• Nie Znaleziono Wyników

Dry bulk terminal efficiency under changing input factors

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Share "Dry bulk terminal efficiency under changing input factors"

Copied!
130
0
0

Pełen tekst

(1)

      T A C I I S

Title (in Dut

Assignment: Confidential: Initiator (uni Initiator (com Supervisors: tch) De inpu Mas no versity): Prof mpany): Ir. D Ir. T Spe Rep Titl Aut efficiëntie v utfactoren ster Thesis f. Dr. Ir. G. L D.L. Mooijma T.A. van Vian

ecialization: port numbe le:

thor:

van een dro

Lodewijks an nen, Dr. J.C. 2628 CD the Net Phone Fax www.m : Transpo er: 2013.TI Dry bu changi T.L. Vla ogebulkterm van Ham D Delft herlands mtt.tudelft.nl ortation Infr IL.7778 lk termina ng input f ar minal onder v +31 (0)15 +31 (0)15 rastructure al efficienc factors veranderen -2782889 -2781397 and Logisti cy under nde cs

(2)
(3)

    2628 CD D the Netherl Phone Fax www.mtt.tu Delft lands + + udelft.nl +31 (0)15-278 +31 (0)15-27882889 81397

(4)

 

(5)

 

Dry bulk terminal efficiency under changing input factors; an historical analysis and modelling study of 

the EMO terminal 

i

 

Presented  here  is  the  result  of  my  graduation  research  for  the  study  Transportation, Infrastructure and Logistics at Delft University of Technology. It was  realized  in  cooperation  with  the  operational  department  of  the  EMO  dry  bulk  terminal in Rotterdam. 

I would like to thank Teus van Vianen, Daniël Mooijman, Hans van Ham and prof.  Lodewijks  for  their  support  and  valuable  insights  during  my  research.  Also,  the  planning department of EMO has supported me greatly. They are a resource I haven’t  consulted enough, both as professional and as colleagues. Finally, I thank my family,  friends and  girlfriend.  They are always supportive in demanding times and stressful  periods.    Delft, June 2013  Thijs Vlaar       

P

REFACE

(6)

             

ii

  Dry bulk terminal efficiency under changing input factors; an historical analysis and modelling study of  the EMO terminal     

(7)

 

Dry bulk terminal efficiency under changing input factors; an historical analysis and modelling study of 

the EMO terminal 

iii

 

Around  the  world,  dry  bulk  import  terminals  facilitate  the  transhipment  of  large  intercontinental  flows  to  smaller  inland  flows  of  coal  and  iron  ore.  The  Europees  Massagoed Overslagbedrijf (EMO) is the largest terminal of this kind in Europe, with  a supply of around 30 MT of coal and iron ore per year. EMO handles vessels from  Panamax up to the largest dry bulk carriers presently trading and is a vital part of the  supply chain of iron ore and coal for the European steel and electricity industries. 

In  the  future,  changes  are  expected  in  the  supply  volumes  of  coal  and  iron  ore.  Also, a new range of Very Large Ore Carriers (VLOC’s) was recently introduced. The  question  arises  if  such  changes,  over  which  EMO  has  little  or  no  control,  affect  the  efficiency of the terminal in any way. It is currently unknown which of these external  or input factors affect the terminal efficiency, and to what extent.  

To provide this knowledge, the following research question was formulated: 

What  input  factors  affect  terminal  efficiency  and  what  are  the  quantitative effects on terminal efficiency when these factors change 

The research was scoped to include the efficiency of the quayside, as well as the  storage yard. The quayside can be seen as a queuing system, where the quay cranes  are  the  servers.  The  service  rate,  or  crane  unloading  rate,  is  an  important  factor  in  the  efficiency  of  the  quayside.  Higher  unloading  rates  mean  more  throughput  of  material with the same resources.  

An  initial  selection  of  input  factors  was  made  based  on  the  analysis  of  the  EMO  dry bulk terminals processes and equipment. This list was then used as a basis for the  analysis of a historic dataset of ship and load properties and the realized unloading  rate.  Using  a  linear  regression  model,  the  factors  that  significantly  affect  the 

S

UMMARY

(8)

             

iv

  Dry bulk terminal efficiency under changing input factors; an historical analysis and modelling study of  the EMO terminal 

unloading  rate  were  determined.  With  these  factors  a  non‐linear  model  was  made  that is more anchored in theory and literature.  

Only  two  significant  input  factors  were  found  to  affect  the  unloading  rate,  ships  deadweight  and  the  load  being  coking  coal.  Bigger  ships  are  unloaded  at  a  faster  unloading rate [thr‐1], with an elasticity of 0.18, in line with literature values found.  Ships carrying coking coal were found to have about 15% lower unloading rates due  to  the  stickiness  of  the  material  and  associated  longer  trimming  stage.  Different  fleets  are  used  to  carry  steam  coal  and  iron  ore.  Iron  ore  is  therefore  on  average  unloaded at a faster rate than steam coal, but this is basically a ship size effect.  

The unloading rate formula was used in a discrete event simulation model of the  terminal to determine the effects on the entire queuing system. Scenarios based on  an  extensive  throughput  study  for  the  Hamburg‐Le‐Havre  range  (Western‐Europe)  were  evaluated  using  this  model.  For  the  range  of  commodity  mixes  and  ship  size  differences tested, only marginal changes in quayside system efficiency were found.  

For the storage yard, the surface densities for coal and iron ore were determined  using  a  new  view  on  material  reclaiming.  Piles  always  occupy  a  certain  area,  regardless of the amount of material. Basically only the height of the pile is thought  to  change.  Using  this  new  view,  historic  storage  yard  data  of  EMO  was  used  in  a  Monte  Carlo  simulation  setting  to  come  to  a  surface  density  estimate  for  coal  and  iron ore. The values found were found to be valid. 

Using  the  same  commodity  mix  scenarios  used  for  the  quayside,  the  surface  density  [tm‐2y‐2]  for  the  storage  yard  was  found  to  only  marginally  change  with  the  commodity mix. The storage time is a much bigger determinant. With storage times  increasing, the efficiency of the storage yard in terms of surface density can rapidly  decrease. This means lower throughputs can be realized using the same amount of  storage  area.  Investments  in  more  storage  area  are  then  needed  if  higher  throughputs are aspired in the future. 

Overall, the efficiency of the quayside system and storage yard was found to only  be  marginally  affected  by  changes  in  relevant  input  factors  within  the  bounds  of  future  predictions.  Only  the  storage  time  developments  call  for  closer  attention  by  terminal  management  as  this  factor  can  have  large  effects  on  the  storage  yard  efficiency.  

(9)

 

Dry bulk terminal efficiency under changing input factors; an historical analysis and modelling study of 

the EMO terminal 

v

 

Over  de  hele  wereld  faciliteren  drogebulkterminals  de  overslag  van  grote  intercontinentale stromen kolen en ijzererts naar kleinere binnenlandse stromen. Het  Europees Massagoed Overslagbedrijf (EMO) is de grootste terminal van zijn soort in  Europa, met een totale aanvoer van 30 MT kolen en ijzererts per jaar. EMO ontvangt  schepen van  panamax tot  de grootste  drogebulkschepen en is een vitaal onderdeel  van  de  supply  chain  van  kolen  en  ijzererts  voor  de  Europese  staal‐  en  elektriciteitsinductie.  

Voor de toekomst wordt verwacht dat de aanvoervolumes van kolen en ijzererts  gaan  veranderen.  Verder  is  recentelijk  een  nieuwe  lijn  Very  Large  Ore  Carriers  (VLOC’s) in de vaart genomen. De vraag rijst of zulke veranderingen, waarover EMO  weinig tot geen controle heeft, op enige manier invloed hebben op de efficiëntie van  de  terminal.  Op  dit  moment  is  het  onbekend  welke  van  deze  externe  factoren  of  inputfactoren effect heeft op de terminalefficiëntie, en in welke mate. 

