بخشی از مقاله
کاربرد شبيه سازي در بهبود عملکرد بنادر کانتينري
چکيده
رشد فزاينده ي حمل و نقل کانتينري دريايي و روند رو به رشد جايگاه کانتينر در حمل و نقل چند وجهي ميان دريا، ريل و خشکي باعث گرديده که مديران بنادر کانتينري با چالش هايي از قبيل افزايش تقاضا ايجاد فضاي رقابتي، تصميم گيري در خصوص سرمايه گذاري هاي جديد و بسط فعاليت ها روبه رو شوند و نيازمند به کارگيري متدهاي جديد جهت انجام عمليات اثربخش ، چه در اسکله و چه در يارد باشند. در اين ميان بهبود عملکرد بنادر کانتينري مستلزم شناخت جامعي از مسائل موجود در اين بنادر بوده و پس از آن مي بايست ابزار هاي مناسبي را جهت حل مسائل انتخاب کرد.
اين مقاله در ابتدا مسائل کلي بنادر کانتينري را معرفي کرده و شبيه سازي را به عنوان يک رويکرد مناسب جهت مدل سازي جامع بنادر کانتينري بررسي مي کند. در ادامه دو نمونه از کاربرد شبيه سازي را در بهبود عملکرد بندر کانتينري شهيد رجايي ارائه مي کند که توانسته اند شاخص هاي ارزيابي ترمينال شماره ١ بندر کانتينري شهيد رجايي را تاميزان ١٠ در صد افزايش دهند.
واژه هاي کليدي
بنادر کانتينري، شبيه سازي، بهبود عملکرد
١. مقدمه
افزايش نرخ رشد صنعت حمل و نقل کانتينري در دهه هاي اخير و پيش بيني ادامه ي روند اين رشد در ساليان آتي، نشان دهنده ي اهميت حمل و نقل کانتينري و نقش کليدي ترمينال هاي کانتينري به عنوان حلقه ي واسط ميان دريا و خشکي مي باشد. پيش بيني مي شود اين افزايش تا سال ٢٠٢٠، تقريباً نرخي برابر با ١٠ درصد داشته باشد[١] و [٢]. اگرچه ترمينال هاي کانتينري درحال افزايش ظرفيت هاي خود جهت پاسخگويي به اين افزايش تقاضا هستند اما رشد سريع حمل ونقل کالاهاي کانتينري شده نياز مداومي براي استفاده بهينه از تجهيزات و امکانات بنادر را ايجاد کرده است که هزينه هاي عملياتي را کاهش داده و عملکرد بنادر را ارتقاء بخشد.
با توجه به اينکه بنادر کانتينري امروزه با حجم قابل توجهي از تقاضا براي تخليه و بارگيري کانتينر مواجه هستند و اين تقاضا در ساليان اخير به طور پيوسته در حال افزايش است ، يکي از راه هاي پاسخ گويي به اين افزايش تقاضا طراحي فازهاي توسعه و تخصيص امکانات سرمايه گذاري جديد مي باشد. منتهي اين سرمايه گذاري ها مي بايست در حجم وسيع و زمانبندي هاي بلند مدت صورت گرفته و همين مطلب موجب از دست رفتن بسياري از تقاضا ها ي مشتريان خواهد شد. گذشته از اين محدوديت ها فضاي فيزيکي بنادر نيز مزيد بر علت شده تا راه حل هاي توسعه ي فزيکي در بسياري از بنادر مورد توجه قرار نگيرد. بنابراين استفاده از روش هاي بهينه سازي فرآيندها چه در عمليات اسکله و چه در عمليات درون بندر مي تواند مناسب ترين گزينه به جهت دو منظور باشد: اول اينکه مي توان با استفاده از روش هاي نوين فرآيند ها را به گونه اي بهينه کرد که پاسخ گوي قسمتي از افزايش تقاضا باشند و به استراتژي هاي بلند مدت توسعه فيزيکي بنادر کمک کنند و دو اينکه متناسب باسرمايه گذاري هاي صورت گرفته بتوان بهره برداري مناسبي از تجهيزات و امکانات را فراهم کرد.
