Μελέτη προγραμματισμού προσόρμισης πλοίων με μελέτη περίπτωσης το λιμάνι του Πειραιά

Abstract

Στόχος της παρούσας εργασίας είναι η θεωρητική, η μαθηματική παρουσίαση και επίλυση ενός επαναλαμβανόμενου και πολύπλοκου προβλήματος βελτιστοποίησης προγραμματισμού προσόρμισης πλοίων για φορτοεκφόρτωση φορτίου. Λειτουργικές- επιχειρησιακές αποφάσεις για δραστηριότητες προγραμματισμού για αγκυροβόλιο πλοίων καθορίζονται σε καθημερινή βάση και έχουν ισχυρό αντίκτυπο στο συνολικό κόστος της αλυσίδας εφοδιασμού. Στην πράξη, οι πραγματικοί χρόνοι άφιξης και οι χρόνοι χειρισμού των σκαφών αποκλίνουν από τις αναμενόμενες ή εκτιμώμενες τιμές τους, γεγονός που μπορεί να διαταράξει το αρχικό σχέδιο προγραμματισμού προσόρμισης και πιθανώς να το καταστήσει ανέφικτο. Η πρόκληση είναι να αναπτυχθεί ένα βέλτιστο πρόγραμμα χαμηλού κόστους με υψηλό επίπεδο αξιοπιστίας. Στη δική μας μελέτη περίπτωσης, περιγράφουμε αρχικώς και αναλύουμε τις μεθόδους υπολογισμού και προγραμματισμού προσόρμισης πλοίων που χρησιμοποιούνται από τον σταθμό εμπορευματοκιβωτίων Πειραιά. Ο Σταθμός Εμπορευματοκιβωτίων Πειραιά διαθέτει 2 προβλήτες με 10 συνολικά θέσεις για προσόρμιση. Φυσικοί και εξωγενείς παράγοντες λειτουργούν ως περιορισμοί στην εύκολη διατύπωση και λύση του προβλήματος. Σκοπός είναι μέσω του προγραμματισμού του ελλιμενισμού και δεδομένου των φυσικών περιορισμών (διαστάσεις πλοίου, χωρητικότητα σε φορτίο, βυθίσματα πλοίων, διαστάσεις προβλήτας λιμανιού κ.α ) να γίνεται η καλύτερη αντιστοίχιση πλοίου – προβλήτας αλλά και εν συνεχεία γερανογεφυρών ώστε να ελαχιστοποιείται ο χρόνος φορτοεκφόρτωσης του φορτίου. Ξεκινώντας στο κεφάλαιο Πρώτο, επιδιώκεται μια σύνδεση της ναυτιλίας και της Επιχειρησιακής Έρευνας (ΕΕ) με σκοπό την καλύτερη κατανόηση της αλληλεξάρτησης που υπάρχει, τονίζοντας τα σημεία που η ΕΕ καθίσταται ιδιαιτέρως βοηθητική. Στα επόμενα δύο κεφάλαια, γίνεται μία σύντομη παρουσίαση των λειτουργιών ενός τερματικού σταθμού εμπορευματοκιβωτίων καθώς και των τύπων πλοίων μεταφοράς εμπορευματοκιβωτίων αλλά και των ειδών εμπορευματοκιβωτίων. Στο κεφάλαιο Τέσσερα, δίνεται ο ορισμός του προς εξέταση προβλήματος, του προβλήματος κατανομής θέσης σε προβλήτα –Berth Allocation Problem και παρουσιάζεται το βιβλιογραφικό υπόβαθρο και οι μελέτες που έχουν γίνει σχετικά καθώς και οι συνήθεις μέθοδοι επίλυσης τους. Συνηθέστερα χρησιμοποιούνται οι ευρετικές μέθοδοι επίλυσης προβλημάτων βελτιστοποίησης (Heuristic optimization), διαδικασία η οποία παρόλα τα γρήγορα αποτελέσματα που παράγει, διακρίνεται από την χρήση αντισταθμιστικών παραγόντων οδηγώντας πολλές φορές σε αποτελέσματα ανακριβή και ανεπαρκή με άμεσο αποτέλεσμα η απόφαση που θα ληφθεί να μην είναι η βέλτιστη ή η καλύτερη. Στο κεφάλαιο Πέντε, παρουσιάζεται η μεθοδολογία πίσω από τον προγραμματισμό προσόρμισης που χρησιμοποιείται από το τερματικό λιμένος Πειραιώς. Οι δύο πιο διαδεδομένες μορφές προγραμματισμού για θέση σε προβλήτα είναι η μέθοδος First Come First Served καθώς και τα Rendezvous για τα πλοία μεγάλης χωρητικότητας εμπορευματοκιβωτίων (mother vessels). Στο κεφάλαιο Έξι, παρουσιάζουμε το πρόβλημα της κατανομής των πλοίων αρχικά ως πρόβλημα αντιστοίχισης και στην συνέχεια ως πρόβλημα ακέραιου προγραμματισμού. Στην πρώτη συνθήκη, άμεσος στόχος είναι η βελτιστοποίηση της κατανομής θέσης στα εισερχόμενα πλοία βάσει των αριθμών των εμπορευματοκιβωτίων που έχουν να φορτοεκφορτώσουν ενώ στην δεύτερη συνθήκη είναι η ελαχιστοποίηση του συνολικού χρόνου παραμονής των πλοίων στο λιμάνι βάσει αρχικά της εκτιμώμενης ώρας άφιξης τους και ύστερα των εμπορευματοκιβωτίων που έχουν να φορτοεκφορτώσουν. Καταλήγουμε με τα συμπεράσματα της έρευνας / μελέτης που πραγματοποιήθηκε στην παρούσα εργασία καθώς και οι προτάσεις για μελλοντική έρευνα και περαιτέρω διερεύνηση του προβλήματος.