operative planungsprobleme in seehäfen - vergleich von theorie und praxis anhand des griechischen...
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FernUniversität in Hagen
Fachbereich Wirtschaftswissenschaft
Lehrstuhl für Wirtschaftsinformatik
Diplomarbeit
zur Erlangung des Grades eines Diplom-Wirtschaftsingenieurs
zum Thema
Operative Planungsprobleme in Seehäfen - Vergleich von Theorie und Praxis anhand des griechischen
Seehafens Navipe - Astakos
Eingereicht bei: Prof. Dr. H. Gehring
von cand. wirt. ing.: Fotios Fitsilis
Matr.-Nr.: 6 655 432
Anschrift: Tzavella 53, 15231 Xalandri, Griechenland
Telefon: +30-6947-818439
E-mail: fitsilisf@teemail.gr
Abgabedatum: 7/2/2008
Operative Planungsprobleme in Seehäfen ii
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung und Motivation .................................................................................................. 1
2. Grundlagen .......................................................................................................................... 4
2.1. Logistik......................................................................................................................... 4
2.2. Versorgungskettenmanagement ................................................................................... 6
2.3. 3PL und 4PL................................................................................................................. 7
2.4. Typische Struktur eines Containerterminals ................................................................ 8
2.5. Technische Ausrüstung von Containerterminals........................................................ 12
3. Projektbeschreibung des Astakos Seehafens..................................................................... 15
3.1. Lage und Verbindungen ............................................................................................. 16
3.2. ICT Infrastruktur und Technologieplattformen.......................................................... 18
3.3. Technische Ausrüstung und Anlagen im Astakos Containerterminal ....................... 20
3.4. Wettbewerbsvorteile und -schwächen des Astakos Hafens ....................................... 21
4. Operative Planungsprobleme in Seehäfen......................................................................... 26
4.1. Ankunft des Containerschiffes ................................................................................... 27
4.1.1. Vorstellung der Planungsprobleme bei der Ankunft eines Containerschiffes ... 27
4.1.2. Anlegeplanung im Astakos Containerterminal .................................................. 29
4.2. Be- und Entladeplanung ............................................................................................. 31
4.2.1. Vorstellung der Planungsprobleme beim Laden/Entladen von Containern ....... 31
4.2.2. Be- und Entladeplanung im Astakos Containerterminal.................................... 35
4.3. Containertransport vom Schiff zum Stapel und umgekehrt ....................................... 38
4.3.1. Vorstellung der Planungsprobleme beim Containertransport ............................ 38
4.3.2. Horizontaler Containertransport im Astakos Containerterminal ....................... 41
4.4. Lagerung und Stapeln von Container......................................................................... 42
4.4.1. Vorstellung der Planungsprobleme des Container-Handlings ........................... 42
4.4.2. Stapeln und Lagerung von Container im Astakos Containerterminal................ 46
4.5. Intermodaltransport .................................................................................................... 47
4.5.1. Vorstellung der Planungsprobleme beim Wechsel des Transportmodus........... 47
4.5.2. Intermodaltransport im Astakos Containerterminal........................................... 49
5. Zusammenfassung und Ausblick ...................................................................................... 52
Abbildungs- und Tabellenverzeichnis........................................................................................ 54
Literaturverzeichnis.................................................................................................................... 55
Operative Planungsprobleme in Seehäfen 1
1. Einleitung und Motivation Die Globalisierung und die Liberalisierung des Welthandels haben dazu geführt, daß in den
letzten Jahrzehnten das Containertransportvolumen deutlich gestiegen ist. Der Vorteil der
Containertransporte liegt darin, daß die Fracht selbst, d.h. der Containerinhalt, während des
Transports nicht beeinflusst wird. Durch dieses „Black Box“ Prinzip werden mehr Schutz,
weniger Schäden und Verluste, und schnellerer Transport gewährleistet. Der Prozess, der als
Containerisierung (engl. containerisation) bezeichnet wird, beschreibt ein
Frachttransportsystem, das Standardcontainer verwendet, um Fracht sicher und verfolgbar auf
Containerschiffen, Schienen, Lastkraftwagen (LKWs) oder Flugzeugen, sogenannten
Transportmodi, zu transportieren. Als Intermodaler Verkehr wird dabei die Abwicklung eines
Transportvorgangs mithilfe mindestens zweier unterschiedlicher Verkehrsträger bezeichnet.
Laut IVANOVA u.a. (2006, S. 8) wird etwa 55-65% des Welthandels in Containern
transportiert. Dieser Anteil soll sogar um das Jahr 2010 auf 70 % wachsen. Unter den
verschiedenen Containertransportmodi, erreicht der Schiffstransport von Containern einen
beeindruckenden Anteil von 90%. Der größte Anteil davon wird von so genannten Global
Port Operators (GPO) verwaltet. BICHOU und BELL (2007, S. 36-38) geben einen aktuellen
Überblick des GPO Marktes.
Es gibt fünf gewöhnliche Containerlängen: 20 Fuß (6,1 m), 40 Fuß (12,2 m), 45 Fuß (13,7 m),
48 Fuß (14,6 m), and 53 Fuß (16,2 m). Die Containerkapazität wird dabei in Zwanzig-Fuß-
Äquivalenten-Einheiten (engl. Twenty-foot Equivalent Units oder TEU) gemessen. Ein TEU
repräsentiert dabei ein Containervolumen von 20 Fuß (Länge) × 8 Fuß (Breite) × 8,6 Fuß
(Höhe). In metrischen Einheiten bedeutet das ein Volumen von ca. 33,2 m³. Die Zuladung
beträgt bei 20 Fuß-Containern ca. 21,7 Tonnen. Die meisten Container heute haben eine
Länge von 40 Fuß. Dies entspricht einer Kapazität von 2 TEU.
Die Containerschiffe, also Schiffe die Container transportieren, werden in Häfen mit
spezieller Infrastruktur be- und entladen, sogenannte Containerterminals. Ein
Containerterminal (CT) ist eine industrielle Anlage, wo der Containerumschlag auf die
verschiedenen Modi stattfindet. Containerterminals sind in der Regel Teile von größeren
Seehäfen und verfügen über gute Anschlüsse zur Transportinfrastruktur, z.B. Bahn,
Autobahnnähe und Binnenschifffahrt. Außerdem, verfügen sie über größere
Lagermöglichkeiten für Import- und Exportcontainer (siehe auch Kap. 2.4). Diese Arbeit
befaßt sich speziell mit dem Containerumschlag von Schiffen auf die Landtransportmittel
(Zug oder LKW) und umgekehrt um und erläutert die Vorgänge am Beispiel des griechischen
Operative Planungsprobleme in Seehäfen 2
Seehafens von Astakos. Dabei werden die operativen Planungsprobleme von
Seecontainerterminals (engl. Maritime Container Terminals) untersucht.
Laut UNCTAD (2007, S. 7) wurden im Jahr 2006 über Seecontainerterminals weltweit 442,4
Millionen TEUs umgeschlagen. Dies entspricht etwa 100 Millionen TEUs, die auf
Containerschiffen transportiert wurden. Verschiedene Projektionen des weltweiten
Containertransportmarktes zeigen für die kommenden Jahre ein deutliches Wachstum von ca.
10%. Der Transport derartiger Containermengen, sowie das Streben nach immer niedrigeren
Kosten/TEU führten zum Einsatz größerer Containerschiffe mit einer Kapazität von 10.000
TEUs oder mehr. Tab. 1 stellt die wichtigsten Containerschiffsklassen nach 1980 dar.
Tab. 1. Entwicklung der Containerschiffe.
Generation ( ab Jahr) Schiffsklasse Tiefgang (m) Kapazität (in TEUs)
3te (>1980) Panamax 11-12,8 2700-4400
4te (>1988) Post-Panamax 12,5 -14,5 4500-8000
5te (>1997) Super-Post-Panamax 13,6 - 14,5 7000-10000
6te (>2006) Suezmax 14,4 - 16,4 12000-13000
7te Malaccamax < 21 <18000
Quelle: GLOBALSECURITY HOMEPAGE (2007), Zusammenfassung
Die ständig wachsende Schiffsgröße verbunden mit der weltweit steigenden Containerzahl
erhöhen die Anforderungen an Häfen und Containerterminals. Diese müssen sich
weiterentwickeln, um die wachsenden Kundenbedürfnisse nach erhöhter Effizienz,
Verläßlichkeit, Qualität, Sicherheit und sinkenden Transportkosten zu befriedigen. Wenn es
Containerterminals nicht gelingt, die Engpässe bezüglich Durchsatz und Kapazität zu
beheben, liegt es auf die Hand, daß sie in den kommenden Jahren ihre Grenzen erreichen
werden.