از اين رو قدم ابتدايي در ايجاد بهبود در بنادر کانتينري، شناخت مسائل موجود در اين بنادر مي باشد. در اين مطالعه ابتدا به بررسي کليت مسائل مطرح شده و مطالعات صورت گرفته در بنادر کانتينري مي پردازيم و سپس روش هاي حل مسائل از قبيل تئوري صف را بررسي مي کنيم .
ساختار ادامه ي مقاله بدين صورت مي باشد: بخش دوم مسائل بنادر کانتينري و انواع آن را بررسي مي کند و در خصوص شاخص هاي ارزيابي ترمينال هاي کانتينري توضيح مي دهد. در بخش سوم مروري بر ادبيات و روش هاي حل مسائل ترمينال هاي کانتينري به خصوص تئوري صف و شبيه سازي ارائه مي شود. در بخش چهارم در خصوص يک مطالعه ي موردي با استفاده از شبيه سازي در بندر کانتينري شهيد رجايي توضيحاتي ارائه مي شود. در بخش پنجم نيز به جمع بندي بهبود عملکرد بنادر کانتينري با استفاده از شبيه سازي خواهيم پرداخت .
٢. مسائل بنادر کانتينري
الف . تقسيم بندي عمليات کانتينري به زير سيستم :
به طور کلي مي توان گفت يک کانتينر که به عنوان يک موجوديت اصلي در بنادر کانتينري ايفاي نقش مي کند مي تواند در طي فرآيندهاي مختلفي در بنادر حضور داشته باشد و در بين زير سيستم ها جابه جا شود. آنچه براي زير سيستم هاي بنادر کانتينري عموميت دارد تشکيل شده از ٤ زير سيستم است که از لحظه ورود کانتينر به بندر تا لحظه خروج آن از ترمينال را نشان مي دهد. در شکل ١، اين چهار زير سيستم عمده در بندر کانتينري نشان داده شده است که ارتباط بین این زیر سیستم ها کل عملیات صورت گرفته بر روی کانتینتر را تشکیل میدهد .
. زير سيستم کشتي به ساحل : اين زير سيستم يکي از اجزاي سيستم است که هميشه در خصوص کاهش عمليات غير بهره ور در آن مسائل زيادي مطرح مي باشد. به طور مختصر مي توان گفت که کشتي هايي که قصد وارد شدن به بندر را دارند معمولاً برنامه خود را مي بايست ٢٤ ساعت قبل از ورود به همراه اظهار نامه هاي خود به بندر ارائه کنند که شامل کانتينرهايي است که به جهت تخليه با خود حمل مي کنند و کانتينرهايي که بايد بارگيري کنند. پس از رسيدن کشتي ها به بندر و مهار شدن آنها در کنار اسکله عمليات تخليه و بار گيري کشتي ها توسط گنتري کرين ها آغار مي شود. در اين زير سيستم گنتري کرين ها به عنوان خدمت دهنده هاي کشتي ها محسوب مي شوند .
. زير سيستم جا به جايي: در اين زير سيستم کاميون ها به عنوان خدمت دهنده ها به گنتري کرين ها محسوب مي شوند و درعمل به هر گنتري کرين تعدادي کاميون تخصيص داده مي شود تا کار جا به جايي کانتينر از اسکله به يارد را انجام دهد. کانتينر ها از اسکله به يارد به منظور انبارش منتقل مي شوند تا پس از ماندگاري موقت در آن مجددًا به منظور بارگيري بر روي کشتي يا تحويل به مشتري باز يابي شوند.
