Improving handling operations at port of Antwerp. Development of a new stacking method and application at a deep sea container terminal

In the last two decades container traffic has substantially increased and container terminals faced numerous challenges: operational complexity has increased due to bigger and bigger container ships, and reduced handling times. Hence, container terminals are forced to increase their handling capacity while facing the problem of limited economic resources and limited yard land. Due to this continuous struggle for optimization and cost reduction, research is constantly stimulated to study and to improve terminal operations. In particular, the traditional handling equipment is being replaced by new high performing automated systems, such as Automated Stacking Cranes (rail mounted yard cranes that operate on a yard block and perform fully automatic stacking and retrieving operations). Terminal productivity can be improved but only if operations and crane movements are carefully planned both on quay side and on inland side. Academic research mainly focuses on quay side operations, studying how to optimally schedule quay cranes and ASCs operations, reducing the impact of unproductive movements. Fewer studies have been made on import operations. The present thesis focuses on studying automated modules productivity and import containers operations. First a detailed analysis of operations and terminal productivity is provided. In the second part, unproductive movements and critical areas of the automated modules are studied. In the final part, a new stacking method for import containers is proposed. An online search algorithm is developed to improve stacking and retrieving processes; results show that the new method is effective in reducing unproductive movements.

Negli ultimi venti anni il volume di container movimentati è aumentato notevolmente e i container terminal hanno dovuto affrontare molte sfide poiché si è verificato un incremento nella complessità nella gestione delle operations. Questo aumento è dovuto all'aumento dei volumi di merci spedite, all'utilizzo di navi portacontainer sempre più grandi e alla continua richiesta, da parte dei clienti, di ridurre i tempi complessivi per le spedizioni. Per un terminal operator, questa richiesta si traduce nella minimizzazione del tempo necessario per completare tutte le operazioni di movimentazione dei container. Per ridurre tale tempo, a parità di volumi spostati, è necessario aumentare la capacità di movimentazione del terminal. Poiché le risorse economiche, così come la disponibilità di terreno, sono risorse limitate, i terminal operator si sono concentrati nell'individuare quali strategie e quali tecniche possono essere impiegate per la progettazione efficiente di un container terminal e per la gestione ottimale in real-time delle operations. In particolare, nei maggiori container terminal esistenti e in quelli di nuova realizzazione, le modalità di movimentazione tradizionali, con gru e carrelli elevatori azionati da operatori, sono state gradualmente sostituite da mezzi automatizzati come le Automated Stacking Cranes (gru montate su rotaie, che svolgono in modalità completamente automatizzata le operazioni di movimentazione dei container). La ricerca accademica si è concentrata maggiormente sulla ottimizzazione delle sequenze di carico e scarico delle navi portacontainer. Pochi sforzi sono stati fatti per quanto riguarda gli import container, poiché non sempre sono disponibili le informazioni necessarie per ottimizzare le operazioni di stoccaggio di tali container. In questo documento ci si concentrerà sullo studio degli import container e sulle operazioni a loro legate. Nella prima parte saranno studiate nel dettaglio le caratteristiche e le criticità di questi flussi; nella seconda parte sarà proposto un nuovo criterio di stoccaggio, con l'obiettivo di migliorare la produttività delle gru automatizzate e quindi la performance complessiva del terminal. Infine nella terza parte verranno illustrati i risultati del processo di validazione (tramite simulazione) del nuovo metodo di stoccaggio.