In der Regel ist der Bau neuer oder die Erweiterung vorhandener Containerterminals wegen
Flächen- oder Finanzierungsmängel nicht möglich. Aus diesem Grund werden oft neue
Methoden oder Technologien eingesetzt, welche eine Effizienzsteigerung beim
Containerumschlag bewirken. Solche Maßnahmen, die im Verlauf dieser Arbeit geschildert
werden, werden in Tab. 2 präsentiert. Außerdem führt die Ausweitung der intermodaler
Transportmöglichkeiten dazu, daß der Containerdurchsatz drastisch erhöht wird.
Diese Arbeit gibt einen breiten Überblick auf die operativen Belange in Containerterminals
und beschreibt in verschiedenen Ebenen die Prozesse, die dabei stattfinden, von der
verwendeten Algorithmen und Methoden (Mikroebene) bis hin zur Beschreibung ganzer CT-
Operative Planungsprobleme in Seehäfen 3
Komponenten (Makroebene). Dazu muss erwähnt werden, daß ein griechischer Seehafen,
zum ersten Mal in der Literatur, Ziel einer solchen Analyse wird.
Tab. 2. Typische Maßnahmen zur Erhöhung der Containerterminaleffizienz.
# Maßnahme
1. Optimierte Anordnung und Gestaltung der CT-Komponenten
2. Verwendung automatischer und Just-in-time Operationen
3. Synchronisation der Containerterminaloperationen
4. Ständige Prozessoptimierung
5. Verbesserte Planung
Quelle: eigener Entwurf
Ziel dieser Arbeit ist, eine umfassende Darstellung des neuen Astakos Seehafens
vorzunehmen, dessen Eigenschaften, sowie seinen Betrieb zu beschreiben und die Faktoren
zu analysieren, die für den Hafenbetrieb in Astakos besonders erfolgsrelevant sind. Anders als
in verschiedenen Übersichtsartikeln, siehe STEENKEN u.a. (2004), der die
Containerterminaloperationen in drei Phasen unterteilt, nämlich Schiffsplanungsprozesse,
Lagerung und Transportoptimierung, unternimmt die vorliegende Arbeit eine Unterteilung
des operativen Betriebs eines Containerterminals in fünf Phasen, die in Kap. 2.4 präsentiert
und anschließend in Kap. 4 analysiert werden. Jede Phase wird zuerst allgemein vorgestellt.
Im Anschluss daran, werden die jeweiligen operativen Planungsprobleme aus der neuesten
Literatur gegeben. Schließlich werden die entsprechenden Vorgänge und Prozesse am
Beispiel des Astakos Hafens erläutert.
Insofern bietet diese Arbeit auch einen aktuellen Literaturüberblick für die operative Planung
moderner Containerterminals. Ähnlich wie bei RASHIDI und TSANG (2006) wurde der
Übersichtlichkeit halber eine Tabellenform der Textbeschreibung vorgezogen. Hier muß
zusätzlich erwähnt werden, daß viele Veröffentlichungen mehr als eine einzige
Operationsphase abdecken. Solche Veröffentlichungen werden unter der Phase aufgeführt, bei
welcher die nach dem Verfasser wichtigsten Aussagen gemacht wurden. Vielmehr kann die
Arbeit auch als Orientierung für die bereits geplante Expansion und die zukünftige
Entwicklung des Astakos Containerterminals dienen. Schließlich gibt Kap. 5 eine
Zusammenfassung und einen Ausblick der behandelten Themen.
Alle enthaltenen Tabellen und Abbindungen sind eigene oder modifizierte Konzepte aus der
Literatur. Sämtliche Abbildungen sind mit Microsoft® Visio® Professional 2002 erstellt
worden.
Operative Planungsprobleme in Seehäfen 4
2. Grundlagen
2.1. Logistik Logistik (engl. Logistics) ist die Wissenschaft des Managements und der Kontrolle des
Produkt-, Dienstleistungs- und Personenflußes zwischen zwei Endpunkten zum möglichst
niedrigen Preis. Als Produkte gelten neben reale Güter auch Energie und Information. In der
Regel führt der Logistikweg von der Beschaffung der Rohstoffe bis zum Verbrauchspunkt,
d.h. dem Markt, und schießt den Transport, die Lagerung, die Verpackung usw. ein.
Die Entwicklung des internationalen Handels, die Globalisierung des Rohstoffmarktes, der
Produktion und der Verbrauchermärkte haben in den letzten Jahrzehnten zu einer erhöhten
Komplexität der Versorgungs- und Distributionsprozesse der Produkte in einer weltweiten
Versorgungskette geführt.
Entsprechend groß war die Evolution der Logistikwissenschaft, die von LUKKA (2005, S. 2f.)
übersichtlich präsentiert wird. Die Logistik mußte sicherstellen, daß das richtige Produkt oder
Information, im richtigen Zeitpunkt, in der gewünschten Menge, an der richtigen Stelle, zum
akzeptablen Preis beim Kunden gelangt. Ziel der Logistikwissenschaft ist, die
Produktlebenszyklen und die Versorgungskette mit hoher Effizienz aufrecht zu erhalten.
In der Praxis konzentriert sich die Logistik entweder im internen Unternehmensbereich, z.B.
Produktionslogistik, oder auch im externen Bereich, wobei der Materialfluß und die Lagerung
von der Rohstoffquelle bis zum Verbrauchspunkt verfolgt und kontrolliert werden. In der
Regel beinhalten die typischen Logistikfunktionen die Bestandsaufnahme, den Einkauf, den
Transport, die Lagerung, die Beratung, die Organisation und die Planung, die bei der
Durchführung dieser Prozesse notwendig sind.
Das dafür verantwortliche Fachpersonal, d.h. die Logistikexperten, werden als Logisticians
bezeichnet und verfügen über breites und fundiertes Wissen obiger Funktionen, um die
Logistikziele des jeweiligen Unternehmens zu erreichen.
Logistik- und Versorgungskettedienstleistungen (engl. supply chain services) werden oft
außerhalb des produzierenden Unternehmens gelagert (outsourcing) und werden von
sogenannten Third Party Logistics (3PL) oder Fourth Party Logistics (4PL) Providern
angeboten.
Das Management der Logistischen Wertkette beinhaltet vier Dimensionen (Beschaffungs-,
Produktions-, Distributions- und Entsorgungslogistik), die mit Präzision von EICHHORN
(2000, S. 15-21) beschrieben werden. Diese Logistikdimensionen und deren zeitliche
Operative Planungsprobleme in Seehäfen 5
Reihenfolge bei der Aufrechthaltung der Versorgungskette sind in Abb. 1 schematisch
dargestellt. Dabei ist zu beachten, daß mit Hilfe neuer hocheffizienter Recyclingtechnologien,
Entsorgungsprodukte als Rohstoffe neuartiger Produkte verwendet werden können.
Quelle: EICHHORN (2000, S. 16), modifizierte Darstellung
Abb. 1. Logistikweg und -dimensionen.
Es gibt grundsätzlich zwei verschiedene Formen der Logistik. Die eine Form optimiert einen
konstanten Materialfluß durch ein Netzwerk von Transportkanälen und Lagerungsknoten. Die
andere Form koordiniert eine Reihe von Betriebsmitteln, um ein bestimmtes Projektziel zu
erreichen. Aus diesen beiden Formen der Logistik entwickelten sich verschiedene
Logistikprinzipien heraus, wie das Push-Prinzip, das Pull-Prinzip, das das Push-Prinzip
ersetzte, das Just-in-Time-Prinzip, das Postponement- und das Hub-and-Spoke-System.
Eines der wichtigsten Logistikziele ist die Minimierung der Logistikkosten. Diese gliedern
sich in Steuerungs-, System-, Lagerhaltungs-, Transport- und Handlingskosten unter. Neben
den Kostenparametern gibt es auch eine Reihe von wichtigen Zielen für den Kunden einer
Logistikdienstleistung:
a. Lieferzeit,
b. Zuverlässigkeit (Liefertreue, Termintreue),
c. Lieferflexibilität (Modalitäten der Auftragserteilung, Liefermodalitäten),
d. Lieferqualität (Liefergenauigkeit, Zustand der Lieferung).