Om in deze kennis te voorzien, is de volgende onderzoeksvraag opgesteld: 

Welke inputfactoren hebben effect op de terminalefficiëntie, en wat zijn de  kwantitatieve effecten op de terminalefficiëntie als deze factoren veranderen  Het onderzoek is afgebakend op de efficiëntie van de kadezijde en het opslagveld.  De  kadezijde  kan  worden  gezien  als  een  wachtrijsysteem,  waar  de  kadekranen  de  servers  zijn.  De  service  rate,  of  lossnelheid  van  de  kranen,  is  een  belangrijke  factor  voor  de  efficiëntie  van  het  kadesysteem.  Hogere  lossnelheden  betekent  meer  doorvoer van materiaal met dezelfde resources. 

Een  eerste  selectie  van  inputfactoren  is  gemaakt,  gebaseerd  een  analyse  van  de  processen en machines op de EMO drogebulkterminal. Deze lijst is gebruikt als basis  voor  de  analyse  van  historische  data  van  lossnelheden  met  scheeps‐  en  ladingeigenschappen.  Een  selectie  van  significante  factoren  is  gemaakt  door  middel 

S

AMENVATTING

(10)

             

vi

  Dry bulk terminal efficiency under changing input factors; an historical analysis and modelling study of  the EMO terminal  van een lineair regressiemodel. Met deze gegevens is een niet‐lineair model gemaakt  dat meer is verankerd in theorie en literatuur. 

Maar  twee  factoren  bleken  significante  invloed  te  hebben  op  de  lossnelheid,  de  deadweight  van  schepen  en  schepen  geladen  met  cokes‐kolen.  Grotere  schepen  kunnen  sneller  worden  gelost  [thr‐1]  met  een  elasticiteit  van  0.18.  Dit  is  in  lijn  met  waarden gevonden in literatuur. Voor schepen welke cokes‐kolen vervoeren worden  15%  lagere  lossnelheden  gevonden.  Oorzaak  hiervan  is  de  plakkerigheid  van  het  materiaal en de daaraan gekoppelde langere trimming‐stage. Door het verschil in de  gebruikte vloten, wordt ijzererts wel sneller gelost dan kolen. Dit is echter puur een  scheepsgrootte‐effect. 

De  gevonden  formule  voor  lossnelheid  is  gebruikt  in  een  discreet‐event  simulatiemodel  van  de  haven  om  de  effecten  op  het  gehele  kadesysteem  te  onderzoeken.  Scenario’s  gebaseerd  op  een  uitgebreide  doorvoerstudie  voor  de  Hamburg‐Le  Havre‐regio  (West  Europa)  zijn  met  dit  model  geëvalueerd.  Voor  de  verschillende  aanvoermixscenario’s  en  scheepsgrootte‐scenario’s  werden  slechts  marginale effecten op de efficiëntie van het kadesysteem gevonden.  Voor het opslagveld zijn de oppervlaktedichtheden voor kolen en ijzererts bepaald  middels een nieuwe kijk op afgraven van hopen. Hopen worden verondersteld altijd  een bepaalde oppervlakte te bezetten, ongeacht hoeveel materiaal er daadwerkelijk  ligt. Alleen de hoogte van een hoop wordt geacht te veranderen. Met deze nieuwe  methode zijn de oppervlaktedichtheden van kolen  en ijzererts geschat op basis van  historische data door middel van Monte Carlo simulatie. Deze waarden zijn getest op  validiteit. 

Met  dezelfde  aanvoermixscenario’s  die  gebruikt  zijn  voor  de  kadezijde,  blijkt  de  opslagfactor  [tm‐2y‐1]  nauwelijks  te  veranderen  met  een  veranderende  aanvoermix.  De  opslagtijd  is  een  veel  belangrijker  factor.  Met  toenemende  opslagtijden,  kan  de  efficiëntie van het opslagveld in termen van opslagfactor snel afnemen. Dit betekend  dat  er  minder  hoge  doorvoeren  kunnen  worden  gerealiseerd  met  dezelfde  hoeveelheid  opslagruimte.  Investeringen  in  meer  opslagruimte  zijn  dan  nodig  als  hogere doorvoeren in de toekomst gewenst zijn. 

In  het  algemeen  blijkt  de  efficiëntie  van  het  terminalsysteem  slechts  marginaal  afhankelijk van veranderingen in relevante inputfactoren binnen de grenzen van de  toekomstige  voorspellingen.  Alleen  de  ontwikkelingen  met  betrekking  tot  de  opslagtijd  vragen  nadere  aandacht  van  het  terminalmanagement,  want  deze  factor  kan grote effecten hebben op de efficiëntie van het opslagveld 

(11)

  Dr the

T

ry bulk termina e EMO termina Preface ... Summary .. Samenvatt Table of co   Introdu 1 1.1  Re 1.2  O   Dry bu 2 2.1  Th 2.1.1  2.2  Fu   Equipm 3 3.1  D 3.2  D 3.2.1  3.2.2  3.2.3  3.2.4  3.3  Te

T

ABLE O

l efficiency und al  ... ... ing ... ontents ... uction and re esearch intro utline ... lk supply cha he EMO term The glob unction of EM ment and pro escription of escription of The unlo The stock The load Terminal erminal perf

OF CONT

der changing inp ... ... ... ... esearch outl oduction and ... ain and term minal within  al coal and ir MO in the co ocesses at th f the EMO dr f the termina ading proces kyard ... ing process ..  system assu ormance; eff

TENTS

put factors; an  ... ... ... ... ine ... d research q ... minal function the global co ron ore supp oal and iron o he EMO term ry bulk term al system ... ss ... ... ... umptions ... fficiency ... historical analy ... ... ... ... ... uestion ... ... n ... oal and iron  ply chain ... ore supply ch minal ... inal ... ... ... ... ... ... ... ysis and modelli ... ... ... ... ... ... ... ... ore supply c ... hain ... ... ... ... ... ... ... ... ... ling study of  ... i  ... iii  ... v  ... vii  ... 1  ... 3  ... 5  ... 7  chain ... 7  ... 8  ... 11  ... 13  ... 14  ... 16  ... 17  ... 17  ... 18  ... 19  ... 19 

vii

 

(12)

viii

          Dry bulk term the EMO term 3.4  3.4 3.4 3.5    An  4 4.1  4.1 4.1 4.2  4.2 4.2 4.2 4.2 4.3  4.3 4.3 4.4  4.4 4.4 4.4 4.5  4.5 4.5 4.6    Inp 5 5.1  5.1 5.1 5.1 5.1 5.2  5.2 5.3  minal efficiency  minal  input facto 4.1  Unloa 4.2  Stocky Summary . unloading ra Methodolo 1.1  Param 1.2  Impro Predictor e 2.1  Unloa 2.2  Predic 2.3  Regre 2.4  Predic Improved r 3.1  Relati 3.2  Impro Regression 4.1  Analy 4.2  Cross‐ 4.3  EMO  Discussion 5.1  Datas 5.2  Rema Conclusion ut paramete Characteri 1.1  Classi 1.2  Globa 1.3  Devel 1.4  Gener Commodit 2.1  Globa Developme under changing ors; input par ading rate; in yard; input p ... ate estimatio ogy ... meter exclusi oved model .. elimination .. ading rate da ctor selectio ession model ctor selectio regression m ons between oved model o n model valid sis of the res ‐validation o unloading ra ... set ... ining varianc ns ... ers, historic t stics of ships fication of d al developme opments ob ral remarks o y mix develo al developme ents in stora g input factors; rameter sele nput parame parameters a ... on model ... ... ion using line ... ... ataset ... n ... l overview ... n results ... model ... n remaining  overview ... dation ... siduals (rand on 2009 data ate estimates ... ... ce and expla ... trends and sc s ... ry bulk ships ents in ship s bserved in fle on fleet deve opments ... ents in the d ge time ... ; an historical a ection ... ters affectin affecting effi ... ... ... ear regressio ... ... ... ... ... ... ... parameters ... ... dom errors ε) a ... s ... ... ... anatory powe ... cenario deve ... s ... sizes ... eet calling at  elopments ... ... ry bulk comm ...   nalysis and mo ... g efficiency . ciency ... ... ... ... on ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ) ... ... ... ... ... er ... ... elopment ... ... ... ... EMO ... ... ... modity mix .. ... odelling study of ...  ...  ...  ...  ...  ...  ...  ...  ...  ...  ...  ...  ...  ...  ...  ...  ...  ...  ...  ...  ...  ...  ...  ...  ...  ...  ...  ...  ...  ...  ...  ...  ...    20  20  22  23  25  26  26  28  28  28  30  32  32  34  34  36  37  37  38  38  39  39  39  40  43  43  43  44  45  46  47  47  49 