. زير سيستم انبارش : در اين زير سيستم سياست هاي انبارش و نگهداري کانتينرها در يارد تعيين مي شود. پس از اينکه کانتينرها از اسکله به يارد منتقل شدند، تجهيزاتي به نام جرثقيل هاي چرخ دار که جرثقيل هاي يارد هم ناميده مي شوند، عمل بار برداري از کاميون ها را انجام داده و آنها را در بلوک هاي يارد انباشته سازي مي کنند ودر هنگام خروج کانتينر از يارد نيز همين جرثقيل ها عمل بارگذاري کانتينرها و بازيابي آنها از يارد را بر عهده دارند. سياست هاي در نظر گرفته شده براي انبار سازي کانتينرها معمولاً به سه دسته تقسيم مي شود. دسته اول سياست هاي کوتاه مدت است که براي نگهداري کانتينرهاي ترانشيپي اتخاذ مي شود. کانتينرهاي ترانشيپ به آن دسته از کانتينرها گفته مي شود که از فضاي ترمينال به منظور بافر موقت استفاده مي کنند تا مجددًا به مقصد ترمينال ديگري بر روي کشتي بار گيري شده و از بندر خارج شوند. فلسفه وجودي کانتينرهاي ترانشيپ بر اساس وجود حلقه هاي زنجيره تامين شکل گرفته است . دسته دوم سياست هاي بلند مدت است که مربوط به کانتينرهايي مي باشد که منتظر تحويل به مشتري هستند و در نهايت سياست هاي مربوط به کانتينرهاي خاص از جمله
کانتينرهاي يخچالي که نيازمند امکانات خاصي براي تامين شرايط دمايي درون کانتينرها مي باشد.
. زير سيستم تحويل . دريافت ): وجه مشترک بين روش هاي حمل ونقل درون بندر کانتينري در اين زير سيستم رخ مي دهد. جايي که انتقال از وجه دريا به خشکي و ريل و بالعکس صورت مي گيرد.
مديريت دورازه هاي ورود و خروج براي دريافت اطلاعات از کانتينرهايي که وارد ترمينال مي شوند و همچنين تحويل کانتينرهاي وارداتي به مشتريان در اين قسمت رخ مي دهد.
ب . سطوح برنامه ريزي در ترمينال هاي کانتينري
معمولاً سطوح برنامه ريزي در بنادر کانتينري به سه سطح تقسيم بندي مي شود:
سطح استراتژيک : شامل تصميمات بلند مدت مانند طراحي چيدمان ترمينال ، تجهيزات ترمينال ، زيرساخت هاي بندر، ارتباطات استراتژيک با شرکت هاي کشتي راني و تعاملات حمل ونقل چند وجهي مي باشد.
سطح تاکتيکي: شامل تصميمات ميان مدت و کوتاه مدت در خصوص الگوهاي اسکله و محوطه يارد و همچنين سياست هاي انبارش است .
سطح عملياتي : شامل تصميمات مربوط به فعاليت هاي روزانه و آني مانند عمليات اسکله (تخصيص اسکله ، زمانبندي عمليات جرثقيل هاي اسکله ، بارگيري و باراندازي کشتي ها)، عمليات خشکي (عمليات جا به جايي کانتينر در خشکي، مديريت يارد)، مديريت کانتينرهاي خالي و مديريت منابع انساني مي باشد.
ج . مسائل عمده بندر
به طور کلي مسائل پيش پاي مديران بنادر کانتينري با توجه به نوع زير سيستم موجود در بندر، نوع تصميم و دوره ي زماني تصميم مي تواند از تنوع بالايي برخوردار باشد. شکل ٢ يک نوع از تقسيم بندي مسائل موجود در بنادر کانتينري را نشان مي دهد [٣] . با توجه به اين شکل بنادر کانتينري تلاش کرده اند تا مسائل موجود را در قالب يکي از اين زير سيستم ها تشريح کرده ويا آن را حل کنند .
در قدم بعد، انتخاب نوع تصميم از اهميت بالايي در برخورد با مسائل برخوردار است و مي تواند در اتخاذ روش هاي حل مسئله
تاثير داشته باشد. مسائلي که در حيطه برنامه ريزي مي باشند بيشتر با طراحي و توسعه ي فرآيند ها سر و کار دارند و يا مي توان گفت "انجام کارهاي صحيح " هستند. در حاليکه کنترل ، بيشتر با نظارت بر روي انجام فعاليت ها سر و کار دارد يا به عبارت ديگر " کارها را صحيح انجام دادن " است .
