Wirtschaftliche Aktivität, insbesondere materialintensiver Wirtschaftszweige wie dem verarbeitenden Gewerbe, ist ein wesentlicher Treiber für die Entwicklung des Güterverkehrs. Eine entscheidende Rolle spielt hierbei die arbeitsteilige Herstellung von Gütern durch spezialisierte Betriebe, welche zumeist ungleichmäßig räumlich verteilt sind. Für den Ausgleich zwischen Angebot und Nachfrage der verschiedenen Waren sind somit Güterflüsse erforderlich, die Produktionsorte mit Verbrauchsorten verbinden. Die dazugehörige Güterverkehrsnachfrage hängt wesentlich von den Lieferkettenstrukturen auf der Ebene von Betrieben und Güterflüssen ab, die sich in der Folge durch das ökonomische Verhalten der involvierten Akteure herausbilden und kontinuierlich weiterentwickeln. Entsprechend betont eine Vielzahl von Veröffentlichungen aus dem Bereich der Güterverkehrsforschung die Bedeutung dieser Abhängigkeit. Es existieren jedoch bisher keine disaggregierten Güterverkehrsmodelle, die den Wirkungszusammenhang von Lieferkettenstrukturen und Güterverkehrsnachfrage explizit abbilden.

Die vorliegende Arbeit adressiert diese Lücke mit der Entwicklung eines disaggregierten Modells zur Simulation der Auswirkungen von Veränderungen in den Strukturen bestehender Lieferketten auf die Güterverkehrsnachfrage. Das entwickelte Modell ist insbesondere geeignet, um die Wirkungen von Zentralisierung sowie vertikaler Desintegration abzuschätzen. Zu diesem Zweck werden im Modell die Lieferketten ganzer Wirtschaftssektoren quantitativ und räumlich disaggregiert dargestellt. Betriebe und Güterflüsse zwischen ihnen dienen hierbei als zentrale Modellelemente. Die Modellentwicklung ist eingebettet in einen interdisziplinären Literaturüberblick, der bestehende Forschungen mit Bezug zur Struktur von Lieferketten und Güterverkehr zusammenfasst.

Das entwickelte Modell besteht aus zwei Phasen. In der ersten Modellphase wird eine synthetische Industrielandschaft, bestehend aus Betrieben und Güterflüssen, unter Berücksichtigung bestehender aggregierter Statistiken generiert. Die Erzeugung verwendet dabei vor allem Elemente stochastischer Simulation und gerichteter Auswahlprozesse. Die zweite Modellphase dient der Simulation von strukturellen Veränderungen in den Lieferketten der ersten Phase zur Abschätzung der Auswirkungen auf die dazugehörige Güterverkehrsnachfrage. Unter Verwendung linearer Programmierung wird die maximal mögliche Veränderung der Güterverkehrsleistung berechnet. Durch eine Konkretisierung von Annahmen hinsichtlich verschiedener Charakteristika der Strukturveränderung werden die Freiheitsgrade zur Lösungsfindung reduziert, wodurch der zulässige Lösungsbereich eingeschränkt wird. Für diesen Zweck verwendet das Modell eine Kombination aus stochastischer Simulation, linearer Programmierung und Matrixanpassungsverfahren.

In der vorliegenden Arbeit erfolgt eine Anwendung des entwickelten Modells zur Untersuchung einer Zentralisierung innerhalb des Geflügelsektors sowie von vertikaler Desintegration in der Automobilindustrie Deutschlands. Für beide Fälle wird eine Vielzahl unterschiedlicher Datenquellen genutzt. Dies sind zum einen für diese Zwecke übliche Statistiken, etwa zu Betriebsgrößen oder Beschäftigung nach Raumeinheiten, aber auch sektorspezifische Daten etwa von Industrieverbänden oder aus Fallstudien. Die Einhaltung gegebener makroskopischer Flüsse bei der Zuordnung von Güterflüssen zwischen Betrieben sichert ihre Realitätstreue hinsichtlich der räumlichen Dimension.

Die Simulationsergebnisse zeigen, dass sowohl für den Fall einer Zentralisierung als auch für den Fall einer vertikalen Desintegration unter den gegebenen Umständen mit einer Erhöhung der Güterverkehrsleistung zu rechnen ist. Allerdings deuten die berechneten maximalen Lösungsbereiche ebenfalls an, dass bei einer geeigneten Standortwahl und Zuordnung von Güterflüssen mathematisch sogar eine Reduzierung der Güterverkehrsleistung möglich ist. Die Modellanwendungen untersuchen daher auch exemplarisch ausgewählte staatliche Maßnahmen hinsichtlich ihrer Eignung, die güterverkehrlichen Auswirkungen von Veränderungen in den Lieferkettenstrukturen abzumildern.

Zusammengefasst entwickelt die vorliegende Arbeit also zunächst ein disaggregiertes Modell zur Simulation von strukturellen Veränderungen der Lieferketten ganzer Sektoren, um die daraus resultierende Auswirkung auf die Güterverkehrsnachfrage abzuschätzen. Die anschließenden, exemplarischen Anwendungen des Modells zeigen, wie die hinsichtlich der strukturellen Veränderungen erforderlichen Annahmen die möglichen Auswirkungen von Zentralisierung und vertikaler Desintegration festlegen.