(13)

  Dr the ry bulk termina e EMO termina 5.4.1  5.4.2  5.5  Co   Quaysi 6 6.1  in 6.1.1  6.1.2  6.2  Si 6.2.1  6.2.2  6.2.3  6.2.4  6.2.5  6.2.6  6.3  Ve 6.3.1  6.3.2  6.3.3  6.4  Ex 6.5  Re 6.5.1  6.5.2  6.5.3  6.6  D 6.7  Co   Storag 7 7.1  Ch 7.1.1  7.2  St 7.2.1  7.2.2  l efficiency und al  Total ter Ship size  onclusion .... ide modellin ntroduction . Method . Performa mulation mo Simulatio Function Conceptu Planner;  stochasti Determin erification an Model ve Model va Conclusio xperimental  esults ... Commod Ship size  Evaluatio iscussion ... onclusions .. e modelling  haracterizing The stora torage yard e A model  Conceptu der changing inp minal throug developmen ... g ... ... ... ance indicato odel ... on method: T al demands . ual model .... control elem ic relations .. ning the theo nd validation erification .... alidation ... ons ... plan ... ... dity mix ... ... on of the De  ... ... ... g the storage age system in efficiency; a  for storage s ual efficiency put factors; an  ghput and co nts ... ... ... ... ... or ... ... TOMAS Delp ... ... ments and as ... oretical max n ... ... ... ... ... ... ... ... Langen scen ... ... ... e system ... n broader pe storage fact space efficie y model base historical analy ommodity m ... ... ... ... ... ... ... phi ... ... ... ssumptions .. ... imum throug ... ... ... ... ... ... ... ... narios ... ... ... ... ... erspective .... or model ... ncy ... ed on single  ysis and modelli ix ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ghput ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... pile inventor ling study of  ... 50  ... 52  ... 53  ... 55  ... 55  ... 56  ... 57  ... 57  ... 57  ... 58  ... 58  ... 60  ... 61  ... 63  ... 63  ... 64  ... 67  ... 70  ... 70  ... 71  ... 71  ... 73  ... 74  ... 76  ... 76  ... 78  ... 78  ... 79  ... 81  ... 81  ry level .. 81 

ix

 

(14)

x

          Dry bulk term the EMO term 7.3  7.3 7.3 7.3 7.4  7.4 7.4 7.5  7.6  7.6 7.6 7.6 7.7    Con 8   Rec 9 Referen Append Append Append Append Append minal efficiency  minal  Surface de 3.1  Deter 3.2  Deter 3.3  Mont Input scen 4.1  Comm 4.2  Storag Verificatio Results ... 6.1  Comm 6.2  Storag 6.3  Storag Conclusion nclusions ... commendatio nces ... dix A  Param dix B  Resid dix C  Ship s dix D  Trace  dix E  Statis under changing nsity simulat rmining maxi rmining avera e Carlo simu arios ... modity mix a ge Time ... n ... ... modity mix sc ge time scen ge area for D ns ... ... ons ... ... meter elimina uals plots fo size developm outputs for  tical validati g input factors; tion ... imum pile siz age inventor ulation for EM ... nd throughp ... ... ... cenarios ... narios ... De Langen sc ... ... ... ... ation Model  r URE‐Mode ment tables simulation v on of the sim ; an historical a ... zes ... ry level ... MO surface d ... put ... ... ... ... ... ... cenarios ... ... ... ... ... results ... el ... ... verification .. mulation mo   nalysis and mo ... ... ... density ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... del ... odelling study of ...  ...  ...  ...  ...  ...  ...  ...  ...  ...  ...  ...  ...  ...  ...  ... 1 ... 1 ... 1 ... 1 ... 1 ... 1   85  85  87  88  89  89  90  90  91  91  92  93  94  95  99  101  105  109  111  113  115 

(15)

  Dr the W fo or ge co re im of ce de or sm ne tra la ba

1

ry bulk termina e EMO termina Dry  bulk  is Within dry bu ormer being c re  account  eographical  s oal  and  iron  egions  of  coa mport regions The locatio f large volum entres,  main

eep  sea  ship re. Therefore maller  inland etworks.   For import ade are train rge seagoing arges. 

I

NTRO

1

l efficiency und al  s  non‐liquid  ulk cargo, a d coal, iron ore for  most  o separation  o

ore  is  usua al  and  iron  o s include Chi on of importi mes, for whic ly  power  pl pping  lanes  t e, import te d  transport  t terminals, t ns and smal g vessels are

ODUCTI

der changing inp commodity  distinction is e, grain, bau of  the  dry  of  centres  of lly  transport ore  are  Aust ina, the Far E ing and expo ch large sea ants  and  ste that  are  nee

rminals prov modalities  typical inlan ler inland ve  referred to 

ION AND

put factors; an  cargo  that  i s made betw xite/alumina bulk  trade f  supply  and ted  by  large tralia,  South East and Eur orting region going vessel eel  mills,  do eded  for  the

vide access f and  facilit d transport  essels. (Van  as ships, wh

D RESEA

historical analy s  transporte ween major a a and phosph e  (UNCTAD,  d  demand  an   seagoing  ve h  Africa,  and ope (Willeke s requires in ls are most s o  not  always   efficient  sh for both larg ate  tranship modalities i Vianen, et a hile smaller i

ARCH OU

ysis and modelli ed  in  unpack and minor d hate rock. Co 2011).  Du nd  large  flow essels.  Majo d  South‐Ame es, 1999).  ntercontinent suitable. Lar s  have  direc ipping  of  co ge seagoing v pment  betw n the coal a al., 2011). In  nland vessel

UTLINE

ling study of  kaged  form.  ry bulk, the  oal and iron  ue  to  large  ws  involved,  or  exporting  erica.  Major  tal shipping  rge demand  ct  access  to  oal  and  iron  vessels and  ween  these  nd iron ore   this thesis,  ls are called 

1

 

(16)

             

2

  Dry bulk terminal efficiency under changing input factors; an historical analysis and modelling study of  the EMO terminal    Figure 1: Basic import dry bulk terminal  Because import fluctuations may be out of phase with consumption fluctuations,  a  storage  yard  is  needed  (Kraaijeveld  van  Hemert,  1984).  This  effectively  decouples  the  unloading  side  (sea‐side)  form  the  loading  side  (land  side)  of  the  terminal.  This  view  leads  to  a  very  basic  depiction  off  a  dry  bulk  import  terminal  consisting  of  unloading,  storage  and  loading,  where  unloading  takes  place  at  the  seaside  and  loading on the landside (Figure 1). 

