Es handelt sich um eine Verfahrenstechnik zur umfassenden und flexiblen Planung einer Reise, die in weiten Bereichen auch noch während der Durchführung dynamische Veränderungen zulässt. Das Reiseplanungsverfahren gestattet es nicht nur, eine Reise mit allen zur Verfügung stehenden Mitteln im Voraus zu planen, sondern darüber hinaus, nach Antritt der Reise während ihres gesamten Verlaufs Einfluss zu nehmen und die Reiseroute an sich dynamisch verändernde Wünsche nach Zwischenstationen, Vorstellungen von Reiseergebnissen, Verarbeitung von Reiseerkenntnissen, Koordination von Terminen, Umweltbedingungen, Entwicklung von Reiseressourcen und so weiter anzupassen.
Bei dem neuen Reiseplanungsverfahren entfällt die Handarbeit weitestgehend. Alle bisher getrennt durchgeführten Arbeitsschritte werden zusammengefasst, sodass eine hohe Verfahrensdynamik erreicht wird. Die zu planende Reiseroute kann neben je einem Start- und Zielpunkt Stationen in beliebiger Zahl aufweisen. Für den Fall der Planung einer wissenschaftlichen Expedition können die Stationen Haltepunkte zum Einsatz wissenschaftlicher Instrumente sein. Für das Planungsverfahren werden diese verschiedenen Aufgaben, auch Tasks oder Casts genannt, zu jeweils eigenen Stationen, auch wenn diese sich am selben Ort befinden. Das Planungsverfahren bricht also die Reiseroute mit ihren Stationen auf die kleinsten Einheiten herunter, um exakte Vorgaben machen zu können. Es berücksichtigt ferner die unterschiedlichsten Bedingungen für Aktivitäten an den Orten der Stationen.
Neben logistischen Bedingungen wie Proviant- und Treibstoffaufnahme, Übernahme von Ausrüstung an vereinbarten Orten, Reparaturarbeiten usw. können für wissenschaftliche Expeditionen die Aktivitätsangaben zu den Stationen Einsatzdaten der wissenschaftlichen Instrumente sein. Der Einsatz wissenschaftlicher Instrumente erfordert nicht nur Kenntnisse über deren Leistung hinsichtlich der wissenschaftlichen Fragestellung, sondern auch über deren Einsatz-Grenzbedingungen hinsichtlich Umwelteinflüssen an den Einsatzorten. Für wissenschaftliche Expeditionen können daher zur Optimierung des Reiseplans technische Parameterwerte der wissenschaftlichen Instrumente, insbesondere Umwelt-Grenzbedingungen, Verfügbarkeit der Instrumente und notwendiger Hilfseinrichtungen sowie Einsatzpriorität, im gesamten Reiseplan herangezogen werden. Weiterhin ist es für eine konkrete Reiseplanung unerlässlich, zumindest ein Fahrzeug einzubeziehen.
Es ist keine Reise vorstellbar, die nicht auf die eine oder andere Weise ein Fahrzeug zur Fortbewegung vom Startpunkt über die Stationen zum Zielpunkt benötigt. Daher zieht das Planungsverfahren zur Optimierung des Reiseplans technische Parameterwerte eines Reisefahrzeugs heran. Für den Fall einer wissenschaftlichen Expedition können sich die technischen Parameterwerte auf ein Schiff, z.B. ein Forschungsschiff, als Reisefahrzeug beziehen und die technische Schiffsausrüstung, die Schiffsgeschwindigkeit, Manövrierfähigkeit, Navigationsmöglichkeiten und Positionsbestimmungen über Grund unter verschiedenen Wetterbedingungen, die Eisgängigkeit sowie die Umweltbeeinflussung durch Emissionen aller Art betreffen.
Mit der Entwicklung des neuen Planungsverfahrens wird ein integrierter Verfahrensablauf geschaffen, der die bisher getrennten Arbeitsschritte zusammenfasst und Handarbeit überflüssig macht. Dadurch wird die Flexibilität deutlich erhöht, da sowohl die Hemmschwelle herabgesetzt wird, Änderungen an dem laufenden Reiseplan durchzuführen, als auch die integriert automatische Bearbeitung den zeitlichen Änderungsaufwand wesentlich verringert. Desweiteren wird auch der Informationsfluss unter den Reiseteilnehmer wesentlich verbessert und gesichert und so Missverständnisse und Fehlarbeiten verhindert.
Der Anwender des neuen Planungsverfahrens, also zum Beispiel ein Fahrtleiter einer wissenschaftlichen Schiffsexpedition, legt zu Beginn der Planungsphase für einen Reiseplan Start- und Zielpunkt sowie logistische Zwischenstationen zur Aufnahme von Proviant und Treibstoff durch Ortsangaben, also Hafennamen fest. Alle notwendigen Informationen zu diesen Häfen werden anschließend einer entsprechenden Tabelle entnommen, die unabhängig von einzelnen Reisen als Grundlage vorhanden ist und ständig gepflegt wird. Anschließend sammelt er von den Reisebeteiligten alle erreichbaren Daten für Zwischenstationen mit geografischen Angaben, Messzeit- bzw. sonstigem Aktivitätsbedarf und einzusetzenden Messgeräten und Hilfseinrichtungen. Die hierzu notwendigen Informationen werden ebenfalls ständig gepflegten Tabellen von Daten zu Mess- und Versuchsgeräten oder Tabellen von Daten zu Hilfseinrichtungen, beispielsweise Schiffseinrichtungen wie Kräne, Winschen usw., entnommen.
