich neue Kompetenzen zulegen, die den gesteigerten Serviceforderungen der Kunden entgegenkommen. Im Zuge eines stetig steigenden Konkurrenzdruckes im Transportwesen, versuchen die Unternehmen, sich durch die Art und Qualität der angebotenen Leistung (Leistungsdifferenzierung) oder durch möglichst geringe Kosten (Kostenführerschaft) von ihren Wettbewerbern abzugrenzen. Dabei setzt beides effizient strukturierte und organisierte Transportnetze voraus, denn diese be­einflussen sowohl den Lieferservice als auch die Logistikkosten.^[1] Im Rahmen logistischer Optimierungsstrategien wurde mit dem Aufkommen von Kurier-, Expreß- und Paketdiensten sowie der Deregulierung des Luftverkehrs in den USA ein neuer Netztyp ge­schaffen, das sogenannte Hub-and-Spoke (H&S)-System.^[2] Die vorliegende Arbeit setzt sich mit der Systematik und dem Einsatz solcher Systeme im Güterverkehr auseinander und soll Lösungsmodelle von Hub Location Problemen aufzeigen.

2. Grundlagen von Hub-and-Spoke-Systemen

2.1 Charakteristika von H&S-Netzwerken

Unter einem Netzwerk ist ein Gebilde zu verstehen, das aus Knoten (Elementen) und Kanten (Knotenverbindungen, Relationen) besteht. Dabei kann das Netzwerk als reines Liniensystem, als Rastersystem („free flow“, Direktverkehrsnetz), als H&S-System oder als Mischsystem konzipiert sein.^[3] (vgl. Abb.1, Anhang III) Die Bezeichnung „Hub-and-Spoke“ wird hierbei interdisziplinär verwendet. Neben der Beschreibung von Transportnetzen werden auch Netzwerke mit ähnlicher Topologie, z.B. in der Informatik, als „Hub-and-Spoke“ tituliert.^[4] H&S-Netze sind hierbei radiale Netze, in denen die Verbindungen (Spokes, Speichen) strahlen- oder sternförmig auf einen zentralen Punkt (Hub, Nabe) zulaufen. Die Knoten sind dabei nicht direkt, sondern über den Hub mitein­ander verbunden.^[5]

2.2 Typen von H&S-Netzwerken

Abhängig von der Anzahl der Hubs und deren Funktion bei der Verteilung des Verkehrsaufkommens unterscheidet man verschiedene Netztypen. Bei nur einem zentralge­legenen Hub spicht man von einem 1-Hub-Netz. Dieses stellt die einfachste Form eines H&S-Systems dar. Ein Konglomerat aus mehreren 1-Hub-Netzen, welche über die Hubs in Interaktion stehen und nicht losgelöst voneinander betrieben werden, heißen Multi-Hub-Netze. Die Bündelungsfunktion ist auf den Verbindungen zwischen den Hubs am effektivsten. (vgl. Abb. 2, Anhang III)^[6]

Je nach Funktion der 1- oder Multi-Hub-Netze werden Sanduhr - oder Hinterland - Hubs unterschieden. Sanduhr-Hubs weisen eine gewisse geographische Orientierung der Ströme auf. Diese münden aus einer Richtung (z.B. Norden) in den Hub ein und verlassen ihn in mit demselben Richtungssinn (z.B. nach Süden). Sanduhr-Hubs sind vorrangig „en route“ liegende Orte zur Bedienung einer über diese Orte hinwegführende Durchgangsnachfrage. Beim Hinterland-Hub wird der Verkehr aus Orten in der Nähe des Hubs zu selbigem gelei­tet, um ihn von dort zu häufig entfernteren Zielen weiterzuführen. Der Hinterland-Hub dient damit als Zu- oder Abführungspunkt für Verkehr von kurzen auf lange Strecken und umgekehrt.^[7] (vgl. Abb. 3, Anhang IV) Beide Hubtypen erlauben die Ausprägung als 1-oder Multi-Hub-Strategie. Die ge­schilderten H&S-Netze sind in dieser „reinen“ Form aber nur selten vorzufinden.^[8]