(17)

  Dry bulk terminal efficiency under changing input factors; an historical analysis and modelling study of  the EMO terminal 

3

    Figure 2: Developments in the dry bulk trade and fleet (adapted from UNCTAD, 2011) 

1.1 R

ESEARCH INTRODUCTION AND RESEARCH QUESTION

The global dry bulk trade has increased strongly in the last decades (Figure 2), and  about one quarter of total seaborne trade volume currently consists of dry bulk trade  (UNCTAD, 2011). Due to the high demand for energy and mineral resources many dry  bulk terminals around the world are expanding and seriously increasing their capacity  (Lodewijks, et al., 2009).  It is clear to understand the amount of throughput a certain terminal can handle  depends on the combination of installed handling capacities and buffer capacities in  the  system.  However,  these  capacities  are  not  fixed.  For  example,  specified  unloading rates for grab cranes depend on the material to be unloaded (Nautic Expo,  sd),  and  the  storage  yard  capacity  depends  on  the  number  of  different  products  stored (Lodewijks, et al., 2010) and the storage time of these products.  

In  other  words,  certain  factors  affect  the  efficiency  of  the  unloading  process  or  stockyard. For some changes such as a possible growing share of VLOC’s (Very Large  Ore  Carriers)  of  over  400.000  dwt  (deadweight‐tonnes)  (Figure  3),  it  is  unknown  whether or not they affect efficiency.  0 500 1000 1500 2000 2500

Tr

ad

[MT

an

d

 fle

et

 [1

0

6

dwt]

Year [‐]

Dry bulk trade

Dry bulk fleet

(18)

4

          Dry bulk term the EMO term Figure 3: Va The  eff terminal o has to prov determined factors  are “determine efficiency.  factors.  To effec terminal pe which  exte these facto A quant possible  co available. W W q To  answ more close 1. minal efficiency  minal  ale Italia (360. ficiency  of  t perators hav vide a quay  d by the clie e  outside  th ed”  factors  t For the cou ctively opera erformance, ernal  factors ors is.  titative unde ombinations  With this bac What  input  quantitative 

wer  this  rese ely. The follow How is the  function of  under changing .000 dwt) arri he  terminal  ve little or n wall, equipm ents of the te he  terminals that  influenc rse of this r ate and mana  a broader a s  influence  t erstanding of of  these  ex ckground, th factors  af effects on te earch  questi wing sub‐qu dry bulk sup a dry bulk te g input factors; ives at the EM might  thus no control on ment, storag erminals (Va s  direct  con ce  the  term esearch, the age a dry bu and more qu terminal  effi f the effect o xternal  facto e following r affect  termi erminal effic ion,  some  a estions guid pply chain o erminal with ; an historical a MO‐terminal i s  depend  on n these facto ge area and  an Vianen, et ntrol,  they  c inal  process ese factors w ulk terminal a uantitative u iciency,  and  of these indi rs  on  termin research que inal  efficien ciency when 

spects  of  it  e this closer  rganised and in this chain   nalysis and mo n Rotterdam  n  numerous  ors. The term employees a t al., 2011).  can  be  seen es  and  ther will be referr and to bette nderstandin how  big  th vidual extern nal  performa estion was fo ncy  and  w these factor will  have  to examination d what is th odelling study of factors,  wh minal operat and the rest Because the n  as  externa refore  termin red to as inp er assess futu ng is needed he  influence  nal factors a ance  is  not  y ormulated: 

what  are  t rs change 

o  be  examin n:  he position a     hile  tor  t is  ese  ally  nal  put  ure  of  of  nd  yet  the  ned  and 

(19)

 

Dry bulk terminal efficiency under changing input factors; an historical analysis and modelling study of 

the EMO terminal 

5

 

2. Which  processes  are  executed  at  the  terminal  to  perform  this  function  and what are important input factors influencing for these processes 

3. What  are  the  historic  developments  of  important  input  factors  and  how  are they expected to develop in the future 

4. What are the effects of input factor variations on terminal efficiency  Knowing the effect of changing input factors on a large existing terminal can lead  to more robust design of new terminals and large terminal expansions. Also research  on  more  effective  operations  can  benefit  from  a  more  quantitative  description  of  these relations. Finally, development of strategic future plans benefits from knowing  which factors are important for terminal efficiency. 

The  EMO‐terminal  in  the  port  of  Rotterdam  is  the  subject  terminal  for  this  research. The added insights can help EMO provide more efficient operations to its  customers, and develop robust plans for the future. 

1.2 O

UTLINE

This  report  consists  of  9  chapters.  After  the  problem  definition  and  outline,  chapter 2 focusses on the dry bulk terminal and supply chain, to provide a frame of  reference  for  the  function  of  dry  bulk  import  terminals  in  general,  and  particularly  the EMO‐terminal. In chapter 3, a description of the EMO‐terminal itself is provided.  The  terminal  processes  and  possibly  relevant  input  factors  are  discussed,  as  is  the  concept of process efficiency. 

Chapter four deals with determining which factors affect the quayside efficiency  through  a  regression  analysis  on  unloading  rate  data.  For  these  factors  historic  trends,  both  global  and  EMO‐specific,  are  investigated.  Scenarios  for  future  development of these factors are constructed here and presented. 

Finally,  chapters  6  and  7  deal  with  modelling  the  quayside  and  storage  yard  respectively. The constructed scenarios are used to come to an understanding of the  effects of changing input factors on the quayside and storage yard. 

Finally, overall conclusions and recommendations can be found in chapters 8 and  9. 

(20)

             

6

  Dry bulk terminal efficiency under changing input factors; an historical analysis and modelling study of  the EMO terminal     

(21)

  Dr the fo te te

2

Eu of th bo ex  

2

ry bulk termina e EMO termina In this chap orm a frame  erminal of th erminal.  

.1 T

HE

IRON

The  EMO‐t urope. Locat f coal and iro he supply cha oth commod xist. 

D

RY

2

FUNCT

l efficiency und al  pter the func of reference is study, des

E

EMO

T

N ORE SUP

terminal  is  t ed in the po on ore for m ains of coal  dities will be 

BULK

TION

der changing inp ction and pro e for the ent scription of f

TERMINAL

PPLY CHA

the  biggest  ort of Rotter mainland Euro and iron ore discussed to  

SUPPL

put factors; an  ocesses of dr ire study. W functions and

L WITHIN

AIN

terminal  for dam, it is an ope, especia e do not diff ogether, with

LY CHA

historical analy ry bulk termi With the EMO d processes 

N THE GL

r  dry  bulk  st n important  ally Germany fer significan h indication w

AIN AN

ysis and modelli inals are inve O‐terminal be will be focus

LOBAL CO

torage  and  link in the s y. Because th ntly, the supp where main 

ND TER

ling study of  estigated to  eing subject  ssed on this 

OAL AND

handling  in  upply chain  he actors in  ply chain of  differences 

RMINAL

7

 

(22)

             

8

  Dry bulk terminal efficiency under changing input factors; an historical analysis and modelling study of  the EMO terminal 

2.1.1 T

HE GLOBAL COAL AND IRON ORE SUPPLY CHAIN

To  better  understand  the  function  of  the  EMO‐terminal,  it  is  placed  in  the  perspective of the global  coal and iron ore supply chain. After a  summary of global  and specific European trade figures for commodities, the geographic dispersion and  main players in the supply chain is discussed. Lastly, the position of EMO within the  supply chain is elaborated on.  

I

NTERNATIONAL COAL TRADE

 

Worldwide, coal primarily serves two purposes: power generation and production  of  steel.  For  both  purposes,  different  grades  of  coal  are  used.  Coal  for  power  generation  is  generally  known  as  steam  coal,  where  coal  for  steel  production  is  known as metallurgic coal or coking coal.  