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Bei jedem Stand der Eingaben kann aus den bis dahin vorhandenen Informationen und unter weiterer Zuhilfenahme von in anderen ständig gepflegten Tabellen enthaltenen Informationen über Küsten- und Meeresgeografie, technische Parameterwerte des Forschungsschiffs wie z.B. Geschwindigkeit usw. und jahreszeitlich variierende meteorologische Verhältnisse in der Reiseregion ein Reiseplan mit relativem Zeitplan und Reiseroute generiert werden. Besonders vorteilhaft können also zur Optimierung des Reiseplans meteorologische Daten von Quellen des Reisefahrzeugs und/oder von online zugänglichen Quellen herangezogen werden. Weiterhin können zur Optimierung des Reiseplans aktuelle und gespeicherte geographische Daten von Quellen des Reisefahrzeugs und/oder von online zugänglichen Quellen herangezogen werden.
Nach Festlegung einer genauen Abfahrtszeit wird der relative Zeitplan in einen absoluten Zeitplan zum jeweiligen Planungsstand umgewandelt. Dabei wird nun jeder Zwischenstation und dort jeder geplanten Aktivität eine genaue Anfangszeit zugeordnet. Der ständige Abgleich mit der tatsächlichen Schiffsgeschwindigkeit, die von der angenommenen Geschwindigkeit abweichen kann, führt zu dynamischen Änderungen des Reiseplans, gegebenenfalls mit Neuzuordnungen von Datum und Anfangszeit für die verbleibenden Zwischenstationen und die dort geplanten Aktivitäten. Auch bei aus verschiedensten Gründen notwendigem Fortfall oder Hinzukommen einzelner oder ganzer Ketten von Zwischenstationen oder Aktivitäten bei Zwischenstationen wird der verbleibende Reiseplan dynamisch angepasst und die Restreisezeit neu bestimmt.
Eine technisch bedingte Besonderheit des Planungsverfahrens ist es, wenn Untermengen von Zwischenstationen an beliebigen Orten zu Gruppen zusammengefasst und nach Festlegung je einer Zwischenstation als Start- und Zielpunkt einer von den Gegebenheiten der übrigen Zwischenstationen unbeeinflussten Optimierung dieses Teils des Reiseplans unterzogen werden kann. Die Optimierung des gesamten Reiseplans kann dann einzelne Zwischenstationen und gleichberechtigt ganze Gruppen von Zwischenstationen derart berücksichtigen, dass bestimmte Forderungen nach der Reihenfolge von Zwischenstationen abweichend von einer Standardoptimierung gewährleistet werden kann. Zur Optimierung des Reiseplans können daher bestimmte Gruppen von Zwischenstationen in einer Partialoptimierung zusammengehalten und als Subroute mit nur je einem Anfangs- und Endpunkt weiterverarbeitet werden. Dabei ist das Ziel jeder Partialoptimierung die Minimierung der Fahrtstrecke in jeder Subroute. Ohne eine solche Partialoptimierung könnte es zu Überschneidungen in der Fahrtroutenplanung kommen, da durch die übergeordneten Kriterien eine andere Abarbeitsreihenfolge der einzelnen Stationen entstehen könnte.
Das Planungsverfahren wird durch einen Flussplan repräsentiert, der bei rechnerunterstützter Ausführung durch ein komplexes Programm (hier können bekannte Programme wie beispielsweise "Matlab" mit der Mapping Toolbox und einer grafischen Benutzerschnittstelle eingesetzt werden) erstellt werden kann. Ein entsprechendes Programm wurde unter dem Namen "Perplex" geschützt. Der Flussplan kann von zumindest teilweise über Kommunikationseinrichtungen vernetzten und online zugänglichen Rechnern unter Berücksichtigung von anderen technischen Einrichtungen wie Wetterstationen, Wetter- und Kommunikationssatelliten, Landmarken, Seezeichen, Messgeräten und anderen Signalgebern an Bord des Forschungsschiffs abgearbeitet werden. Zur Optimierung des Reiseplans können daher meteorologische Daten von Quellen des Reisefahrzeugs und/oder von online zugänglichen Quellen herangezogen werden.
Zur schnellen und verständlichen Präsentation des aktuellen Reiseplans kann dieser visuell aufbereitet und in Form einer Karte des Einsatzgebiets optisch präsentiert werden. Zur Bereitstellung wird ein handelsübliches Kartenzeichnungsmodul zur Darstellung auf e inem Bildschirm verwendet. Solche Programme lassen die selektive Vergrößerung von Kartenausschnitten zu und geben bei Markierung einzelner Haltepunkte die dazu gespeicherten Informationen aus.
Der Flussplan zeigt den Ablauf einer Reiseplanung mit dem neuen Planungsverfahren.
Verfahrensschritte:
In der Karte (siehe oben) ist die grafische Darstellung einer geplanten Reiseroute mit allen zum Zeitpunkt der Erstellung zu berücksichtigenden Casts, Stationen und Wegpunkten in sortierter Reihenfolge abgebildet. Deutlich zu erkennen ist der Plausibilitätsbruch, bei dem zuerst die Küstenpunkte und dann die enge Reihe von Zwischenstationen angefahren werden sollen, um Kreuzungspunkte zu vermeiden. Die Stationsliste einschließlich der Wegpunkte muss daher zunächst sortiert werden, sodass die Stationsliste dem gewünschten Fahrtverlauf entspricht. Deshalb werden zur Optimierung des Reiseplans zunächst bestimmte Gruppen von Zwischenstationen in einer Partialoptimierung rechnerisch zusammengehalten. Entsprechend kann die restliche Reiseroute in Subrouten unterteilt werden, denen jeweils zusammengehörige Stationen zugeordnet werden. Die Verbindung aller Subrouten ergibt dann die komplette Fahrtroute.
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