3. Hub-and-Spoke-Systeme im Güterverkehr

3.1 Entwicklung von H&S-Netzen als Folge der Deregulierung

Die achtziger und neunziger Jahre waren in Nordamerika und Europa geprägt durch den Abbau verschiedener staatlicher Regulierungsmaßnahmen.^[9] Im Luft- und Straßengüterver­kehr hatten die erwähnten Liberalisierungsmaßnahmen eine wesentliche Auswirkung: von Wettbewerb geprägte Märkte wurden geschaffen. Daraus entstand der Anreiz zur Optimierung der Produktionsprozesse, deren Effizienz wesentlich von der Struktur der Verkehrsnetze beeinflußt wird.^[10] In der Zeit vor der Deregulierung be­dienten sich die Fluglinien in den USA häufig Direktverbindungen, während die meisten Gesellschaften nach Eintritt der Wettbewerbsfreiheit H&S-Netze entwickelten.^[11] In Europa war dieses System aufgrund politischer und historischer Faktoren nichts Neues. Aufgrund der völkerrechtlichen Prämissen des internationalen Luftverkehrs haben z.B. Lufthansa in Frankfurt am Main oder KLM in Amsterdam-Shiphol schon lange ihre Zentralflughäfen. Der Hub ist als Heimatbasis einer Fluggesellschaft konzipiert, der in der Regel das wirtschaftliche, politische und kulturelle Zentrum des jeweiligen Landes ist. Diese sogenannten „Natural-Hubs“ sind vor allem vor dem Hintergrund der Ausdehnung des internationalen Flugverkehrs der einzelnen Staaten und im Zuge von bilateralen Verkehrsabkommen entstanden. Bei Flügen innerhalb Europas stellen die Hubs – unter der Prämisse fehlender Direktverbindungen – die Übergänge von einem Netz in das andere dar. Die nationalen Hubs haben somit bislang vorrangig als Hinterland-Hubs fungiert.^[12]

Im Straßengüterverkehr ging die Liberalisierung in den USA nicht so weit wie im Luftverkehr. Vor allem im Güterfernverkehr war eine Umstrukturierung der Transportnetze erkennbar.^[13] Vor allem große Transportdienstleister, die auf den Teilladungs- und Speditionsbereich (Less than truck load) spezialisiert waren, haben ihre Netze als H&S-Netze gestaltet.^[14]

Ein Grund für das verstärkte Aufkommen von H&S-Strukturen nach der Deregulierung kann folgendermaßen (vereinfacht) mit der Abb. 4 (Anhang IV) veranschaulicht werden.^[15] Das Transportunternehmen hat zwei Routenalternativen:

- Die beiden Strecken AC und BC werden durch Direktverbindungen und damit unabhän­gig voneinander bedient. (Direktverkehrsnetz)
- Das Verkehrsaufkommen wird von A zuerst nach B befördert und von dort zusammen mit dem Aufkommen aus B nach C transportiert. (H&S-Netz mit einem Hub in B)

Die erste Alternative stellt aus produktionstheoretischer Sicht eine unverbundene (unabhängige) Produktion der Outputs Y1 bzw. Y2 und die zweite Alternative eine ver­bundene Produktion dar. Unter dem Gesichtpunkt der Gewinnmaximierung müssen die Kosten und Erlöse beider Produktionsmöglichkeiten gegenübergestellt werden. Aufgrund von Synergieeffekten sind die Kosten der Verbundproduktion in der Regel geringer, wäh­rend auf der anderen Seite eine größere Transportzeit impliziert wird. Die Entscheidung zu­gunsten der Einrichtung eines H&S-Netzes wird also dann getroffen, wenn die Kosteneinsparungen eine eventuelle Erlösminderung überschreiten.^[16]