In dieser Arbeit wird der Fokus auf die Distributionslogistik gerichtet, auch Absatzlogistik
genannt, die auf zwei Ebenen geplant wird. Auf strategischer Ebene wird die
Distributionsstruktur bestimmt, die Standorte der Distributionslager und -zentren ausgesucht
und die Outsourcingfrage geklärt (eigene Transport- und Lagerungsanlagen oder Einkauf
kompletter Logistikdienstleistungen: 3PL oder 4PL). Die operative Ebene betrifft die
Auftragsabwicklung, die Lagerhaltung, die Kommissionierung und Verpackung, den
Warenausgang, die Routenplanung und den Warentransport (siehe Abb. 1).
Operative Planungsprobleme in Seehäfen 6
Ein Beispiel für eine strategische Aufgabe der Distributionslogistik ist die Standortwahl für
Auslieferungslager. Ein Beispiel für eine operative Aufgabe ist die kurzfristige
Tourenplanung. Die Distributionslogistik umfaßt die Gestaltung, Steuerung und Kontrolle
aller Prozesse der Distributionspolitik, die notwendig sind, um Güter (Fertigprodukte und
Handelswaren) von einem Industrie- oder Handelsunternehmen zu dessen Kunden zu
überführen.
Grundaufgabe der Distributionslogistik ist die effiziente Bereitstellung von Waren für den
Kunden unter Einhaltung vorgegebener Gütekriterien. Die Distributionslogistik überbrückt
dabei den Wirtschaftsraum zwischen Produktion und Absatzmarkt und kontrolliert die
stattfindenden Transport-, Lagerhaltung-, Umschlag- und Kommissionierungsprozesse. Im
Allgemeinen beziehen sich Logistikziele stets auf die Kosten und Leistungen der Logistik.
Das Hauptziel der Absatzlogistik ist die Minimierung der Logistikkosten der Distribution
unter Einhaltung eines definierten Lieferserviceniveaus.
2.2. Versorgungskettenmanagement
Versorgungskettenmanagement (engl. Supply Chain Management, SCM) ist der Prozess der
effizienten Planung, Implementierung und Kontrolle der Versorgungskettenprozesse.
MAGABLEH (2007, S. 53f.) stellt den aktuellen Stand der Forschung in diesem Bereich dar.
Das Versorgungskettenmanagement umfaßt die Kontrolle über die Transport- und Lager-
Prozesse, von den Rohstoffen zu den fertigen Produkten bis zum Verbrauch, und ist somit
eine Subaufgabe der Logistik. Die einzelnen Stufen des SCMs, von den Lieferanten bis zu
den Kunden, werden vereinfacht in Abb. 2 gezeigt.
Quelle: eigener Entwurf
Abb. 2. Logistische Wertschöpfungskette.
Operative Planungsprobleme in Seehäfen 7
Außerdem, umfaßt SCM die Koordination und die Kollaboration des produzierenden
Unternehmens mit den für die Distribution verantwortlichen Partnerunternehmen
(Lieferanten, Drittunternehmen, Third oder Fourth Party Logistics Provider usw.) und den
Kunden. SCM koordiniert also, zusammen mit dem Unternehmenspartner, das Versorgungs-
und Nachfragemanagement. Das Versorgungskettenmanagement wird heute mehrheitlich als
Kernaufgabe der Logistik wahrgenommen. Derartige Planungen werden in der Regel auf
einer eher von strategischen Überlegungen dominierten Ebene durchgeführt. Dies
unterstreicht nochmals den Wandel der Logistik zu einem Instrument der
Unternehmensführung. Hier muß jedoch betont werden, daß manche Experten das
Versorgungskettenmanagement von den Logistikaufgaben trennen, während andere beide
Funktionen als untrennlich betrachten.
2.3. 3PL und 4PL
Third Party Logistics Provider oder Third Party Logistics Anbieter (3PL) sind firmenexterne
Logistikdienstleister. Ihre Kernkompetenz ist die Übernahme von Transport und Lagerung
von ihren Kunden. Im Laufe der Zeit breitete sich das Dienstleistungsspektrum der Third
Party Logistics Anbieter aus, so daß sie zunehmend darüber hinausgehende Dienstleistungen
anbieten.
Der Unterschied zu Fourth Party Logistics (4PL) und Application Service Providern (ASP)
liegt darin, daß die 3PL Dienstleister eigene Anlagen im Transport-, Umschlag- und
Lagerungsbereich besitzen. 4PL Anbieter haben demnach keine eigenen Transportfahrzeuge
und Lagerhallen, sondern stellen nur ihr Expertenwissen zur Verfügung.
Moderne Großunternehmen, zunehmend aber auch Klein und Mittelständige Unternehmen
(engl. Small and Medium Enterprises, SMEs), zielen auf die weltweiten Märkte, um Ihre
Produkte zu verkaufen. Gleichzeitig beziehen sie Rohstoffe aus allen Kontinenten. Die
wichtigste Aufgabe eines 3PL Providers besteht daher im Transport dieser Güter (Rohstoffe
und fertige Produkte) zu den teilweise verteilten Produktionsstätten und anschließend zum
Markt. Viele Unternehmen gehen noch einen Schritt weiter und übergeben auch die Lagerung
ihrer Güter an 3PL Anbietern.
Wie bereits erwähnt, führte die Komplexität der Distributionsanforderungen dazu, daß 3PL
Anbieter auch noch eine Reihe weiterer Aufgaben, so genannte value-added services,
übernehmen. Dazu gehören beispielsweise die Zollabfertigung und der Frachtumschlag. In
manchen Fällen nehmen 3PL Provider selber Bestellungen auf und bearbeiten die Aufträge.
Operative Planungsprobleme in Seehäfen 8
Zusätzlich kann ein 3PL Anbieter auch die Fakturierung übernehmen und die Bezahlung
verfolgen. Viele Unternehmen bieten auch die Montage, die Verpackung und das Etikettieren
der Ware an. Auch die Retourenannahme und Reparaturen können über ein 3PL Unternehmen
abgewickelt werden. Des Weiteren gehören auch Beratungstätigkeiten zu ihrem
Aufgabenfeld. Tab. 3 liefert eine Beschreibung der Hauptvorteile von Unternehmen bei
Verwendung von 3PL- und 4PL-Dienste.
Tab. 3. Kundenvorteile bei Verwendung von 3PL- und 4PL-Diensten.
Vorteil Beschreibung
Kosten- und Zeitersparnis Effizienteres Arbeiten aufgrund von Größen- und Erfahrungsvorteilen.
Effizienz Die Auslagerung des Logistiksbereichs führt dazu, daß das Unternehmen sich auf seine eigentlichen Kernkompetenzen konzentrieren kann.
Niedrige Kapitalbindung Reduzierung des gebundenen Kapitals aufgrund der Auslagerung der Transport und Lagerungsbereiche
Flexibilität Erhöhte Flexibilität während der jährlichen Nachfrageschwankungen. Niedrige Produktions- und Lagerauslastung werden vermieden.
Erfahrung Aufbau globaler Netzwerke und großes Branchen-Know-How des Logistikdienstleisters.
Quelle: eigener Entwurf
2.4. Typische Struktur eines Containerterminals
STEENKEN u.a. (2004, S. 6) gibt eine allgemeine Beschreibung eines typischen
Containerterminals und ABE (2006) fasst die wichtigsten Punkte für die Entwicklung von
Logistikzentren in modernen Terminals zusammen. Das in Abb. 3 präsentierte
Aufbauschema besteht aus zwei Komponenten. Die Seekomponente, bei welcher das Be/-
Entladen der Container stattfindet, und die Landes- oder Intermodalkomponente, wo die
Lagerung und der Umschlag der Container auf die LKWs oder Züge stattfinden. Wie der Abb.
3 auch zu entnehmen ist, existieren bei der Landeskomponente neben dem Lagerungsbereich
(engl. Yard), auch ein Leercontainerbereich und eine Frachtstation (engl. Container Freight
Station, CFS). Wie bereits in der Einleitung, siehe Kap. 1, erwähnt wurde, unterteilt diese
Arbeit den operativen Betrieb eines Containerterminals in fünf Phasen oder Subsysteme. Die
fünf Phasen sind:
1. Ankunft des Containerschiffes und Ankerplatzreservierung.
2. Be- und Entladen der Container.
Operative Planungsprobleme in Seehäfen 9
3. Containertransport vom Schiff zum Stapel und umgekehrt.
4. Lagerung und Stapeln von Container.
5. Intermodaltransport.
Quelle: STEENKEN u.a. (2004, S.6), modifizierte Darstellung
Abb. 3. Struktur eines Containerterminals.
