Internationales Verkehrswesen (64) 2 | 2012 28 D er Nutzen des Güterverkehrs ist für die breite Bevölkerung kaum direkt erfahrbar, sehr wohl aber dessen unerwünschte Auswirkungen. Entsprechend steht er in konstanter öfentlicher Kritik. Funktionierende und leistungsfähige Transportsysteme sind indessen unerlässlich und nicht zuletzt an ihnen entscheidet sich die globale Wettbewerbsfähigkeit des Produktionsstandortes Europa. Unbestrittenes Ziel ist daher die Verbesserung der Nachhaltigkeit des Güterverkehrs. Die hierzu zu ergreifenden Maßnahmen sind allerdings bisweilen nicht ohne innere Widersprüche. So wird „Green Logistics“ oftmals als zukunftsträchtige Lösung proklamiert, doch eine Zahlungsbereitschaft ist dafür kaum feststellbar [Fries]. Es stellt sich somit die Frage, ob und wie sich diese vermeintlichen Widersprüche aulösen lassen. Güterfeinverteilung als Kernherausforderung Der Gütertransport ist ein Verbundsystem aus den Verkehrsträgern sowie deren Infrastruktur und ist Bestandteil von Logistiknetzwerken Nachhaltige Güterfeinverteilung - Ein systemischer Ansatz Die Gesamtwirtschaft und die Versorgung der Bevölkerung sind auf funktionierende, leistungsfähige Logistiknetzwerke und damit auch auf den Güterverkehr angewiesen. Vorrangiges Ziel ist daher die Verbesserung der Nachhaltigkeit des Güterverkehrs, doch punktuelle politische und innerbetriebliche Maßnahmen erweisen sich dabei als wenig wirksam. Das schwächste Glied stellt meist die „Letzte Meile“ dar: Sie wird damit zum Schlüsselelement leistungsfähiger Transportsysteme. Die Autoren: Ulrich Weidmann, Wolfgang Stölzle, Bernd Bopp, Erik Hofmann LOGISTIK Wissenschaft Foto: SBB Cargo Internationales Verkehrswesen (64) 2 | 2012 29 LOGISTIK Wissenschaft Gütertransformation beauftragt er einen Logistikdienstleister. Dieser wählt den geeigneten Transportmodus (Straße, Schiene oder Kombinierter Verkehr, KV), in Abhängigkeit der Anforderungen des Transportgutes [Rapp/ IVT], und führt die Gütertransformation durch. Bei der Abwicklung des Transportprozesses sind „negative“ Auswirkungen zu konstatieren: Sie reichen von begrenzt wahrnehmbaren und temporären Phänomenen wie Staus, Lärm oder Unfällen bis hin zu Luftverschmutzungen. Auch diese Efekte sind bei der Modellierung angemessen zu berücksichtigen. Nachhaltigkeit Die Anwendung des Konzepts der Nachhaltigkeit auf den Sektor „Güterverkehr“ erfordert eine Speziizierung der relevanten Einlussparameter: ƀǁ Ökonomisch nachhaltige Unternehmen sorgen für einen jederzeit ausreichenden Cashlow, um zahlungsfähig zu sein und stets Renditen auszahlen zu können. ƀǁ Ökologisch nachhaltige Unternehmen verbrauchen weniger Ressourcen, als zeitgleich auf natürliche Art und Weise wiederhergestellt werden können. Sie geben nur so viele Emissionen an die Umwelt ab, wie diese in der Lage ist, aufzunehmen. ƀǁ Sozial nachhaltige Unternehmen visieren eine Verbesserung der „Werte“ innerhalb einer Gesellschaft an. Bei der Modellierung erweist es sich als nicht möglich, die soziale Dimension angemessen mittels quantiizierbarer Messgrößen zu beurteilen. Sie bleibt daher unberücksichtigt. [Stölzle/ Fagagnini]. Punktuelle politische und innerbetriebliche Maßnahmen erweisen sich daher als wenig wirksam. Das schwächste Glied stellt meist die „Letzte Meile“ dar: Sie wird damit zum Schlüsselelement. Die Aufgabe besteht somit in der Identiizierung von Eckwerten eines nachhaltigen Güterverteilsystems, unter besonderer Berücksichtigung der „Letzten Meile“, mit folgenden Herausforderungen: ƀǁ Befriedigung der Anforderungen der verladenden Industrie- und