Around 80‐85% of the 7.0 Gt of coal produced worldwide is used in the country  where  it  is  produced.  The  remaining  1.0  Gt  is  traded  internationally  and  usually  transported  by  large  seagoing  vessels  [world  coal  factsheet].  The  global  seaborne  coal  trade  accounts  for  about  12%  of  the  total  seaborne  trade  in  terms  of  weight  [derived from UNCTAD, 2011]. 

The  European  Union  (EU‐27)  is  one  of  the  biggest  coal  importing  regions,  with  almost 200 Mt of coal imports 2009. Primary sources of coal for the European market  are Australia, South‐Africa, Colombia and Russia (Figure 4). About 25% of the imports  in the European Union enter the market through Dutch ports. The majority, 20 Mt of  coal, is handled by the EMO‐terminal (Wilde‐Ramsing, et al., 2012) 

I

NTERNATIONAL IRON ORE TRADE

 

Iron ore is a collective name for rock holding iron‐oxides from which metallic iron  can be extracted and is almost exclusively used as raw material in the production of  steel.  Global  iron  ore  production  amounts  close  to  1.9  Gt  per  year,  of  which  about  55% or 1.1 Gt per year is traded globally (OECD, 2012). Like coal, global iron ore trade  depends on large seagoing vessel for transportation.  Import of iron ore into Europe amounts to some 130 Mt per year, with Germany  and France as largest net importers (OECD, 2012). Main producing countries of iron  ore for the European market are Brazil, Canada and Australia (Figure 4). EMO handles  some 12 Mt of iron ore or 8‐9% of European iron ore imports.  

(23)

  Dr the Fig

M

th co M glo Am co an Th 20 an th Lo co pa ry bulk termina e EMO termina gure 4: Major

M

AYOR PLAYER Although t he  supply  ch ommodities c Mining compa Most  of  th obal  mining merican,  BH omposition, t nd  export  te hese countri 012)  Iron  ore  p nd  Rio  Tinto hree compan ogistics com Logistics  c ompanies  inv art of this gro l efficiency und al  r flows in the  RS IN THE COA he coal and  hain  in  term

can be divide anies he  productio   companies HP‐Billiton,  these compa erminals  in  c es include S roduction  is .  The  latter  ies control 1 mpanies companies  volved  with  oup of actors der changing inp coal (black) a AL AND IRON S iron ore sup s  of  players ed in four ma

on  of  globall .  These  com Xstrata  and anies own m countries  th outh‐Africa,    dominated  two  are  also 1/3 of global  include  sh inland  trans s.  put factors; an  and iron ore (r SUPPLY CHAIN pply chains h s  is  small.  G ain groups: ly  traded  co mpanies  or  t d  Rio  Tinto most mining  hat  are  impo

Australia an

  by  three  m o  major  play iron ore pro ipping  agen sportation.  A historical analy red) trade to 

 

have a large enerally,  the

oal  is  effectiv the  so‐called .  Alone,  or operations,  ortant  suppl nd Colombia major  compa yers  in  coal  oduction (UN

nts,  steved As  a  stevedo

ysis and modelli Europe 

 geographic  e  supply  cha

vely  control d  “big  four” 

r  consortia  mine‐to‐por iers  of  coal  (Wilde‐Ram nies,  Vale,  B mining.  Toge NCTAD, 2012) oring  comp oring  compa ling study of     dispersion,  ain  of  both 

led  by  four  are  Anglo‐ in  varying  rt transport  to  Europe.  msing, et al.,  BHP‐Billiton  ether  these  ).  panies  and  any,  EMO  is 

(24)

             

10

  Dry bulk terminal efficiency under changing input factors; an historical analysis and modelling study of  the EMO terminal  Traders

Traders  are  companies  involved  in  trading  physical  coal  as  to  profit  from  price  fluctuations.  Biggest  commodity  trader  is  Glencore.  Besides  conventional  traders,  other  companies  are  getting  more  involved  in  the  physical  coal  trade.  Utility  companies  nowadays  have  trading  departments,  trading  either  physical  coal  or  financial  derivatives.  Traditional  financial  market  players  like  Deutsche  Bank  also  become involved in physical coal trade (Wlecke, 2006).  Like coal, regular traders are active in the iron ore market. However, prospecting  in the iron ore market is less developed because the industry used benchmark pricing  and bilateral contracting for much longer.   Utilities companies and steel mills Utilities companies and steel mills are on the receiving end of the supply chain of  coal and iron ore. Large European utilities companies are E.ON, Vattenfall/Nuon, GDF  Suez/Electrabel and RWE/Essent. Thermal coal imports are used by these companies  to feed their coal‐fired power plants.  

Major  steel  mills  include  ThyssenKrupp,  Arcelor  Mittal  and  Voest  Alpine.  They  require iron ore and coking coal for production of steel.   

(25)

 

Dry bulk terminal efficiency under changing input factors; an historical analysis and modelling study of 

the EMO terminal 

11

 

2.2 F

UNCTION OF

EMO

IN THE COAL AND IRON ORE SUPPLY

CHAIN

EMO is the biggest dry bulk terminal in Europe and is an important part of the coal  and  iron  ore  supply  chain  in  Western  Europe.  Many  power  plants  and  steel  mills  depend partly of solely on the services provided by EMO.  

Much  coal  and  iron  ore  transhipped  by  EMO  is  bound  for  the  German  Ruhr  district.  Due  to  natural  coal  and  iron  ore  deposits  in  the  region  and  proximity  to  important waterways like the Rhine and Ruhr, power plants and steel production is  heavily  clustered  in  this  region.  In  the  end  of  last  century,  German  coal  and  ore  production  declined  and  global  sourcing  of  both  commodities  prevailed.  The  Ruhr  district switched to importing and good rail and waterway connections made Dutch  ports, especially Rotterdam, indispensable for coal and iron ore supplies  

Besides  the  German  market,  EMO  also  has  an  important  function  in  the  Dutch  coal market. Thermal coal for the nearby E.ON Maasvlakte power plant is exclusively  handled by EMO. In the near future, GDF Suez’ Rotterdam power plant will become  operational. This plant will also solely depend on EMO’s handling capacity for its coal  supplies.  As a terminal, main function of the EMO terminal is the transhipment of coal and  iron ore. Main direction of transhipment is from ships to inland modalities. This type  of  terminal  is  called  import  terminal.  In  many  ways  processes  at  import  terminals  differ from export terminals.  

Besides  the  transhipment,  there  are  several  secondary  functions.  Storing  materials for clients is one of the most important of these functions. Other functions  include washing, sieving and blending. 

 

(26)

             

12

  Dry bulk terminal efficiency under changing input factors; an historical analysis and modelling study of  the EMO terminal     

(27)

  Dr the Ro of an an ex

 

 

 

Fig

3

ry bulk termina e EMO termina This chapte otterdam (Fi f the termina nd  loading  a nd  finally  an xecuting proc gure 5: Aerial

E

QUIP

3

TERM

l efficiency und al  er describes  gure 5). A g al is provide re  described n  overview  cesses and in  view of the E

PMENT

MINAL

der changing inp the subject  eneral descr d. After that d.  Efficiency  of  possible nput flows. EMO‐termina

AND

put factors; an  terminal of  ription of th t, three prim

of  the  diffe   input  facto al in 2009 

PROCES

historical analy this researc e equipmen mary subsyst erent  subsyst

ors  is  given

SSES AT

ysis and modelli ch, the EMO  t, capacities  ems unloadi tems  is  disc

.  The  focus

T THE

ling study of  terminal in  s and layout  ing, storage  ussed  next,  s  is  on  the 

 

EMO

(28)

             

14

  Dry bulk terminal efficiency under changing input factors; an historical analysis and modelling study of  the EMO terminal 

3.1 D

ESCRIPTION OF THE

EMO

DRY BULK TERMINAL

The characteristics of the quay side components at the terminal largely determine  the  service  capacity  of  the  terminal.  Therefore,  these  characteristics  are  described  here.  First  the  nautical  characteristics  of  basin  are  discussed,  followed  by  the  quay  and finally the unloading equipment.  