Der Containerfluß in einem CT, siehe Pfeile in Abb. 3, wird durch die Kapazität der
einzelnen Phasen begrenzt. Dadurch entstehen Engpässe. Engpässe beeinflussen nicht nur die
Leistung (engl. performance) der jeweiligen Phase, bei welcher sie gebildet werden, sondern
auch die der nächsten Phasen, und somit die Leistung des gesamten Systems. Anders gesagt,
ist die Leistung des gesamten Containerterminals von einer Parametermenge abhängig, die die
einzelnen Subsysteme beeinflussen. Als typisches Beispiel sei genannt, daß gestapelte
Container in einer Pufferzone in der Nähe der Containerbrücken mit Sicherheit den
Ladevorgang beschleunigen, können jedoch zu Staus im Transfersystem führen und dadurch
Verzögerungen beim Lagerungsubsystem generieren, die den Gesamtdurchsatz des
Containerterminals verringern.
Wie bereits in Kap. 1 erwähnt, führte die fortschreitende Containerisierung zur Entwicklung
einer Reihe von speziellen Werkzeugen und Methoden, sowohl im Hafenbau als auch im
Betrieb der Containerterminals. Die Unterteilung der Containerterminals in fünf
aufeinanderfolgenden Subsystemen, erlaubt es, die einzelnen Prozesse und die damit
verbundenen Planungsprobleme zu modellieren, um effiziente und effektive
Planungsalgorithmen und -methoden zu testen.
Durch die Zerlegung der komplexen Prozesse eines Containerterminals und deren
Beschreibung mit Hilfe einfacher mathematischer Modellen, wird es möglich, das
Operative Planungsprobleme in Seehäfen 10
Gesamtsystem hinreichend genau zu simulieren, um die Gesamtleistung eines
Containerterminals zu bestimmen. Dabei werden die Prozesse zuerst mathematisch
modelliert. Die erstellten Modelle sind oft schwer lösbar bzw. die Lösungen beanspruchen
viel Rechenzeit, weil die Gleichungsmenge oder die untersuchte Parametermenge groß ist.
Heuristische oder metaheuristische Methoden werden verwendet, um solche Modelle zu
lösen. Diese Methoden liefern zwar nicht die jeweils optimale Lösung, produzieren jedoch
nahezu optimale Ergebnisse.
Simulationsmethoden werden verwendet, um reale Systeme am Rechner zu untersuchen,
siehe GAMBARDELLA und RIZZOLI (2000). Die Lösungen aus den heuristischen oder
metaheuristischen Methoden werden in den Simulationsmodellen integriert und getestet, um
festzustellen ob das Gesamtsystem das erwünschte Verhalten zeigt.
Außerdem ist es besonders wichtig, Algorithmen und Prozesse zu entwickeln, die spezielle
Probleme des CT-Betriebs behandeln, wie die Anlegeplanung (engl. berth allocation) der
Containerschiffe, siehe Kap. 4.1, oder die Optimierung des Kranbetriebs, siehe Kap. 4.3.
Dadurch lassen sich betrimmte Betriebsphasen optimieren, z.B. schnellere Abfertigung des
Containerschiffs (engl. ship turnaround time). Solche Optimierungsveruche können zu einem
erhöhten Containerdurchzatz innerhalb des Containerterminals resultieren.
Moderne Containerterminals sind nicht nur passive Schnittstellen zwischen Land und See-
transport. In den letzten Jahren entwickelten sie sich zu Logistikzentren (engl. logistics hubs)
für den kombinierten Transport. Aus Kap. 1 ist zu entnehmen, daß die Zahl der
Containerschiffe, sowie deren Größe ständig steigen. Diese Faktoren müssen beim CT-Layout
berücksichtigt werden. Entsprechend muß die maximale Tiefe im Hafenbereich unter
Umständen erhöht werden, die optimale Krananzahl und –typ muß gewählt werden und eine
geeignete Technologieplattform muß ausgewählt oder neuentwickelt werden. Zudem muß
sich das CT-Management auf die ständig wechselnden Bedingungen und
Kundenanforderungen anpassen.
Containerterminals versuchen den immer größeren Anforderungen hinsichtlich Containerzahl
und Schiffsgröße durch Expansion, d.h. Bau größerer Containerterminals, oder verbesserte
Ausnutzung vorhandener Kapazitäten durch die Verwendung neuartiger Methoden und
Technologien gerecht zu werden. Oft werden beide Alternativen gleichzeitig genutzt.
Obwohl Seecontainerterminals große Unterschiede in Größe, Funktionsweise und Gestaltung
aufweisen, bestehen sie prinzipiell aus den gleichen Subsystemen. Direkt an der Andockstelle
Operative Planungsprobleme in Seehäfen 11
(engl. pier) der Containerschiffe werden Containerbrücken (engl. quay cranes) zum Be-
/Entladen der Container eingesetzt. Import- und Exportcontainer werden im Yard (Lagerplatz)
geeignet in Blöcken oder Reihen gestapelt. Zudem existieren spezielle Lagerbereiche mit
elektrischen Anschlüssen für die Kühlcontainer und abgegrenzte Bereiche für Container, die
gefährliche Stoffe oder Substanzen enthalten. Leercontainer werden separat gelagert.
Manche Containerterminals besitzen Lagerhallen, um die Container zu beladen, zu entleeren
oder zusätzliche Logistiksdienste anzubieten. Der kombinierte Verkehr wird in der
Intermodalkomponente des Containerterminals abgewickelt. Die Intermodalkomponente
verbindet das Terminal mit den äußeren Transportnetzen. Darin findet der Containerumschlag
auf LKWs und/oder Züge und/oder Binnenschiffe statt.
Als Exportcontainer definiert man die Container, die auf die Containerschiffe beladen werden,
um auf dem Seeweg transportiert zu werden. Entsprechend, definiert man als Importcontainer
die Container, die vom Containerlager auf LKWs oder Züge oder Binnenschiffe
umgeschlagen werden, um auf dem Landweg weiter transportiert zu werden. Dazu nennt man
Container, die von einem größeren Schiff auf kleinere Feeder-Schiffe weitergeleitet werden,
Transshipmentcontainer. Tab. 4 erläutert nochmals obige Definitionen.
Definition Richtung
Exportcontainer Landkomponente Seekomponente
Importcontainer Seekomponente Landkomponente
Transshipmentcontainer Seekomponente Seekomponente
Quelle: eigener Entwurf
Tab. 4: Definition: Import-, Export- und Transshipmentcontainer.
Im Allgemeinen beginnt die Kette der Operationen für die Exportcontainer bei der Ankunft
eines Containers per Zug oder LKW. Dieses wird per RF oder Barcode Systeme mit seinen
wichtigsten Daten identifiziert (Inhalt, Zielhafen, Schiffsname, 3PL-Unternehmen usw.) und
ins System aufgenommen. Moderne Informationssysteme wählen dann automatisch eine
optimale Lagerungsposition im Yard oder in der Pufferzone direkt am Pier. Das System
generiert einen entsprechenden Auftrag (engl. task), der per RF an die Transporter gesendet
wird, die den Transportvorgang durchführen. Die Container werden mittels Containerbrücken
zu einer predefinierten Position ins Schiff geladen. Importcontainer werden in der exakt
umgekehrten Reihenfolge vom Schiff auf den Yard transportiert und schließlich auf LKWs
oder Züge oder Binnenschiffe beladen.
Operative Planungsprobleme in Seehäfen 12
Je mehr Container ein Terminal zu verhalten hat, desto mehr solche identische Operationen
sind notwendig. Die ständig wechselnden Bedingungen in der täglichen Praxis eines großen
Containerterminals machen oft eine Vorplanung der verschiedenen Phasen des operativen
Betriebs sehr schwierig. Aus diesem Grund müssen viele operative Probleme in Echtzeit vom
Terminaloperator mit Hilfe einer geeigneten CT-Logistikplattform gelöst werden. GÜNTHER
und KIM (2006, S. 443) spezifizieren einen maximalen Planungshorizont von 5 bis 10 Minuten
für die Planung von Transport und Handling-Aktivitäten.
