Summary
Since the beginning of the container era in the middle of the last century, the containerization is growing. Nowadays more than 90 percent of the world’s non-bulk cargo is being transported in a container. With many shipping liners deploying container vessels on the world seas, the competition is strong. Therefore the need to lower the price per container has resulted in the development of vessels with increasing sizes. Continuing on cost reduction, shipping lines tend to make fewer port calls with their vessels. Consequently the call sizes, i.e. the number of containers that have to be unloaded and loaded per vessel in a port, will increase. Because of the competition between harbours and container terminals, terminal operators are forced to handle container vessels as fast as possible while reducing the operational costs. Especially in high labour regions, the labour costs are a large part of the operational costs of container terminals. Accordingly, in 1993, automation in container terminals has been introduced at ECT’s Delta terminal in Rotterdam in order to reduce the operational costs. Nowadays there are several (semi-) automated container terminals worldwide and currently there are four in the planning stage. In the first automated container terminals automated guided vehicles (AGVs) were used for the supply and discharge of containers at the quay cranes. Because the realized quay crane productivities were lower than the theoretical ones, and this is partly caused by the transportation vehicles, other vehicles such as the Lift-AGV (L-AGV) and the automated shuttle carrier (AShC), were developed. In this research a comparison is made between several state-of-the-art automated vehicles to find out which is the best performing vehicle type.
The characteristics of the investigated automated vehicles are elaborated to gain insight in the possibilities of the vehicles. These characteristics are influencing the behaviour of the automated vehicles in container terminals. Whether or not the interchange between the stack or quay cranes is linked and what the vehicles manoeuvrability is. Due to the complexity of the system a simulation model should assist in answering the research questions. Taking into account the requirements, a simulation model has been set up using the simulation library of TBA.
A benchmark model has been defined using the dimensions of automated container terminals which are currently being build of already exist. For each type of vehicle, terminal layouts are designed within the benchmark model. The design of these layouts largely depend on the size of the vehicle and the manoeuvrability, which manoeuvres can it perform and how much space is needed. An implementation for each type of vehicle and each terminal layout has been made in the model. Several peak scenarios with a varying number of vehicles has been performed in order to obtain results which assist in answering the research questions. The output of the model is also used to gain more insight in the behaviour of the different vehicle types. The results must also contribute to the validation of the model.
Considering the quay crane productivities, it can be concluded that according to the results of the performed experiments the L-AGV is the best performing vehicle, however the differences with the other vehicles are not very large. This result deviates from the expectation, which can be explained using the generated output of the simulation. However the use of another type of quay crane could be beneficial for other vehicle types.
Summary in Dutch
Sinds het begin van het container tijdperk, halverwege vorige eeuw, is de toename van de het gebruik van containers gegeroeid. Tegenwoordig wordt meer dan 90 procent van de niet-bulk goederen vervoerd in een container. De competitie is groot tussen de vele rederijen met containerschepen. De vraag naar lagere prijzen per container heeft geleidt tot grotere schepen. Ook het aantal havens dat door een schip wordt bezocht per reis is minder geworden om de prijzen te drukken. Dit heeft als geveolg dat het aantal containers dat in een haven gelost en geladen moet worden steeds groter wordt. Door de competitie tussen havens en container terminals, zijn terminal operators gedwongen om schepen zo snel mogelijk af te handelen tegen een zo laag mogelijke prijs. De personeelskosten vormt een groot deel van de operationele kosten van een container terminal, vooral in landen waar de personeelskosten hoog zijn. Dit heeft geresulteerd in 1993 in de ontwikkeling van de eerste geautomatiseerde container terminal, ECT’s Delta terminal in Rotterdam. Vandaag de dag zijn er verschillende (half-) geautomatiseerde container terminals, en zijn er vier in aanbouw. In de eerste geautomatiseerde container terminal worden AGV’s (Automated Guided Vehicle) gebruikt voor het vervoer van containers tussen de stack en de container kranen. De behaalde productiviteit van container kranen liggen lager dan de theoretische waarden, wat deels wordt veroorzaakt door de geautomatiseerde voertuigen. Dit het geresulteerd in de ontwikkeling van andere voertuigen zoals de L-AGV (Lift AGV) en de AShC (Automated Shuttle Carrier). In dit onderzoek worden de prestaties van verschillende state-of-the-art geautomatiseerde voertuigen met elkaar vergeleken om te kunnen vast stellen welke het beste presteert.
De eigenschappen van de onderzochte voertuigen zijn uitgewerkt om inzicht te krijgen in de mogelijkheden van de voertuigen. De eigenschappen hebben invloed op het gedrag van de voertuigen, zoals de al dan niet gekoppelde overdracht van een container tussen het voertuig en een opslag of kade kraan en de manoeuvreerbaarheid. De onderzoeksvragen worden beantwoord met behulp van een simulatie model, dit vanwege de complexiteit van het systeem. Met gebruik van de simulatie software van TBA is een simulatie model gemaakt, hierbij is rekening gehouden met de gestelde eisen.
Gebruik makende van de afmetingen van bestaande en in aanbouw zijnde geautomatiseerde container terminals is een referentie terminal gedefinieerd. Binnen deze referentie terminal zijn er voor elke type voertuig lay-outs gemaakt. Het ontwerp van deze lay-outs hangen in grote mate af van de afmetingen van het voertuig, de manoeuvreerbaarheid en de ruimte welke het nodig heeft tijdens deze manoeuvres. Voor alle voertuigen zijn deze lay-outs ge¨ımplementeerd in het simulatie model. Verschillende piek scenario experimenten met een vari¨erend aantal voertuigen zijn uitgevoerd om resultaten te verkrijgen welke moeten bijdragen aan het beantwoorden van de onderzoeksvragen. De verkregen resultaten worden ook gebruikt voor het verkrijgen van inzicht in het systeem gedrag. Tevens dragen de resultaten bij aan de validatie van het model.
Op basis van de verkregen resultaten voor de kade kraan productiviteit, kan er gesteld worden dat binnen de uitgevoerde experimenten, de L-AGV het beste presteert. Hoewel de verschillen met de andere voertuigen niet groot zijn. Dit resultaat wijkt af van de verwachting, dit kan v
worden verklaard aan de hand van de andere verkregen resultaten. Toch zou het kunnen zijn dat het gebruik van een ander type kade kraan resulteer in betere resultaten voor de andere voertuigen.