P

ORT ACCESS

,

 BASIN

,

 QUAY AND BERTHS

 

The  deep‐sea  port  basin  for  the  EMO‐terminal  is  the  Mississippihaven,  located  south  of  the  terminal.  The  basin  is  connected  with  the  main  access  channel  Euro‐ Maasgeul, by means of the Beerkanaal fairway. The port basin is approximately 2.5  km  long  and  380  m  wide.  Guaranteed  draught  in  the  Beerkanaal  fairway  and  Mississippihaven basin is about 22.6 m at mean lower low water springtide (MLLWS).  The basin width of 380 m is in accordance with design rules of basins for big dry bulk  carriers (4 to 6B + 100 m) for even the largest bulk‐carriers (65m beam) currently in  the fleet. 

At the  Mississippihaven, a 1275 m long quay provides 4 berths for bulk  carriers.  The  first  three  provide  berth  for  ships  with  a  draught  up  to  21.65  m.  For  Large  Capesize  ships  with  draught  exceeding  21.65  m,  the  fourth  berth  provides  23.00  m  draught. This berth is located closest to the connecting Beerkanaal fairway. Ships are  usually  berth  starboard  side  on,  which  requires  no  turning  of  the  ship.  Some  situations call for berthing a ship port side on to save quay space (ship superstructure  can  extend  beyond  quay)  or  provide  better  access  to  the  hatches.  This  is  most  common for berth 1.  

U

NLOADING EQUIPMENT 

 

For  the  unloading  of  ships,  4  travelling  grab  cranes  are  present  at  the  quayside.  Travelling  grab  cranes  move  parallel  to  the  quay  on  rails,  and  provide  a  boom  with  outreach  perpendicular  to  the  quay.  By  means  of  a  travelling  trolley,  a  grab  bucket  can be lowered into the cargo holds, and hoist the material. It is then discharged into  the hopper. A hopper discharge conveyor then supplies the system downstream with  material at a constant rate. Four conveyor belts parallel to the quay are available to  transport the material anywhere on the terminal. It is also possible to discharge the  material directly on the quay under the crane. 

(29)

  Dr the Fig w Th cr w di re un

S

T co st st ca

L

O pr co av lo co pu ry bulk termina e EMO termina gure 6: Unloa The grab c ith a length  he  lifting  cap ranes have a

ith  the  sam scharge capa A  floating  equired  and  ndesirable.  TORAGE YARD Through  th onnected to  orage  area  acker reclaim apacity is app OADING EQUIP The  transp rimarily  usin onveyor.  For  loadin vailable  (Fig cated  above oal  and  30.0 ulling the tra l efficiency und al  ading grab cra ranes are ap of 120 m of pacity  of  the an 85 tonne  me  specifica acity is listed crane  is  av the  use  of 

D AND STORAG he  system  o the storage  of  over  100 mers for long proximately  PMENT

 

port  of  coal  ng  one  of  f

g  of  trains,  ure  7  right) e  a  rail  track 000  tonnes  o ains, and the  der changing inp nes (left) and pproximately f which 45 m e  first  two  c

lifting capac tions  as  th d at 42 Mt an vailable  whe the  conveyo GE YARD EQUIP

of  belt  conve yard. A tota 0ha.  Extra  st g‐term stora

7 Mt. 

and  iron  ore four  modalit

three  train ).  These  tra k.  Maximum  of  iron  ore.  train loading put factors; an  d stacker‐recla y 90 m high,  m is outreach cranes  is  50  city. A fifth c he  third  and

nnually (4 cra en  direct  tra or  network  a PMENT

 

eyors,  all  lo l of 7 stacke torage  space age of mostly

e  from  the  ties;  trains,  n  loaders  (tw ain  loaders  daily  outpu Semi‐autom g is also auto historical analy aimer (right) have a boom h over the q tonnes,  whi crane recent d  fourth  cr anes).   anshipment  and  barge  lo ading  and  u er‐reclaimers e  is  availabl y compacted

terminal  to  barges,  sho

wo  for  coal  are  effectiv t  capacity  is matic  locomo omated.  ysis and modelli m 45 m abov uay wall (Fig le  the  third  tly became o rane.  Maxim from  ship  t oaders  is  im unloading  eq  (Figure 6 rig e  outside  th d coal. The to the  hinterla ort‐sea  ship

one  for  iro vely  discharg s  5,000‐6,000 otives  are  av ling study of    ve the quay  gure 6 left).  and  fourth  operational,  mum  yearly 

to  barge  is  mpossible  or 

quipment  is  ght) serve a  he  reach  of  otal storage 

and  is  done  ps  and  belt 

on  ore)  are  ge  hoppers  0  tonnes  of  vailable  for 

(30)

16

          Dry bulk term the EMO term Figure 7: Ba Barge lo quay or by discharge t by the ship of material For pow supply the 

3.2 D

E

The  ter terms of in Systems Ap important      Empty vehicles Loaded ships Resources Figure 8: Te minal efficiency  minal  arge loader (le oading can b y the ship loa the material p loader, loc l from ship to wer plants lo plants direct

ESCRIPTI

rminal  system nputs, outpu pproach (Fig parameters  rminal system under changing eft) and train  be done by o ader (Figure   into the ba cated at the  o barge or so cated on the tly from the 

ON OF TH

m,  with  bul uts, buffers a gure 8). This  that affect th Unloading process Seaside m model with g input factors; loader (right) one of three 7 left). Conv arges. Loadin deep sea qu ort sea ship c e EMO‐penin storage yard

HE TERMI

k  transhipm and processe model will  he terminal  s Use Stock yard h input flows ; an historical a  loaders loca veyor belts e ng of short‐s uay. Alternat can be done  nsula, conve ds or the ble

INAL SYST

ment  as  main es based on serve as a f systems perf

Load

Loadin Lan   nalysis and mo ated at the b extend beyon ea ships can tively, direct using the flo yor routes a nding silos. 

TEM

n  function,  i the principl ramework fo formance an

ding

ng process ndside odelling study of barge handli nd the quay n be done o t transhipme oating crane are available is  described  es of the De or determini nd efficiency Loaded vehicle Resources Unloaded ship     ing  to  nly  ent  .  to  in  elft  ing  .  es ps  

(31)

 

Dry bulk terminal efficiency under changing input factors; an historical analysis and modelling study of 

the EMO terminal 

17

 

3.2.1 T

HE UNLOADING PROCESS

The unloading process of the bulk material starts with the arrival of ships. During  the  voyage,  the  Estimated  Time  of  Arrival  (ETA)  is  regularly  updated.  Upon  arrival,  ships wait until a berth or when necessary a tidal window is available. When a berth  and  tidal  window  are  available,  the  ships  call  in  with  Dirkzwager  (port  approach  monitoring) and are piloted to the quay. From calling in until mooring is planned at  2.25 hours. Berthing and de‐berthing is planned to take approximately 1 hour each.  When  ready,  the  captain  issues  a  Notice  of  Readiness  (NOR)  to  notify  the  terminal  the ship is ready for unloading. 

When a ship berths, it is not necessarily unloaded immediately. A quay crane and  a  total  downstream  production  group  have  to  be  available  before  unloading  can  begin. The busier the operations at the terminal, the less chance there is that a total  production group is available. Also, when the storage yard occupancy is higher, the  flexibility  of  choosing  a  storage  location  decreases.  This  reduces  the  chance  that  exactly  the  production  group  needed  is  actually  available.  A  number  of  cranes  is  assigned  to  unload  the  ship,  which  may  change  during  unloading.  When  a  ship  is  unloaded, it is be de‐berthed and departs. 