2.5. Technische Ausrüstung von Containerterminals
Containerterminals weisen mehrere Unterschiede hinsichtlich Transport- und Handling-
Ausrüstung auf, so genannte Containertransportsysteme. Im CT-Bereich werden
hauptsächlich sieben Containertransportsysteme verwendet, die übersichtlich in VIS und DE
KOSTER (2003, S. 4-9) dargestellt werden. Tab. 5 beschreibt kurz diese Systeme, ihre Vor-
und Nachteile und gibt eine Prinzipskizze zu jedem System. Als erstens unterscheidet man
zwischen Horizontal- und Vertikaltransport. Zum Vertikaltransport gehören verschiedene
Krantypen, während beim Horizontaltransport diverse Straßenfahrzeuge verwendet werden.
Zum Be/-Entladen der Containerschiffe werden Containerbrücken verwendet. Yard-
Operationen (Lagerung und Stapeln) können mit einem breiten Spektrum der verfügbaren
Yard-Ausrüstung durchgeführt werden, nämlich Portalkräne auf Räder, Portalkräne auf
Schienen, Portalstapler, Greifstapler und LKW-Transport-Systeme. LKW-Transport-Systeme
oder Fahrerlose Transportfahrzeuge werden beim Horizontaltransport verwendet.
Die präsentierten Containertransportsysteme werden oft gemeinsam oder in Kombinationen
verwendet. Die geeignete Wahl der Ausrüstung, der sogenannte Transport-Mix, hat einen
direkten Einfluß auf die Leistung (engl. performance) des Containerterminals. Die Leistung
ist eng mit der Produktivität und den Durchsatz im Containerterminal verbunden und kann
durch die Optimierung verschiedener Parameter positiv beeinflusst werden. Laut DOWN und
LESCHINE (1989) scheint sogar, daß die Produktivität eng mit den Intermodalaktivitäten eines
CT verbunden ist. Neben Produktivität und Containerdurchsatz gibt es jedoch weitere
Parameter, die die Leistung eines Containerterminals beeinflussen:
a. Geschwindigkeit: Kran- und Fahrzeuggeschwindigkeit,
b. Servicezeit: Zeitabschnitt von der Andockung bis zur Abreise eines Schiffes,
c. Kapazität: Maximaler Containerdurchsatz,
d. Wartezeit: z.B.Wartezeit von der Hafenankunft bis zum Andocken usw.
Operative Planungsprobleme in Seehäfen 13
Tab. 5. Containertransportsysteme.
Transportsystem Beschreibung Schematische Darstellung
Containerbrücke-Pierkran (engl. quay crane)
Verladeeinheit für den Containerumschlag zwischen Schiff und Hafen. Der Durchsatz der Containerbrücke beeinflußt direkt die CT-Leistung.
LKW-Systeme (engl. wheeled road chassis / van carriers)
Containers werden direkt auf LKWs beladen. Diese Systeme benötigen minimales Handling und verursachen geringe Transportkosten.
Portalstapler /Portalhubwagen (engl. straddle carrier)
Portalstapler arbeiten sowohl als Horizontaltransporter, können aber auch bis zu fünf Container vertikal stapeln. Unterstützen die hohen Arbeitsraten der Containerbrücken.
Portalkran auf Gummiräder (engl. Rubber-Tyred Gantry crane, RTG):
RTGs liefern höchste Flexibitität. Stapeln die Container in Reihen oder Blöcken. Synchronisation des Horizontalverkehrs und der Kranoperation ist notwendig, um Staus im Yard zu vermeiden.
Portalkran auf Schienen (engl. Rail-Mounted Gantry crane, RMG)
RMGs arbeiten ähnlich wie RTGs, jedoch nicht so flexibel, da sie auf Schienen laufen und nicht von Stapel zu Stapel bewegt werden können. RMGs sind schneller als RTGs, d.h. mehr Bewegungen/Sunde (engl. moves/hour).
Fahrerlose Transportfahrzeuge
(engl. Automated Guided Vehicle, AGV)
AGVs werden elektronisch kontrolliert. Automatische Systeme haben den Vorteil niedrigerer Kosten und hoher Flexibilität und operieren rund um die Uhr, d.h. auf 24/7 Basis (24Stunden/Tag, 7 Tage/Woche).
Greifstapler (engl. reach stacker)
Traktorfahrzeug mit mobilem Fronthebegerät für das Heben und Bewegen von Containern.
Quelle: eigener Entwurf
Operative Planungsprobleme in Seehäfen 14
Phase Beschreibung Transportsystem
1 Ankunft des Containerschiffes -
2 Be- und Entladen der Container Containerbrücken
3 Containertransport LKWs, RTGs
4 Lagerung - Stapeln Greifstapler, RTGs
5 Intermodaltransport LKWs, Greifstapler, RTGs
Quelle: eigener Entwurf
Tab. 6. Korrespondenz zwischen Transportsysteme und operative Phasen.
Die Containertransportsysteme können auch nach der in Kap. 2.4 präsentierten
Phasengliederung kategorisiert werden. Tab. 6 zeigt die Korrespondenz zwischen
Transportsysteme und operativen Phasen am Beispiel des Astakos Containerterminals. Die
gesamte technische Ausrüstung des Astakos Containerterminals wird näher in Kap. 3.3
beschrieben.
Operative Planungsprobleme in Seehäfen 15
3. Projektbeschreibung des Astakos Seehafens Der Bau des Astakos Hafens, des Containerterminals und des dazugehörenden
Industriegebietes in Westgriechenland stellte eines der wichtigsten Bau- und
Investitionsprojekte der letzten Jahre in Griechenland dar und wurde mit 58% von der
griechischen Regierung co-finanziert. Das Projekt kostete 126 Mio. Euro und das
Projektmanagement wurde teilweise vom griechischen Entwicklungsministerium
übernommen.
Astakos ist ein Privathafen. Den Bau übernahm das Konstruktionsunternehmen AEGEK S.A.
Für den Betrieb des Hafens wurden zwei Tochterunternehmen gegründet: Astakos Terminal
S.A. und Akarport S.A. Vier Banken besitzen Anteile am Hafen von Astakos: Alpha Bank
(ca. 67%), Piräus Bank (ca. 15%), Emporiki Bank und Eurobank (ca. 18%). Die erste Phase
des Hafenbaus ist Ende des Jahres 2006 beendet worden und seit diesem Zeitpunkt operiert
auch der Containerterminal. Der Hafen und speziell der CT-Bereich sind mit dem neuesten
Technikstand ausgerüstet worden, um den höchsten Kundenanforderungen zu genügen.
Hauptziel des Hafens und des Containerterminals ist das Versorgungskettenmanagement und
die Transportlogistik im Südosteuropa komplett umzustrukturieren. Um dies zu erreichen, hat
man die vorhandenen Kapazitäten und Anlagen des existierenden Hafens erweitert und
optimiert. Zusätzlich hat man ein Gebiet um den Hafen als industrielles Bauland (18
Baufelder) deklariert, um Synergieeffekte auszunutzen und die Attraktivität des Hafens weiter
zu steigern. Sowohl die Ergebnisse der Empfindlichkeitsanalyse und die SWOT Analyse
dieses Investitionsprojekts, als auch die geschätzten ökonomischen Auswirkungen in der
Region (mehr dazu in Kap. 3.4), haben zur Co-Finanzierung der Projekts von der griechischen
Regierung geführt.
Der Astakos Hafen wurde auch zur zollfreien Zone deklariert. Als zollfreie Zone bietet
Astakos eine Reihe von Vorteilen, darunter neue Kooperationsperspektiven mit Unternehmen,
deren Sitz außerhalb der Europäischen Union liegt. Diese können ihre Produktionslinien auf
einem Gebiet, das sich außerhalb des europäischen Zollgebiets befindet, aufbauen.
Unternehmen, die im Industriegebiet von Astakos produzieren, können dazu die
entsprechenden Möglichkeiten der europäischen und griechischen Gesetze nutzen, um z.B.
Rohstoffe steuerfrei zu beziehen. Des Weiteren entfallen weitere Fixkosten, wie z.B. jegliche
Zollkosten und die damit verbundene Verwaltung, was zu niedrigeren Produktgesamtkosten
führt. Somit können Unternehmen wichtige Wettbewerbsvorteile im Weltmarkt ergattern.
Operative Planungsprobleme in Seehäfen 16
3.1. Lage und Verbindungen
Der Astakos Hafen ist in einer strategischen Position an der griechischen Westküste gebaut.
Der Hafen hat direkten Zugang zum adriatischen Meer und liegt in der Nähe der wichtigsten
Mittelmeerseetransportlinien. Die geographische Position des Astakos Hafens in Südost
Europa macht ihn zum Handelstor zwischen Europa und Asien. Darüber hinaus macht die
Erweiterung der Europäischen Union nach Osten die Hafenanlage zum Verbundsknoten
zwischen Adria, dem Balkan und dem Schwarzen Meer.