پس از دسته بندي مسائل در قالب زير سيستم و نوع تصميم ، تحقيقات صورت گرفته مسائل را در سه دوره زماني تقسيم بندي کرده اند. دوره هاي بلند مدت يا استراتژيک ، تاکتيکال و عملياتي .
همانطور که در شکل ٢ ديده مي شود، مسائل نوع برنامه ريزي بيشتر در قالب استراتژيک و تاکتيکال گنجانده شده و مسائل کنترلي بر روي عمليات کوتاه مدت تمرکز دارند.
با توجه به اين تقسيم بندي ها مي توان گفت مسائل عمده اي که در بيشتر تحقيقات بر روي آنها تاکيد شده اند عبارتند از :
. مکان يابي ترمينال
. اندازه ترمينال و نوع منابع آن
. تخصيص منابع مانند تخصيص اسکله
. زمانبندي اسکله
. زمانبندي جرثقيل هاي اسکله
. طراحي چيدمان تسهيلات
. مسائل انبارش
. سياست هاي انبارش
. تخليه وبار گيري کشتي ها
. عمليات انتقال
. مسئله تخليه و بارگيري همزمان
. مديريت ورود و خروج کانتينر در خشکي و ريل
. برنامه ريزي تخصيص انبار به کانتينرها
د. شاخص هاي ارزيابي ترمينال هاي کانتينري
دراين بخش دو دسته عمده از شاخص هايي که عملکرد ترمينال هاي کانتينري را مورد ارزيابي قرار مي دهند بررسي مي کنيم . به طور مشخص مي توان گفت اين شاخص ها ورودي هاي سيستم هاي پشتيبان تصميم را فراهم مي آورند که به منظور بهينه سازي توابع هدف تعريف شده اند.
شاخص هاي خدمت دهي: اين شاخص ها سطح خدمت دهي فراهم شده براي مشتريان را محاسبه کرده و معمولاً به صورت زمان حضور در سيستم کشتي ها و کاميون ها بيان مي شود. به طور کلي مي توان گفت اين دسته از شاخص ها بيانگر ميزان رقابتي بودن ترمينال کانتينري است که به عنوان مثال شامل : زمان حضور در سيستم کشتي ها، زمان خدمت دهي به کشتي ها، زمان خدمت دهي به موقع به کشتي ها و شاخص هايي که مربوط به خدمت دهي به کاميون ها مي باشد.
شاخص هاي بهره وري: معمولاً اين نوع از شاخص ها حجم کانتينر در گردش مانند رشد حجم TEU( TEU در سال )، ميزان بهره برداري از جرثقيل ها (TEU در سال براي هر جرثقيل )، بهره وري جرثقيل (تعداد جابه جايي هر جرثقيل در ساعت )، بهره وري انبارش (TEU به ازاي هر واحد مساحت انبارش ) وعملکرد خروجي درب هاي ورود و خروج ( کانتينر در ساعت ) و... را اندازه گيري مي کنند.
در اصطلاح بنادر ، به زمان حضور کشتي در سيستم Turnaround time گفته مي شود. اين شاخص همراه با جزئياتش در شکل ٣ آمده است . در اين شکل زماني که کشتي وارد بندر مي شود تا زمانيکه کنار اسکله پهلو دهي شود به عنوان زمان انتظار نشان داده شده است . پس از آن مهار کشتي کنار اسکله صورت مي گيرد و گنتري کرين ها به کشتي تخصيص مي يابد و پس از آن کار خدمت دهي و عمليات تخليه و بار گيري بر روي کشتي انجام مي شود و در انتها کشتي از اسکله جدا شده و بندر را ترک مي کند. کاهش اين شاخص از اصلي ترين اهداف تمام بنادر کشتيراني مي باشد.