The function of the deep‐sea quayside is to unload ships (transform loaded ships  into  unloaded  ships  and  bulk  material).  This  transformation  is  executed  by  the  unloading process. Loaded ships and terminal resources to be used (e.g. cranes and  personnel) can be seen as process input. For loaded ships, two important buffers are  available;  an  anchorage  at  the  fairway  entrance  and  the  deep‐sea  quay  itself.  The  process  outputs  are  then  bulk  material,  unloaded  ships  and  re‐available  (or  used)  resources.  It  is  clear  that  the  unloading  process  partly  determines  the  maximum  amount  of  material  that  can  be  put  through  the  entire  terminal  system  (in  steady  state). 

3.2.2 T

HE STOCKYARD

From  a  systems  point  of  view,  the  main  function  of  the  stockyard  is  the  decoupling of the unloading process and the loading process. It is therefore depicted  as  a  buffer.  No  additional  buffers  are  available  between  the  unloading  process  and  the  stockyard,  so  storage  space,  stacking  equipment  and  connecting  conveyor  capacity  must  always  be  available  before  unloading  can  commence.  Using  the  stockyard  as  buffer  is  optional.  Feeding  the  bulk  material  directly  from  unloading  process to the loading process is known as direct throughput. 

(32)

18

          Dry bulk term the EMO term Figure 9: A s The fun and iron or require  inp performan are blende of material    A  batch multiple  b shipload (F Betwee buffer  cap have  to  be high  peaks process.  

3.2.3 T

H Bulk  ma sea  ships.  nearby pow can wait b and  bulk  m process (di It  is  clear  material th minal efficiency  minal  ship containin nction of the  re. Main EM put  of  mate

ce.  To  ensu ed together.  l stored at th

originates fr has differen belongs to a h  is  not  nec

atches,  and  Figure 9).   n  the  stock pacity.  There e  available  a s  in  the  un HE LOADIN aterial  is  pri Also,  outgoi wer stations efore being  material  eit irect through that  the  lo hat can be pu under changing ng multiple ba stockyard is O customers erial  with  p re  this  with  Because of  he terminal. A rom a differe nt material p a different cu essarily  the  an  existing kyard  and  th efore,  a  stac at  the  time  o loading  pro G PROCESS marily  loade ng  conveyor . For trains,  loaded. Loa her  from  th hput). Loade oading  syste ut through th g input factors; atches, both f s not purely  s are coal‐fir properties  b a  natural  ra this, a single A batch usua ent source a roperties an ustomer 

same  as  a  g  batch  may he  loading  p cker‐reclaim of  loading.  B cess  cannot S

ed  onto  one  r  belts  are  a barges and  ding process he  stockyard ed vehicles a em  partly  d he entire ter ; an historical a for a new pile buffering th red power p between  nar aw  material, e customer m ally:   nd/or  d/or   shipload.  In   be  supplem process  ther er  and  conn Because  EM t  coincide  w of  3  modal available  for  ships buffer s inputs are  d  or  fed  dir and resource determines  t minal system   nalysis and mo   e and for supp e input and  lants and ste rrow  margin ,  several  diff may own mu

n  fact,  a  ship mented  with

re  is,  again,  necting  conv

O  uses  stack with  peaks  i ities;  trains,  the  supply  s are availab empty vehic rectly  from  es are the pr the  maximu m (in steady s odelling study of plementing  output of co eelworks. Bo ns  for  optim ferent  batch ultiple batch p  may  conta h  a  new  (pa

no  significa veyor  capac ker‐reclaime in  the  loadi

barges,  sho of  coal  to  tw ble where th cles, resourc the  unloadi rocess outpu um  amount  state).    oal  oth  mal  hes  hes  ain  art)  ant  city  ers,  ing  ort‐ wo  hey  ces  ing  uts.  of 

(33)

 

Dry bulk terminal efficiency under changing input factors; an historical analysis and modelling study of 

the EMO terminal 

19

 

3.2.4 T

ERMINAL SYSTEM ASSUMPTIONS

Although  the  described  terminal  system  captures  a  large  part  of  the  actual  processes  that  take  place  at  the  EMO‐terminal,  some  assumptions  are  made  in  the  system  description.  The  use  of  shovels  for  reclaiming  material,  dumping  it  on  the  conveyor system and loading trains is not taken into account. So is stacking material  outside the reach of stacker reclaimers and in mixing silo’s. 

3.3 T

ERMINAL PERFORMANCE

;

EFFICIENCY

The performance of the terminal system and the processes in particular, depends  on both efficiency and effectiveness (Veeke, et al., 2008). In this thesis, it is assumed  that  the  effectiveness  of  the  processes  is  fixed  or  that  the  process  always  achieves  the  desired  goal  (e.g.  unload  the  ship).  The  amount  of  effort(s)  required  to  do  so  determine the efficiency (Figure 10).   Although no standard effort is set, the required effort for different input  parameters can be compared and thus lead to a relative measure of efficiency.         Figure 10: Process performance related to efficiency based on (Veeke, et al., 2008))  Ac tual Ac tual Stan dard Stan dard

(34)

             

20

  Dry bulk terminal efficiency under changing input factors; an historical analysis and modelling study of  the EMO terminal  For the stockyard, this analogy requires redefinition of the stockyard as a buffer.  Although in the total terminal system is just a buffer between the unloading and  loading process, storing bulk material can be seen as a processes. The amount of  storage space needed to store a given amount of bulk material can be seen as the  effort. Then the amount of storage material that can be stored on the storage yard  over the course of a given period of time is the storage yard efficiency.  

3.4

INPUT FACTORS

;

INPUT PARAMETER SELECTION

In  the  previous  section,  three  main  input  flows  for  the  terminal  system  were  determined.  It  is  clear,  however,  that  these  flows  are  not  fixed.  The  exact  composition  and  characteristics  of  these  flows  is  different  at  any  given  time.  More  precisely,  on  the  operational  level  the  unloading  of  a  ship  and  the  loading  of  an  outgoing modality is standardized and repetitive, but never exactly the same.  

Large  part  of  the  efficiency  depends  on  factors  associated  with  the  system  (or  process)  inputs  as  presented  in  Figure  8.  At  least  for  large  multi‐client  input  terminals, operators have little or no control on these factors. The terminal operator  has to provide a quay wall, equipment, storage area and employees and the rest is  determined by the clients of the terminals (Van Vianen, et al., 2011).  

A list of input parameters that possibly affect the unloading rate is inexhaustible  and  never  complete.  First  and  foremost,  parameter  selection  is  limited  by  historic  data  availability  at  the  subject  terminal.  Parameters  that  are  not  recorded  are  therefore not part of this list. Furthermore, the effect of a certain parameter must at  least have some theoretically basis.   The parameters chosen in this section are therefore a product of the limitations  described above. The provided parameter list can therefore not be seen as conclusive  or comprehensive in its own. 