Quelle: ASTAKOS HOMEPAGE (2007), vereinfachte Darstellung
Abb. 4. Hafenplan von Astakos.
Der Astakos Hafen befindet sich auf einem Breitengrad von 38o 30’ N und einem Längengrad
von 21o 05’ E. Seine Nähe zu den bedeutendsten Häfen des Mittelmeers, darunter den Hafen
von Gioia Tauro (Breitengrad 38° 26’ N, Längengrad 15° 53’ E), der 307 Seemeilen von
Astakos entfernt ist und eine Reihe von Wettbewerbsvorteilen, die in Kap. 3.4 präsentiert
Operative Planungsprobleme in Seehäfen 17
werden, verdeutlichen das existierende Potential von Astakos, der zum strategischen Spieler
im internationalen Containertransport werden kann.
Zudem hat der Astakos Seehafen gute Aussichten, ein Referenzpunkt für Handels- und
Industrieunternehmen der Westgriechischen Region zu werden. Der Hafen ist rund 3,5
Autostunden von Athen, die Hauptstadt Griechenlands, und ca. 1 Stunde vom Hafen von
Patras (Breitengrad 38° 15’N, Längengrad 21° 43’ E), das Wirtschaftszentrum
Westgriechenlands, entfernt.
Wie in Abb. 4 zu erkennen ist, besteht der Astakos Hafen aus drei (3) Terminals: ein
Containerterminal, ein Ro-Ro (Roll-on/Roll-off) Terminal und ein Terminal für Allgemeine
und Bulk-Fracht (engl. General Cargo und Bulk Terminal).
Tab. 7. Kai-Konfiguration im Astakos Hafen.
Werft Kai Funktion Zustand I A-B CT In Planung I B-D Schengen Zone In Betrieb II D-I RoRo In Betrieb III-IV I-L General Cargo und Bulk In Betrieb V L-N CT In Betrieb VI N-P CT In Planung
Quelle: eigener Entwurf
Tab. 7 zeigt die Kaikonfiguration im Hafen von Astakos, einschließlich der geplanten
Expansionen. Hinter dem Kai B-D, auch Werft I genannt, befindet sich die Schengen Zone.
Werft II bedient RoRo Schiffe und Werfte III und IV werden für Allgemeine und Bulk Fracht
verwendet. Das Containerterminal befindet sich in Werft V.
Die Expansion des Hafens befindet sich bereits in der Planung und umfaßt die Erweiterung
von Werft I und den Bau einer neuen Werft VI. Werfte I und VI werden zum
Containerterminal gehören. Da diese Arbeit das Containerterminal in den Vordergrund setzt,
wird sich die weitere Beschreibung zum größten Teil darauf beschränken.
Das Containerterminal besteht aus vielen verschiedenen Bereichen, die in Abb. 4 dargestellt
werden. Diese werden im Folgenden kurz erläutert: Von rechts unten angefangen sieht man
als erstes den Bereich, an dem die ankommenden Container-Schiffe (bis zum Panamax-Typ)
anlegen (Kai L-M, M-N), um dann von den Containerbrücken bedient zu werden. Dahinter
findet man das Containerlager (engl. yard), der räumlich einen großen Bereich bildet. In ihm
werden alle Container, die am Terminal per LKW oder Schiff ankommen (zwischen)gelagert.
Zur genauen Lagerstrukturierung wird auf Kap. 4.4. hingewiesen.
Operative Planungsprobleme in Seehäfen 18
Dazu ist noch der Bereich N-P zu sehen, der nach der bereits geplanten Hafenexpansion im
Jahre 2010 zum Containerterminal gehören wird. Links unten im Bild sieht man auch einen
weiteren Expansionsbereich (Kai A-B), in dem innerhalb von 2-3 Jahren ein neuer
Containerterminal gebaut wird.
Wie ebenfalls in Abb. 4 zu sehen ist, liegt hinter dem Kaibereich der Yard, zwei Lagerhallen,
die Packhalle (engl. Container Freight Station, CFS) usw. Dort befindet sich auch das
Leercontainerlager. Links hoch in Abb. 4 erkennt man das LKW-Gate. Hier checken die
ankommenden LKWs ein, die Container werden kurz auf Beschädigungen kontrolliert und ins
System aufgenommen.
Im Anschluss fahren die LKWs entsprechend ihrer Fahrorder, die sie am Gate erhalten haben,
ins Lager, wo die Container abgeladen und im Lager positioniert werden. Möglich ist auch,
daß der LKW gleich wieder einen neuen Container aufgeladen bekommt. Somit werden
unnötige Wartezeiten vermieden. Die operativen Belange des in Betrieb befindenden
Containerterminals vom Astakos werden in Kap. 4 analysiert.
3.2. ICT Infrastruktur und Technologieplattformen
Moderne Containerterminals investieren in Computer-, Anlagen- und Automatisierungs-
technologien (ICT: Information and Communication Technologies), um ihre Leistung und
Kapazität zu steigern. Der Einfluß der ICT Infrastruktur auf die Leistung von Hafenterminals
ist bereits von KIA u.a. (2000) bestätigt worden. Auch im Fall des neuen Astakos Seehafens
wurde die Bedeutung einer integrierten elektronischen Datenverarbeitungsplattform schnell
erkannt. Die Entwicklung eines Computersystems zur Unterstützung des operativen
Hafenbetriebs hat bereits anhand der Projektdaten während des Hafenbaus begonnen.
Oberstes Ziel war, eine vollständig computerbasierte Technologieplattform zu entwickeln, die
alle Funktionen, die im Hafen durchgeführt werden, integriert und unterstützt. Diese
elektronische Plattform ist um einen SCM- und Logistikkern der Firma Mantis Informatics
mit dem Namen Logistics Vision Suite III® entwickelt worden und ist auf die spezifischen
Situation und Gegebenheiten des Astakos Hafens angepasst.
Die elektronische Plattform umfasst fünf (5) Subsysteme (Module), die im Folgenden erwähnt
und kurz beschrieben werden. Die Entwicklungsphase der einzelnen Systemkomponenten ist
bereits abgeschlossen und das System befindet sich nun in der Testphase, wobei die
Funktionalität der einzelnen Module getrennt getestet und oft mit den Erkenntnissen aus der
Betriebspraxis erweitert wird.
Operative Planungsprobleme in Seehäfen 19
a. Eingangs/-Ausgangskontrolle
Dieses Software(SW-)modul empfängt und verarbeitet alle wichtigen Schiffs- und LKW-
Daten, einschließlich Containerdaten, die für die Verwaltung der Waren bzw. Container
wichtig sind. Dadurch können die beladenen LKW-Transporter zu den entsprechenden
Entladepositionen im Containerterminal geführt werden, während ihre Route an festgelegten
Kontrollstellen per RF- oder Barcodesysteme in Echtzeit kontrolliert wird. Die genauere
Funktionsweise dieses Subsystems in der Praxis des Astakos Containerterminals wird in Kap.
4.5.2 gegeben.
b. Containerterminalverwaltung
Mit Hilfe dieses SW-Moduls wird der Containerfluß innerhalb des Containerterminals
überwacht und verwaltet. Jedes Container wird per Radio Frequenz (RF-)Systeme erfasst und
elektronisch in der internen Datenbank aufgenommen. Das System verfolgt die Bewegungen
aller Container vom Eingangstor bis zum Ausgangstor des Hafens, verwaltet das
Containerlager und kennt zu jedem Zeitpunkt die exakte Position jeden Containers. Kap. 4
zeigt die wichtigsten Facetten des Systems.
c. Container-Frachtstationverwaltung (CFS-Verwaltung)
Diese Software unterstützt die CFS-Verwaltung bei den Vorgängen des Öffnens bzw. Ladens
eines Containers und der logistischen Abwicklung der Fracht vom Schiffs-/LKW-Transport
bis zur Endabgabe beim Kunden. Die CFS-Verwaltung umfasst ein komplettes
Warehousemanagementsystem. Typische Logistikdienste, die mit diesem Modul abgedeckt
werden sind: Frachtzusammenstellung (engl. consolidation), Direktabgabe (engl.
crossdocking), Palettieren (engl. palletizing) und Beschriftung (engl. labeling).
d. Third Party Logistik (3PL)
Durch dieses SW-Modul werden alle Prozesse abgedeckt, die in einem Vertriebszentrum
eines 3PL-Unternehmens abgewickelt werden, z.B. Annahme, Lagerung, Scheduling,
Palettierung, Beschriftung, Reporting, Inventarisierung. Dabei erstellt das System anhand der
verfügbaren Daten alle notwendigen Formulare, die in einer geeignet strukturierten
Datenbank verwaltet werden.
e. Ro-Ro Depotverwaltung
Dieses Modul unterstutzt den Betrieb des Ro-Ro Terminals im Astakos Hafen und wird im
Rahmen dieser Arbeit nicht näher erläutert.