Handelsunternehmen (Verlader) ƀǁ Bezahlbarkeit für Verlader, Logistikdienstleister, Staat und Gesellschaft ƀǁ Einhaltung gesetzlicher und infrastrukturtechnischer Rahmenbedingungen ƀǁ Verringerung der (negativen) Umweltauswirkungen ƀǁ Stufenweise Umsetzbarkeit der Maßnahmen ƀǁ Integration gebräuchlicher und zukunftsfähiger Technologie. Drei zentrale Hypothesen sind dabei wegleitend: 1. Aus einer makroökonomischen Perspektive ist es ineizient, zwei Landverkehrssysteme (Straße und Schiene) unabhängig voneinander parallel zu betreiben. 2. Das Straßennetz verfügt nicht über genügend Kapazität, um das gesamte Transportaukommen abwickeln zu können. 3. Die geforderte CO 2 -Reduktion kann nicht ohne die Bahn erzielt werden. Im Rahmen der Bewältigung der „Letzten Meile“ steht damit vor allem die künftige Rolle des Schienengüterverkehrs im Fokus der Betrachtung. Vorgehen Ein systemischer Modellansatz (Simulation) bedingt die detaillierte Analyse der Gütertransportsysteme bezüglich der Akteure, ihrer Interessenlagen und deren Interdependenzen. Zusätzlich ist eine sachgerechte Deinition der Begrilichkeiten „Letzte Meile“ und Nachhaltigkeit abzuleiten [Weidmann et al.]. Gestützt auf die deinitorischen Grundlagen kann ein systemdynamisches Modell zur Güterfeinverteilung entwickelt werden. Mittels verschiedener Szenarien lässt sich im Modell am Beispiel der Schweiz der Einluss veränderter Rahmenbedingungen dynamisch über einen längeren Zeitraum simulieren. Generische Akteursstruktur Vereinfachend wird angenommen, dass die Verlader die Nachfrage generieren, die Logistikdienstleister diese befriedigen sowie dass der Staat die Infrastrukturen zur Verfügung stellt und die Rahmenbedingungen festlegt. Die Interessenlagen und Interaktionen gehen aus dem grundlegenden Schema eines Transportprozesses hervor: Ein Kunde wünscht die Zustellung einer Einheit (1- TEU1) eines Gutes einer bestimmten Warengruppe. Mit der Durchführung der Abb. 1: Abgrenzung des Begri s „letzte Meile“ in der Güterfeinverteilung LOGISTIK Wissenschaft Internationales Verkehrswesen (64) 2 | 2012 30 Systemdynamischer Modellierungsansatz Im Unterschied zum zumeist linearen menschlichen Denken ist es mit einem Simulationsmodell möglich, dynamische Systeme in deren Komplexität und Nichtlinearität abstrahiert darzustellen (siehe Abbildung 3). Hierzu sind alle Beziehungen zwischen Systemelementen in iterativen Schritten in ein quantitatives Modell mit mathematischen Gleichungen zu überführen. Ein derartiges Modell besteht aus Zustands- (stocks) und Flussvariablen (lows), die durch entsprechende Wirkungsbeziehungen direkt oder indirekt miteinander verbunden sind. Rückkopplungen (feedback loops) ergeben sich aus geschlossenen Regelkreisläufen. Bestandsgrößen werden in ausgewählten Zeitschritten betrachtet und lassen sich nur durch Zu- und Abluss verändern. Zum Simulationsbeginn ist jeweils ein Startwert festzulegen. In unserer Studie wurde für die Modellierung die Software VENSIM® von VENTANA Systems Inc. benutzt. Insgesamt beinhaltet das Modell-14 Teilebenen mit mehr als 3500 Elementen. Der sequenzielle Betrachtungszeitraum wurde auf ein Jahr festgelegt, der gesamte Simulationszeitraum beträgt 30 Jahre. Erfassung der Systemveränderungen Die Erfassung der Veränderungen innerhalb des modellierten Gesamtsystems erfordert die Identiikation von adäquaten Messgrößen aus der Vielzahl an Systemelementen. Eine Nachhaltigkeitskategorie (ökonomische und ökologische Dimension) wird durch Kombination mehrerer Messkriterien (Aufwendungen für von Verladern nachgefragte