3.2 Vor- und Nachteile von H&S-Netzen

H&S-Netze weisen in ihrer Beschaffenheit verschiedene Vor- und Nachteile auf, von denen im folgenden die wichtigsten beleuchtet werden. Ein wesentlicher Vorteil besteht im Vergleich zu Direktverkehrsnetzen im starken Multiplikatoreffekt hinsichtlich der Anzahl der miteinander verbundenen Städte. Die Zahl der bedienten Städtepaare steigt dabei in Abb. 5 (Anhang IV) von 3 auf 15 (bzw. 21 inklusive der hinzugekommenen Verbindungen zum Hub) bei der Einrichtung eines Hubs im Punkt H.^[17] Die Komplexität des Systems ist reduziert, wodurch sich der Verwaltungsaufwand verkleinert.^[18]

Die Hinzunahme von weiteren Speichen ist hierbei, verglichen mit den Direktverkehrs­netzen, mit einem geringeren Risiko verbunden. Die Vielzahl an erreichbaren Zielen indu­ziert eine entsprechend große Nachfrage und trägt zur Profitabilität der Strecken bei. Dabei können größere Verkehrsträger eingesetzt werden, die zu Stückkostendegressionen führen (economies of scale).^[19] Desweiteren kann bei größerer Sendungshomogenität der Fracht in den Hubs eine stark industrialisierte Verarbeitung vorgenommen werden, wo­durch es zu Kostensenkungen kommen kann. Weitere Kosteneinsparungen sind durch die fehlende Sortierfunktion in den Speichenniederlassungen möglich. Die Sortierung erfolgt in den Hubs nach Zielrichtungen durch den Einsatz größerer, vollständig automatisierter Anlagen.^[20]

Ein weiterer signifikanter Vorteil von H&S-Systemen ist die Bündelung bzw. Konsolidierung der Verkehrsströme (economies of density) auf den Speichen des Netzes. Die Verkehrsverdichtung führt zu einer verbesserten Auslastung. Bezogen auf den Luftverkehr führt diese zu hohen Sitzladefaktoren und ermöglicht die Verbesserung des Service durch eine Erhöhung der Flugfrequenzen. Dadurch sind Bodeneinrichtungen besser ausgelastet und können intensiver genutzt werden. Ferner wird die teure Bodenstandzeit des Verkehrsträgers Flugzeug reduziert.^[21] Im Straßengüterverkehr entstehen Kostenein­sparungen sowohl beim Transport als auch beim Umschlag im Hub durch den höheren Auslastungsgrad. Der Kostenvorteil wird hierbei auf etwa 20 % geschätzt, wobei dieser aber stark situationsabhängig ist.^[22]

Die Konsolidierung der Verkehrsströme auf den Speichen des Netzes führt dazu, daß Güter mit unterschiedlichen Zielen über denselben Hub geführt werden, bevor sie ihr end­gültiges Ziel erreichen. Dadurch kommt der Verbundcharakter der Produktion zum Ausdruck. Die damit einhergehenden Synergieeffekte werden als economies of scope bezeichnet.^[23] Im Luftverkehr resultieren economies of scope aus der gemeinsamen Nutzung der Flughafenfazilitäten bei der Wartung, Flug- und Flugzeugabwicklung sowie der gemein­samen Nutzung von Produktionsfaktoren wie Flugpersonal, Flugzeuge etc.^[24] Desweiteren ist ein H&S-Netz auch deshalb vorteilhaft, weil die Zielpunkte im Falle von Nachfrage-schwankungen im Bereich Gütertransportleistungen weiterbedient werden können.^[25]

[...]

^[1] Vgl. Mayer, G. (2001), S. 1.

^[2] In der Literatur werden synonym die Begriffe Nabe-Speiche bzw. Drehkreuz -System für H&S-Netzwerke gebraucht.

^[3] Vgl. Huber, J. (2000), S.162f; o.V. (2002), S. 22f.

^[4] Vgl. Mayer, G. / Wagner, B. (2002), S. 716.

^[5] Vgl. Domschke, W. / Krispin, G. (1999), S. 284; Mayer, G. (2001), S. 10.

^[6] Vgl. Mayer, G. (2001), S. 11f.

^[7] Vgl. Teuscher, W.R. (1994), S. 265f; Pompl, W. (1998), S. 337.