Operative Planungsprobleme in Seehäfen 20
3.3. Technische Ausrüstung und Anlagen im Astakos Containerterminal
Aus dem Businessplan des Astakos Hafens und die Internetseite der Betreiberfirma, ASTAKOS
HOMEPAGE (2007), ermittelt man die technischen Eigenschaften des neuen Hafens. Die
wichtigsten Kennzahlen des Seehafens werden in Tab. 8 präsentiert. Es wird besonders auf
die im Vergleich zur Gesamtfläche bedeutend große Fläche des Industriegebietes
hingewiesen. Somit können Produktionsanlagen direkt am Hafen betrieben werden, um z.B.
die Gütertransportkosten zu verringern.
Tab. 8. Wichtige Kennzahlen für den Astakos Seehafen.
Eigenschaft Kennzahl (Einheit)
Gesamtfläche 2.043.300 m²
Fläche des Industriegebietes 1.663.000 m²
Hafengebiet 400.000 m²
Kailänge 2.300 m
Maximale Tiefe am Pier 16 m
Minimale und maximale Hafenbreite 450 m (min) - 1.200m (max)
Wendekreis 660 m Quelle: ASTAKOS HOMEPAGE (2007)
Das Containerterminal des Astakos Hafens befindet sich an der Werft V und umfasst Kai L
bis N. Das Containerterminal, dessen Bau in Dezember 2006 zu Ende war, befindet sich
bereits in einer Entwicklungs- bzw. Erweiterungsphase. Sowohl die Installation der
elektronischen Systeme (siehe Kap. 3.2) als auch wichtige operative Grundentscheidungen,
z.B. die Struktur des Yards (siehe Kap. 4.4.2), sind nicht vollständig abgeschlossen. Die
wichtigsten Spezifikationen des Astakos Containerterminals fasst Tab. 9 zusammen:
Tab. 9. Spezifikationen des Astakos-CT.
Eigenschaft Kennzahl (Einheit)
Fläche des CT 162.000 m²
Nutzfläche 145.000 m²
Kailänge 1.031,55 m
Stapelfläche 3.137 slots
Gesamtkapazität 12.548 TEUs
Tiefe am Pier -11 m bis -14,5 m
Schiffstypen 4te Generation Containerschiffe
Jährlicher Durchsatz 850.000 TEUs (max) Quelle: ASTAKOS HOMEPAGE (2007)
Operative Planungsprobleme in Seehäfen 21
Dabei ist anzumerken, daß das Containerterminal theoretisch Post-Panamax-Schiffe
empfangen kann (siehe auch Tab. 1), bis zum Abschluss der Hafenerweiterung im Jahre 2010
werden jedoch aus Sicherheitsgründen lediglich Panamax-Schiffe bedient.
Das Containerterminal des Astakos Hafens, ist ein klein bis mittelständiges Containerterminal
mit einer Kapazität von 850.000 TEUs. Es verfügt über moderne und entsprechend seiner
Größe dimensionierte Ausrüstung und Krananlagen. Ein Teil der Ausrüstung befindet sich
zurzeit noch in der Bestellung, so daß viele operative Schwierigkeiten beim Betrieb des
Terminals entstehen, die in Kap. 4 näher erläutert werden.
Die technische Ausrüstung des Astakos-CT umfasst:
• Drei (3) 50-Tonnen Containerbrücken mit einer Reichweite von 16 Reihen, die auch
Post-Panamax-Schiffe bedienen können,
• Zwei (2) 30-Tonnen mobile Containerbrücken mit einer Reichweite von 35m,
• Dreizehn (13) RTG’s (z.Z. alle in Bestellung),
• Zehn (10) Greifstapler (drei davon in Bestellung),
• Siebenundzwanzig (27) LKW-Transporter.
Die bereits erwähnt, geht die Entwicklung des Astakos Hafens ständig weiter. So werden
Werft I und IV ausgebaut, um große Containerschiffe (>10.000 TEUs) empfangen zu können.
Die Seetiefe an diesem Hafengebiet wird mindenstens -16m betragen. Abgesehen davon,
bemüht sich Akarport S.A. neue Lagerhäuser im Hafengebiet zu bauen, um sowohl die
Lagerkapazität des Hafens zu erhöhen, als auch erweiterte 3PL Dienste anzubieten.
3.4. Wettbewerbsvorteile und -schwächen des Astakos Hafens
Der Astakos Hafen und das dazu gehörige Containerterminal sind erst seit einem Jahr im
internationalen Wettbewerb. TONGZON (2007) identifiziert eine Reihe von mehreren
Wettbewerbsparametern, die für moderne Häfen besonders von Bedeutung sind. Um im
nationalen und internationalen Wettbewerb bestehen zu können, in einem mit fast 10%
jährlich wachsenden Markt, muß Astakos interessierten Unternehmen eine Reihe von kosten-
und verwaltungsreduzierenden Vorteilen bieten.
Tab. 10 präsentiert eine SWOT-Analyse (engl. Akronym für Strengths (Stärken), Weaknesses
(Schwächen), Opportunities (Chancen) und Threats (Gefahren bzw. Risiken)) des Astakos
Hafens. Die SWOT-Analyse ist ein Werkzeug des strategischen Managements. Aus der
Kombination der Stärken/Schwächen- und der Chancen/Gefahren-Analyse, kann eine
Operative Planungsprobleme in Seehäfen 22
Strategie für die Ausrichtung der Hafenstrukturen und der Entwicklung der Geschäftsprozesse
abgeleitet werden.
Tab. 10. SWOT-Analyse für den Hafen von Astakos.
Stärken 1. Neubau, moderne Anlagen und Systeme 2. Qualität der Dienstleistungen 3. Zollfreie Zone 4. Kostenvorteile bei gemeinsamer Benutzung
von Hafen und Industriegebiet 5. Lokal- und Nationalpolitik unterstützen die
Entwicklung des kombinierten Verkehrs 6. Minderung der Verwaltungslast 7. Staatliche Investitionszuschüsse
Schwächen 1. Kein Zugverkehr (Schienennetz voraussichtlich ab 2013) 2. Autobahn im Aufbau: „Ionische
Autobahn“ (Betrieb voraussichtlich ab 2013) 3. Keine Produktspezialisierung und
Streuung der Produktionsstätten in der Region
Chancen 1. Wachstum der Regionalökonomie 2. Weltweite Entwicklung des
Seetransportmarktes 3. Nachfrage nach Logistikzentren im
kombinierten Verkehr 4. Aussichtsreiche regionale ökonomische
Entwicklung im Dienstleistungsbereich 5. Konstruktion der „Ionischen Autobahn“ und des
lokalen Schienennetzes (Schienen-„Egnatia“)
Gefahren 1. Dynamische Entwicklung der Häfen in
der Nahe der Hauptstadt Athen (Lavrio, Piräus)
Quelle: eigener Entwurf
a. Stärken
Der größte Anteil des Handels im Mittelmeergebiet wird über den Seeweg transportiert.
Außerdem befinden sich wichtige Handelspartner Griechenlands (Italien, Frankreich und
Spanien) im so genannten Mittelmeerkorridor. Die Seeverbindungen zwischen den
Handelspartnern dieser Region bilden ein dichtes Netzwerk für den Ro-Ro und
Containertransport. Des Astakos Hafen befindet sich in einer strategischen geographischen
Position in der Nähe dieser Transportrouten (siehe Kap. 3.1). Der Wettbewerb zwischen den
Häfen der Region, darunter die Häfen von Patras und Gioia Tauro, trägt zur stetigen
Verbesserung der Qualität der angebotenen Dienstleistungen und der Hafeninfrastruktur bei.