Logistikdienstleistungen, Ressourcen, etc.) gebildet. Messgrößen ergeben sich wiederum aus dem Zusammenzug mehrerer Messgrößenelemente. Durch eine Analyse von Messgrößen, -kriterien oder -kategorien kann das Systemverhalten resp. Teile davon unter verschiedenen Randbedingungen betrachtet werden. Maßnahmentypen Maßnahmen können grundsätzlich gesetzlich („regulatorisch“), infrastruktur- und nachfrageseitig wirken [Maibach/ Bani]. Es lassen sich vier Typen unterscheiden: ƀǁ Technische Maßnahmen, welche die Nachhaltigkeit mittels Investitionen verändern; das Verhalten der Akteure bleibt unbeeinlusst. ƀǁ Regulatorische Maßnahmen, welche zwingende Verhaltensänderungen bei den Verladern und Logistikdienstleister auslösen. ƀǁ Preisliche Maßnahmen, die negative oder positive Anreize setzen und somit Verhaltensänderungen anregen. ƀǁ Infrastrukturbzw. institutionelle Maßnahmen, die mittels veränderter Rahmenbedingungen bei den privaten Akteuren freiwillige Verhaltensänderungen bewirken. Letzte Meile Die „Letzte Meile“ wird aufgrund von vier Gesichtspunkten eingegrenzt (siehe Abbildung 1): (1) Art der Transportkette: Der Transport kann direkt oder gebrochen über einen oder mehrere Knoten erfolgen. Eine „Letzte Meile“ aus Logistikperspektive erfordert sogenannte Verteildepots, in welchen Güter nötigenfalls kommissioniert resp. umgeschlagen werden und anschließend in den weiteren Transportprozess übergehen. In der Praxis handelt es sich dabei beispielsweise um Zentrallager, Verteilzentren, KV-Terminals oder Rangierbahnhöfe. (2)Betriebliche Durchführung: Die „Letzte Meile“ umfasst den Vor- und Nachlauf, den Transportvorgang vom Versender zum ersten sowie jenen vom letzten Verteildepot zum Empfänger. Die Integration von Direktverkehren im Modell erfordert die Einführung von „virtuellen Verteildepots“ an den jeweiligen Grenzen des Untersuchungsraums. (3) Räumliche Ausprägung: Die „Letzte Meile“ wird als Variable in Abhängigkeit des notwendigen Handlungsspielraums zur Beeinlussung der Nachhaltigkeit angesehen. Es ist jedoch ein oberer Grenzwert festzulegen, nämlich 150 km ohne und 100 km mit Alpenquerung. (4)Räumliche Gliederung des Fallstudiengebietes Schweiz: Untersuchungsräume sind die sieben Schweizer Großregionen. Sie entsprechen der Aufgliederung der Schweiz in NUTS II- Räume 2 und entstehen durch Zusammenzüge von Kantonen. Die Radien der lächenäquivalenten kreisförmigen Untersuchungsräume variieren deutlich, jedoch ist die Abbildung der Siedlungs- und Wirtschaftsstruktur realitätskonform möglich (siehe Abbildung 2). Die „Letzte Meile“ ist somit bewusst großzügiger deiniert als sonst üblich. Abb. 2: Übersicht über die NUTS II-Regionen des Fallstudiengebiets Schweiz Quelle: [bfs] Internationales Verkehrswesen (64) 2 | 2012 31 Abb. 3: Schematische Übersicht über die Architektur des Gesamtmodells Bei der Einführung von Maßnahmen, welche vorrangig den privaten Akteuren zusätzliche Ausgaben auferlegen, ist der Trade-of-Efekt zwischen der ökonomischen und ökologischen Nachhaltigkeitsdimension besonders zu beachten. Maßnahmenauswahl und -prüfung Da nicht alle in den letzten Jahren politisch diskutierten Maßnahmen einen Bezug zur Steigerung der Nachhaltigkeit der “Letzten Meile“ haben, wird zunächst eine Wirkungsanalyse für die Maßnahmen initiiert (siehe Tabelle 1). Einer Maßnahme wird eine signiikante Wirkung unterstellt, wenn alle vier Kriterien erfüllt sind. Dies trift auf vier Aktivitäten zu, für welche die angegebenen Ausprägungsformen hinterlegt sind: ƀǁ CO 2 -Abgabe: Weiterführung auf dem bisherigen Preisniveau (Maßnahme 1a), Erhöhung um 3,69 Rappen pro Liter Diesel (Maßnahme 1b), Aufschlag von 50 Rappen pro Liter Diesel (Maßnahme 1c). ƀǁ Emissions-Zertifikatehandel: minimale Form der Ausprägung (Maßnahme 2a), mittlere Ausprägung (Maßnahme 2b), maximale Ausprägung (Maßnahme 2c) gemäß [Maibach et al.]