^[8] Vgl. Domschke, W. / Krispin, G. (1999), S. 285; Mayer, G. (2001), S. 13f.

^[9] Im Eisenbahnverkehr wurden mit den Richtlinien 91/440, 95/18 und 95/19 der EU-Kommission Maßnahmen eingeleitet, die mehr Wettbewerb durch den Eintritt neuer Anbieter erzeugen sollen.

^[10] Neben der Neugestaltung der Flugnetze haben u.a. auch die Einführung von Computerreservierungssystemen, von Vielflieger-Programmen und die Bildung von Code-Sharing-Allianzen zur Festigung der Wettbewerbs-position beigetragen.

^[11] Vgl. Pompl, W. (1998), S. 395-403; Domschke, W. / Krispin, G. (1999), S. 282-284; Bjelicic, B. (2000), S. 247; Mayer, G. (2001), S. 9; Aberle, G. (2003), S. 198.

^[12] Vgl. Basedow, J. (1989), S. 213; Teuscher, W.R. (1994), S. 265-267; Pompl, W. (1998), S. 124; Domschke, W. / Krispin, G. (1999), S. 294f.; Mayer, G. (2001), S. 31.

^[13] Vgl. Basedow, J. (1989), S. 233f; Aberle, G. (2003), S. 210.

^[14] Vgl. Morrison, S. / Winston, C. (1985), S. 60; Domschke, W. / Krispin, G. (1999), S. 297; Mayer, G. (2001), S. 36f; Aberle, G. (2003), S. 211.

^[15] Vgl. Morrison, S. / Winston, C. (1986), S. 6f; Domschke, W. / Krispin, G. (1999), S. 285f; Mayer, G. (2001), S. 14f.

^[16] Vgl. Morrison, S. / Winston, C. (1986), S. 6f; Domschke, W. / Krispin, G. (1999), S. 285f; Mayer, G. (2001), S. 14f.

^[17] Dabei stehen den 21 Relationen bei einem Direktverkehrsnetz nur 6 Relationen in einem H&S-Netz gegenüber.

^[18] Vgl. Basedow, J. (1989), S. 214; Doganis (1991), S. 264; Pompl, W. (1998), S. 337f; Domschke, W. / Krispin, G. (1999), S. 287f; Huber, J. (2000), S. 164; Mayer, G. (2001), S. 17; o.V. (2002), S. 22; Aberle, G. (2003), S. 535.

^[19] Vgl. Basedow, J. (1989), S. 214; Beyen, R. / Herbert (1991), S. 45; Teuscher, W.R. (1994), S. 74; Domschke, W. / Krispin, G. (1999), S. 290f; Mayer, G. (2001), S. 20f; Ihde, G. (2001), S. 222; Aberle, G. (2003), S. 534f.

^[20] Vgl. Domschke, W. / Krispin, G. (1999), S. 297f; Mayer, G. (2001), S. 42f; Aberle, G. (2003), S. 534f.

^[21] Vgl. Basedow, J. (1989), S. 214; Doganis, R. (1991), S. 264f, Teuscher, W.R. (1994), S. 74; Pompl, W. (1998), S. 337f; Domschke, W. / Krispin, G. (1999), S. 289; Mayer, G. (2001), S. 18f, Aberle, G. (2003), S. 426.

^[22] Vgl. Morrison, S. / Winston, C. (1985), S. 59; Mayer, G. (2001), S. 42f; Aberle, G. (2003), S. 535.

^[23] Synergieeffekte treten z.B. bei einem gemeinsamen Operationsnetz (Kommunikations-, Informations- oder Transportnetz) auf.

^[24] Vgl. Morrison, S. / Winston, C. (1986), S. 6f; Teuscher, W.R. (1994), S. 74; Pompl, W. (1998), S. 337f; Domschke, W. / Krispin, G. (1999), S. 290; Mayer, G. (2001), S. 19f; Aberle, G. (2003), S. 534f.

^[25] Vgl. Morrison, S. / Winston, C. (1985), S. 59f; Teuscher, W.R. (1994), S. 74.