3.4.1 U

NLOADING RATE

;

INPUT PARAMETERS AFFECTING EFFICIENCY

The  unloading  process  as  a  part  of  the  terminal  system  model  has  3  important  input flows: 

 Resources 

 Load 

(35)

  Dr the Fig un EM th cr ra ex im co di co is  an al se un pr un ha tim ry bulk termina e EMO termina gure 11: Stage Input  para nloading rate MO has 2 dif he unloading rane is logica ate. Also, for  xperience etc Second  so mportant  fac ommodities,  fferent  com oking coal an present  in  t nd therefore When mult low identity‐ een  as  a  pos nloaded is al Finally, the rovide  longe nloading is a atches, more me and slow l efficiency und al  es in unloadin ameters  that e logically de fferent type g rate. Anoth ally presume other resou c. no data is  urce  of  inp ctor  is  the  c

different gra mmodities  (N nd steam coa the  original   future throu tiple batches ‐preserved s ssible  determ so considere e characterist er  uninterrup ssumed to fa e trimming a wer unloading der changing inp ng rate efficie t  affect  the  epends on th s of cranes a her resource ed to be the  rces like am available.   ut  paramete commodity  abs are used Nautic  Expo,  al. Reason fo data,  and  t ughput are e s are present storage of ba minant  for  u ed.   tics of the sh pted  unload all in the trim and more ha g.  put factors; an  ency (Ligtering system  are he amount of at their disp e‐related fact single most  ount of shov

ers  are  the  type.  Due  t d and differe sd).  A  disti or this distinc hat  both  co expected to d t in one ship atches. There unloading  ra hip might aff ing  of  mate mming stage atch‐changes historical analy gen, 2009)  e  associated  f cranes assi posal, the typ tor is the  do important f vels used for characteris to  differenc ent unloading nction  is  m ction is the f mmodities  s develop diffe , unloading h efore the nu ate.  The  am fect the unlo erial.  Also  a  e (Figure 11). s are needed ysis and modelli with  these  gned to a sh pe of crane  owntime of c factor for the r trimming, c

tics  of  the  es  in  densit g rates are s ade  betwee fact that this serve  differe erently.  has to be int mber of bat ount  of  mat

oading rate. L smaller  frac . When a shi d, resulting in ling study of    flows.  The  hip. Because  also affects  cranes. The  e unloading  crane driver  load.  Most  ty  between  specified for  en  iron  ore,  s distinction  ent  markets 

terrupted to  tches is also  terial  to  be 

Larger ships  ction  of  the  ip has more  n more idle 

(36)

             

22

  Dry bulk terminal efficiency under changing input factors; an historical analysis and modelling study of  the EMO terminal    Figure 12: Input parameters for the unloading process  A highlight of the unloading process, together with the input flows and associated  parameters is presented in Figure 12.  As a final note, there is a clear difference between the ship size and the amount of  material  to  be  unloaded.  An  80.000  tonnes  load  of  coal  can  be  unloaded  from  an  85,000 dwt Panamax ship, or from an 185,000 dwt Capesize carrier that also calls at  another port.  

3.4.2 S

TOCKYARD

;

INPUT PARAMETERS AFFECTING EFFICIENCY

For  the  stockyard,  different  types  of  efficiency  can  be  distinguished.  First,  the  efficiency  of  the  stacking  operation  mainly  depends  on  the  amount  of  stacker‐ reclaimers available for stacking, the conveyor belt routes available etc. 

Second  is  the  efficiency  of  the  storage  yard  itself.  How  much  material  can  be  stored on a given square meter of yard in a given time‐period is determined by the  geometry of the piles and how long the material remains at the yard. 

  Figure 13: Stockyard efficiency input parameters 

(37)

 

Dry bulk terminal efficiency under changing input factors; an historical analysis and modelling study of 

the EMO terminal 

23

 

It  is  this  last  measure  of  storage  yard  efficiency  that  is  the  prevailing  subject  of  this  part  of  the  research.  To  provide  a  measure  of  this  storage  yard  efficiency,  the  storage factor is used. The storage factor breaks down into two different measures:   Surface density [tm‐2]: amount of bulk material per square meter.  Depends on pile geometry and volumetric density of the bulk material   Inventory turnover [y‐1], number of times a unit area is cleared,  consequently the number of times a pile can be formed at the same  location. Calculated as the inverse of the storage time.  When multiplied, these two factors form the storage factor [tm‐2y‐1]. The higher the  storage factor, the more material can flow through the storage yard in a given time.  

3.5 S

UMMARY

In this chapter, a description of the terminal and its processes was presented. The  concept  of  process  efficiency  was  elaborated  on.  Furthermore,  a  preliminary  set  of  factors  relevant  to  both  the  unloading  process  and  the  storage  yard  were  derived.  The  parameters  chosen  are  the  product  of  limitations  to  available  datasets  and  theoretical  knowledge  of  the  systems  mentioned.  The  provided  parameter  list  can  therefore not be seen as conclusive or comprehensive in its own. 

(38)

             

24

  Dry bulk terminal efficiency under changing input factors; an historical analysis and modelling study of  the EMO terminal     

(39)

  Dr the ul w sy qu un un de of un cr co a  pr

4

ry bulk termina e EMO termina The  unload timately  det aiting times  ystem,  name ueuing  syste nloading syst  The servic nloading rate epends natu f  different  d nloading rate The  unload ranes  and  t ommodity an role.  A  list  resented bel  Nu  Co  Shi  Nu  Nu  Am

A

N UN

4

l efficiency und al  ding  proces termines  the and demurr ed  quayside  em,  the  (de tem, by mea e rate, or ho e [thr‐1] and  rally on the  densities  fo es [thr‐1] diffe ding  process the  commo nd number a of  factors  ow. This list  umber and ty mmodity typ ips size [dwt umber of bat umber of hat mount to be u

NLOADI

der changing inp

s  is  a  key  e  maximum rage costs.  T system  in  t eep‐sea)  an ns of the qu ow much tim the amount number and r  coal  and  er per comm s  service  ra

dity  of  the nd type (50 that  might was establis ype of cranes pe [Steam co ]  ches  ches  unloaded 

ING RAT

put factors; an  process  for    throughput The unloadin this  thesis.  chorage  an ay cranes, is me the unload t of materia d type of cra ore,  differe modity (Naut

te  thus  dep e  ship  serve

tonnes or 8 affect  the shed in parag s assigned  oal, iron ore, 

TE ESTIM

historical analy a  dry  bulk t  of  the  ter ng process is When  view d  quay  are  the server. ding of a ship l per ship. T anes assigne ent  grabs  a ic Expo, sd). pends  on  th ed.  Howeve 5 tonnes) of unloading  r graph 3.4.1. coking coal]

MATION

ysis and modelli k  terminal.  I minal,  as  w  part of a lar ed  as  an  an e  the  queue

p takes, depe he unloading d to that sh re  used  an he  number  o er,  more  fa crane alone rate  of  a  giv

N MODEL

ling study of  Its  capacity  ell  as  ships  rger service  nalogy  of  a  e,  and  the 

ends on the  g rate itself  ip. Because  d  specified  of  assigned  actors  than  e might play  ven  ship  is 

L

Cytaty

Powiązane dokumenty

The article examines the post-apocalyptic landscape in I Am Legend (2007) and Mad Max: Fury Road (2015) and how it articulates the entangled relation between humans and the

Пашковського, які цінності потрапляють до його “книги-ковчега” і як здійснюється перехід від колоніаль- ного до постколоніального дискурсу

Героєм рухають позитивні, благородні цілі, саме за допомогою позитивних якостей героя казка допомагає йому вершити подвиги — винагороджує

Dostrzega się jednocześnie pilną po­ trzebę powszechniejszego użycia metod impregnacji głę­ bokiej do dezynfekcji i ochrony przed biodegradacją i ogniem drewna

IIIHRSITY OF soimmiiiipniN department of aeronautics

[r]

Jako najwaøniejsze przyczyny zad≥uøenia placÛwek wskazano w tekúcie specyfikÍ rynku us≥ug zdrowotnych, prowadzπcπ do niesprawnego alokowania úwiadczeÒ medycznych,

Jennifer OLDFIELD, Peter van OOSTEROM, Wilko QUAK, Jeroen van der VEEN and Jakob BEETZ, the Netherlands.. Key words: BIM, Open BIM, Industry Foundation Classes (IFC),