. ƀǁ Leistungsabhängige Schwerverkehrs-Abgabe: ohne Erhöhung (Maßnahme 3a), mit pauschaler Erhöhung um 0,5 Rp./ tkm (Maßnahme 3b). ƀǁ KV-Förderung: Verzicht (Maßnahme 4a), explizite Förderung (Maßnahme 4b) mittels einer von der Distanz von Vorresp. Nachlauf anhängigen Entfernungspauschale sowie Trassenpreissubventionen. LOGISTIK Wissenschaft Tab. 1: Übersicht über die Bewertung der denkbaren Maßnahmen anhand des erstellten Kriterienkataloges LOGISTIK Wissenschaft Internationales Verkehrswesen (64) 2 | 2012 32 Abb. 4: Graische Darstellung der Wirkung der Einzelmaßnahmen auf die ökonomische und ökologische Nachhaltigkeitsdimension höhung beide Nachhaltigkeitsdimensionen negativ. Eine minimale Erhöhung hat damit keinen Einluss auf die Systemnachhaltigkeit, die maximale Erhöhung der CO 2 -Abgabe einen negativen Einluss. Eine mittlere Ausprägung der Errichtung eines CO 2 -Emissionszertifikatehandels im Güterverkehr weist eine hohe Efektstärke in Bezug auf die ökologische Nachhaltigkeitsdimension auf, die schwache Ausprägung dagegen keine und die starke Ausprägung lediglich eine mittlere. Positiv wirken die Reduktion des Ausstoßes von Klimagasen sowie die Verbesserung der Luftreinheit. Die ökonomische Nachhaltigkeit wird durch einen schwachen Emissions-Zertiikatehandel Die Wirkung der Einzelmaßnahmen wurde sowohl isoliert, als auch kombiniert geprüft. Ergebnisse der Einzelmaßnahmen Die Resultate der VENSIM®-Simulation sind in Tabelle 2 und in Abbildung 4 zusammengefasst. Die Erhöhung der CO 2 -Abgabe weist eine geringe Efektstärke auf und macht sich bei den Messgrößen „Luftqualität“, „Ressourcenverbrauch“ und „Ausgaben der Verlader für Logistikdienstleistungen“ nicht relevant bemerkbar. Während eine minimale Erhöhung der CO 2 -Abgabe eine gering positive Wirkung auf die ökologische sowie eine gering negative Wirkung auf die ökonomische Nachhaltigkeit hat, beeinlusst die maximale Er- Tab. 2: Auswirkungen der Maßnahmen auf die Messgrößen der Nachhaltigkeit LDL … Logistikdienstleister Internationales Verkehrswesen (64) 2 | 2012 33 LOGISTIK Wissenschaft auf, allerdings verbleibt die Wirkung auf die Systemnachhaltigkeit negativ. Fazit und Ausblick Die KV-Förderung sowie die Errichtung eines Emissions-Zertifikatehandels mittlerer Ausprägung im Güterverkehr sind auf Grundlage der Modellsimulationsläufe unter den untersuchten Maßnahmen diejenigen, die sowohl die ökonomische als auch die ökologische Nachhaltigkeit der Güterfeinverteilung in der Schweiz am günstigsten zu beeinlussen vermögen. Noch ofen bleibt ein geeigneter Weg, um die Infrastrukturen und deren Kapazitätsengpässe detaillierter in die Modellbetrachtung einzubeziehen. Zudem musste - wie erwähnt - die soziale Dimension im quantitativen Modell unberücksichtigt bleiben. Letzteres wäre ein möglicher Gegenstand weiterer Forschungsaktivitäten. ɷ 1 Twenty-foot Equivalent Unit = Maßeinheit auf der Basis eines 20 ft. ISO-Containers 2 NUTS = Nomenclature des Unités Territoriales Statistiques [BfS] leicht positiv beeinlusst, kehrt sich jedoch mit zunehmender Intensität ins Gegenteil. Betrachtet man die beiden Nachhaltigkeitsdimensionen gemeinsam, so vermag der mittelstarke Emissions-Zertiikatehandel die Nachhaltigkeit am günstigsten zu beeinlussen. Die Erhöhung der LSVA wirkt sich sowohl auf die ökonomische