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:
- Capaciteit: De huidige containerkranen hebben een technische
capaciteit van 60 containers per uur. Om de schepen binnen 24 uur te
kunnen laden en lossen, zal voor de kraan in deze simulatie ook een
dergelijke capaciteit gewenst zijn.
- Wachttijden: De wachttijden van de componenten dienen op elkaar te
worden afgestemd. Een goede afstemming bevordert het losproces.
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:
- 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.
- In het losproces is de trolley de beperkende factor.
- De verdeling van de wachttijden is onevenredig. De kat en de hijsbok
wachten gemiddeld langer dan de trolley.
- Het verhogen van de rijsnelheid en versnelling van de trolley leidt tot
een hogere capaciteit en een betere verdeling van de wachttijden.
- 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.
- 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.