Technische Universiteit Delft
Faculteit Werktuigbouwkunde, Maritieme Techniek en Technische Materiaalwetenschappen
Transporttechnologie



J. Burgerhout Simulatie van het lossen van één bay van een containerschip met behulp van een kat-trolley-hijsbok-kraan.
Computeropdracht, Rapport 2000.TT.5349, Sectie Transporttechniek en Logistieke Techniek.


De opdracht bestaat uit het ontwerpen van een simulatieprogramma voor het lossen van één bay van een containerschip. Met behulp van dit programma worden de capaciteit en de afstemming van de wachttijden van de componenten onderzocht.

De kraan bestaat uit drie componenten, de kat, de trolley en de hijsbok. Een generator genereert containerposities volgens een bepaald losprotocol. De kat hijst een container uit het schip, plaatst deze op de trolley, wacht tot de trolley weg is en begint opnieuw met zijn proces. Intussen vervoert de trolley de container naar de hijsbok. De hijsbok pakt de container van de trolley en plaatst deze op een AGV. Dit proces wordt onderzocht aan de hand van de volgende criteria: Er is gekozen voor een simulatie volgens de procesbeschrijvingsmethode en er is gebruik gemaakt van het simulatiepakket Prosim. Tijdens het proces werken de verschillende componenten met elkaar samen. Via de component MAIN wordt de simulatie beheerst. Verder worden er via deze component verbindingen gelegd voor de invoer van parameters en het wegschrijven van data. Voor de modelvorming zijn een aantal aannamen opgesteld. Deze aannamen betreffen onder andere het losprotocol, de positioneertijden en de mogelijkheden van het systeem in de praktijk.

Het computerprogramma bestaat uit een modeldefinitie en afzonderlijke modules met hierin de procesbeschrijvingen van de componenten en macro's ten behoeve van berekeningen. Verder wordt er gebruik gemaakt van een invoerfile met hierin de voor de simulatie noodzakelijke parameters.
In het programma worden de tijden bijgehouden, die de componenten op elkaar moeten wachten. Deze tijden worden weggeschreven naar tekstfiles, die door main worden aangemaakt. Met behulp van een statistiekprogramma kunnen gemiddelde wachttijden worden bepaald. De capaciteit van de kraan kan worden berekend uit de gegevens uit de simulatie.

Het programma is gecontroleerd met behulp van het commando TRACE. Hiermee kan het programma per stap worden gevolgd. Verder is gekeken naar de wachttijden en de gegenereerde containerposities.

Voor het onderzoek naar de capaciteit en verdeling van de wachttijden is eerst een run gemaakt met de uitgangswaarden. Hieruit volgde een capaciteit van 52,22 containers per uur en een slechte verdeling van de wachttijden. Na experimenten met de snelheden van de verschillende componenten is gebleken dat de trolley de beperkende factor in het proces is. De snelheid is te laag. Hierdoor is de capaciteit laag en moeten de kat en de hijsbok lang wachten.
Uit nader onderzoek naar de snelheden en versnellingen van de trolley is gebleken dat er hogere capaciteiten kunnen worden gehaald. Bij een snelheid van 7000 mm/s en een versnelling van 1400 mm/s2 worden capaciteiten gehaald van 58 containers per uur. Deze snelheden en versnellingen zorgen echter voor een hoge dynamische belasting van de kraanconstructie.

Na het onderzoek zijn de volgende zaken geconcludeerd:
  1. Met de uitgangswaarden als invoervariabelen bedraagt de gemiddelde technische capaciteit van de kraan 52,22 containers per uur. Dit is lager dan de capaciteit van de huidige kadekranen.
  2. In het losproces is de trolley de beperkende factor.
  3. De verdeling van de wachttijden is onevenredig. De kat en de hijsbok wachten gemiddeld langer dan de trolley.
  4. Het verhogen van de rijsnelheid en versnelling van de trolley leidt tot een hogere capaciteit en een betere verdeling van de wachttijden.
  5. Het verhogen van de hijssnelheden van de kat en de hijsbok heeft nagenoeg geen effect op de capaciteit van de kraan. Wel leidt dit tot een slechtere wachttijdverdeling.
  6. Een combinatie van een hogere trolley-rijsnelheid en een hogere versnelling leidt tot capaciteiten van 58 containers per uur. De capaciteit kan worden verhoogd door nog hogere snelheden en versnellingen toe te passen. Dit leidt tot hoge te installeren vermogens en zware belastingen op de constructie van de kraan.
Als het ontwerp van de kraan nader wordt onderzocht, bestaat misschien de mogelijkheid om de snelheid en versnelling van de trolley zodanig te verhogen dat een voldoende hoge gemiddelde technische capaciteit wordt gehaald zonder dat de constructie te zwaar wordt belast. Wel zullen voor de aandrijving hoge vermogens noodzakelijk zijn.


Rapporten studenten Transporttechniek en Logistieke Techniek
Gewijzigd: 2006.01.23; logistics@3mE.tudelft.nl , TU Delft / 3mE / TT / LT.