als auch auf die ökologische Nachhaltigkeitsdimension negativ aus. In der ökonomischen Dimension nehmen die Einnahmen des Staates langfristig zwar zu, die gestiegenen Kosten müssen aber - über die Weiterberechnung durch die Logistikdienstleister - von den Verladern und damit letztlich den Verbrauchern getragen werden. Die Wirkung auf die ökologische Nachhaltigkeit ist überraschend schwach; es kommt im Vergleich zum Status quo sogar zu einer Verschlechterung. Insbesondere erfolgt die Modernisierung der Fahrzeuglotte im Straßengüterverkehr nur zögerlich. Die Förderung des kombinierten Verkehrs (KV) in Form einer entfernungsdegressiven Rückerstattung der LSVA sowie der Wiedereinführung von Trassenpreisvergünstigungen weist die beste Wirkung auf die ökonomische und den zweitbesten Efekt auf die ökologische Nachhaltigkeit auf. Diese Maßnahme steigert zudem die Systemnachhaltigkeit am stärksten. Ergebnisse der Maßnahmenkombinationen Eine Kombination von LSVA-Erhöhung, KV- Förderung und Errichtung eines Emissions-Zertifikatehandels mittlerer Ausprägung führt nicht zur erwarteten Steigerung der gesamten Systemnachhaltigkeit. Insbesondere dominiert die negative Wirkung der LSVA-Erhöhung. Eine Veränderung der ökologischen Nachhaltigkeitsdimension kann nicht festgestellt werden, jedoch ist eine eindeutig negative Wirkung in der ökonomischen Dimension auszumachen. Ein vergleichbarer Wirkungsmechanismus lässt sich bei der Kombination von LSVA-Erhöhung, KV-Förderung und Errichtung eines Emissions-Zertifikatehandels starker Ausprägung erkennen. Die ökologische Nachhaltigkeit wird im Vergleich zum erstgenannten Maßnahmenbündel zwar erhöht, jedoch vermindert sich die ökonomische Nachhaltigkeit weiter. Gesamthaft weist dieses Maßnahmenbündel eine höhere Efektstärke LITERATUR Bundesamt für Statistik: www.bfs.admin.ch. Neuchâtel, 2009. FRIES, NIKOLAUS: Market Potential and Value of Sustainable Freight Transport Chains, Dissertation, Institut für Verkehrsplanung und Transportsysteme der ETH Zürich, Schriftenreihe des IVT Nr. 148, Zürich 2009. MAIBACH, MARKUS ET AL. (Ed.): Handbook on estimation of external cost in the transport sector. Produced within the study: Internalisation, Measures and Policies for all external cost of Transport (IMPACT), Version 1.0., Delft, 2007. MAIBACH, MARKUS / BANFI, SILVIA, infras: Kosten-Wirksamkeit von Umweltschutzmassnahmen im Verkehr. Forschungsauftrag 41/ 96 auf Antrag der Vereinigung Schweizer Verkehrsingenieure. Zürich, 1998 Rapp Trans AG/ ETH Zürich - Institut für Verkehrsplanung und Transportsysteme (IVT): SVI 2004/ 081, Modal Split Funktionen im Güterverkehr. Zürich, 2008 STÖLZLE, WOLFGANG / FAGAGNINI, HANS PETER (Hrsg.): Güterverkehr kompakt. München: Oldenbourg, 2010. WEIDMANN, ULRICH / FRIES, NIKOLAUS / BOPP, BERND / STÖLZLE, WOLFGANG / HOFMANN, ERIK / GEBERT, KONSTANTIN: Nachhaltige Güterfeinverteilung, Institut für Verkehrsplanung und Transportsysteme der ETH Zürich und Lehrstuhl für Logistikmanagement der Universität St.Gallen, Schriftenreihe des IVT Nr. 151, Zürich 2010. Erik Hofmann, Prof. Dr. Assistenzprofessor Universität St. Gallen Lehrstuhl für Logistikmanagement erik.hofmann@unisg.ch Bernd Bopp, Dipl. Ing. TU Doktorand ETH Zürich Institut für Verkehrsplanung und Transportsysteme (IVT) bopp@ivt.baug.ethz.ch Wolfgang Stölzle, Prof. Dr. Ordinarius Universität St. Gallen Lehrstuhl für Logistikmanagement wolfgang.stoelzle@unisg.ch Ulrich Weidmann, Prof. Dr. Professor für Verkehrssysteme ETH Zürich Institut für Verkehrsplanung und Transportsysteme (IVT) weidmann@ivt.baug.ethz.ch