Die angebotenen Dienste der Managerfirma AKARPORT S.A. umfassen unter anderem:
Containerterminaldienste, Speditionsdienste, 3PL Dienste und CFS Dienste. Die wichtigsten
Containerterminaldienste sind:
• Be-/Entladen von Im-/Exportcontainer
• Containerlagerung (inkl. Leer- und Kühlcontainer)
Operative Planungsprobleme in Seehäfen 23
• Annahme und Abgabe von Container
• Containerwartung und –reparatur
Außerdem bietet Astakos verschiedene Modalitäten und Dienste an, die besonders wichtig
sind, um nationale und internationale Normen zu erfüllen und hohen Kundenanforderungen
zu genügen:
• Flexible Interaktion zwischen Hafengebiet und Industriegebiet
• Morderne Informations- und Kommunikationstechnologien (ICT)
• Hohe Umweltschutzstandards
• Höchste Sicherheitsstandards
Spätestens seit dem Anschlag auf das World Trade Center am 11 September 2001 sind die
Sicherheitsvorkehrungen zum wichtigen Parameter beim Containerumschlag geworden. Dies
wird besonders deutlich in dem entsprechenden Report von FRITTELLI und LAKE (2006) für
den amerikanischen Kongress. Tab. 11 listet einige der wichtigsten Sicherheitssysteme, die
im Astakos Hafen Anwendung finden.
Tab. 11. Dienstleistungen des Astakos Seehafens.
# Dienstleistung
1 Automatisches Zugangskontrollsystem (Gate Access Control System)
2 Registrierung und ID-Kennung (für Personal und Gäste)
3 Kontrollturm mit Überwachungssystem und elektronischen Sicherheitsvorrichtungen
4 Verkehrsleitsystem für Schiffe (engl. Vessel traffic system, VTS)
Quelle: ASTAKOS HOMEPAGE (2007)
Außerdem, handelt es sich im Falle von Astakos um eine zollfreie Zone. Innerhalb dieser
Zone können Güter ohne Bezahlung von Zöllen und Abgaben vorübergehend gelagert
werden, eine Tatsache, die sich in Verbindung mit dem Industriegebiet innerhalb des
Hafenbereichs als besonders interessant herausstellt, wenn es um Güterproduktion oder
Vertreibung von Produkten geht.
Somit, können Unternehmen mit Produktionsstätten innerhalb des Industriegebietes, die
Vorteile des naheliegenden Hafens ausnutzten und somit halbfertige Importprodukte
vervollständigen. Dazu kann der Hafen als Güterverteilzentrum (engl. Logistics hub)
fungieren, um importierte Produkte in der gesamten Region über den Seeweg oder übers Land
Operative Planungsprobleme in Seehäfen 24
zu vertreiben. Oft wird die Kombination beider Möglichkeiten von Unternehmen als
besonders wettbewerbsfähig gesehen.
Es muß noch darauf hingewiesen werden, dass sowohl auf lokaler als auch auf nationaler
Ebene, die Entwicklung des kombinierten Verkehrs unterstützt wird. Auf nationaler Ebene
wird mit dem griechischen Gesetz für Industriegebiete (gr. Ges. 2545/1997) die
Verwaltungslast bei der Unternehmensgründung erheblich gemindert. Zusätzlich bekommen
Unternehmen, die im Astakoshafen investieren, Investitionszuschüsse, die bis zu 60% der
Projektkosten abdecken (gr. Ges. 3299/2004).
b. Schwächen
Zu den wichtigsten Schwächen des Astakos Hafens gehört der ungenügende Zugang übers
Straßennetzwerk. Dazu existiert noch kein Zugverkehr. Diese deutlichen Nachteile werden bis
etwa 2013 bestehen, Zeitpunkt an dem sowohl die Ionische Autobahn als auch das
Schienennetz fertig gestellt werden.
Über den Astakoshafen werden sowohl Container als auch Bulk- und Allgemeine Ladung
transportiert. Als Nachteil für den Hafenbetrieb kann die fehlende Produktspezialisierung und
die Streuung der Produktionsstätten in der Region gezählt werden. Jedoch ist abzusehen, daß
innerhalb weniger Jahre nach der Expansion des Containerterminals in 2010, die Bulk-
Komponente des Hafens erheblich vom Containerterminalbetrieb überdeckt wird.
c. Chancen
Griechenland hat ein bemerkenswert hohes und konstantes Wachstum seit Mitte der 90er
Jahre vorzuzeigen (4,2 % im ersten 2007 Halbjahr). Allerdings, ist die Handelsbilanz des
Landes negativ, sowohl im Handelsvolumen als auch in dessen Wert, d.h. es wird viel mehr
importiert als exportiert. Volkswirtschaftliche Analysen in der Westgriechischen Region, wo
sich der Astakos Hafen befindet, enthüllen ein hohes ökonomisches Wachstumspotential. Die
wichtigsten Produkte der Region kommen aus der Landwirtschaft.
Basiert auf SWOT Analysen, es wird deutlich, daß der kombinierte Verkehr in der Region
unterstützt werden muß, um dieses Wachstumspotential vollständig auszuschöpfen.
Gleichzeitig müssen geeignete Maßnahmen getroffen werden, um negativen Effekten aus dem
Anstieg des Handelsvolumens aus dem Weg zu gehen, z. B. Straßenstaus und
Umweltverschmutzung. Durch eine sorgfältig geplante Entwicklungsstrategie kann der
Astakos Hafen zum wichtigsten Handelstor Griechenlands werden.
Operative Planungsprobleme in Seehäfen 25
Da der vollständige Ausbau des Schienennetzes (Westgriechenland verfügt heute über kein
ausgeprägtes Schienennetz) nicht früher als 2013 beendet sein wird, ist die Kombination von
See- und Straßentransport die einzige Möglichkeit für den kombinierten Verkehr. Trotz
Abwesenheit eines Schienennetzes Intermodalität wird erreicht durch Ro-Ro
(Horizontalumschlag mit eigenem Antrieb) und Lo-Lo (Horizontalumschlag mit Benützung
eines Hebezeuges) Operationen. Der Bau der Ionischen Autobahn wird zusätzlich dazu
beitragen, die zurzeit noch schwach ausgeprägte Landestransportkomponente weiter
auszubauen, die zum Chance der dynamischen Entwicklung des Astakos Hafens wird.
d. Gefahren
Eine akute Gefahr für den Astakos Hafen stellt die dynamische Entwicklung der Häfen in der
Nähe der Hauptstadt Athen dar. In Athen wohnt die Hälfte der Bevölkerung Griechenlands,
etwa 5 Millionen Einwohner. Diese Entwicklung favorisiert die Bildung von Versorgungs-
und Vertriebsketten in der Nähe des wichtigsten Konsumzentrums Griechenlands. Die Häfen
von Lavrio und Piräus, die sich in unmittelbarer Nähe befinden, können den Produktfluß für
diese Ketten unterstützen. Daraus folgt, daß Astakos Kostenvorteile und erweiterte
Dienstleistungen anbieten muß, um in einem rasant wachsenden Markt wettbewerbsfähig zu
bleiben.
Aus der SWOT Tabelle und der darauf basierenden Stärken/Schwächen- und
Chancen/Gefahren-Analyse folgt unmittelbar, daß der Astakos Hafen, aller Voraussichten
nach, eine positive und dynamische Zukunft vor sich hat.
Operative Planungsprobleme in Seehäfen 26
4. Operative Planungsprobleme in Seehäfen Im Fokus dieser Arbeit stehen die operativen Planungsprobleme beim Betrieb eines
Containerterminals. Wie bereits in Kap. 2.4 vorgestellt, teilt man den gesamten Arbeitsablauf
innerhalb eines Containerterminals, d.h. von der Ankunft eines Schiffes bis zum Umschlag
der Container zwischen den verschiedenen Transportmodi, in fünf (5) Phasen. Bei jeder Phase
wird jeweils das entsprechende Planungsproblem diskutiert, wobei dieses zuerst theoretisch
vorgestellt und anschließend aus der Praxissicht von Astakos analysiert wird.
Moderne Containerterminals verwenden Optimierungsverfahren, Algorithmen und neue
Technologien, um ihre Leistung (z.B. Produktivität, Durchsatz, Lade-/Entladezeiten usw.) zu
verbessern. Die hohe Komplexität solcher Systeme und Methoden erfordert die Anwendung
wissenschaftlicher Ansätze. Objektive (mathematische) Methoden sind notwendig, um
operative Entscheidungen zu unterstützen, so daß die genannten Ziele erreicht werden
können.
Bevor, jedoch, die verschiedenen Konzepte und Algorithmen in der Praxis Anwendung
finden, müssen sie rechnerisch mittels Modellen und Simulationen evaluiert werden. Bei jeder
Planungsphase werden die neuesten und wichtigsten Verfahren aus der Literatur kurz
präsentiert. Außerdem erfordert der Betrieb eines modernen Containerterminals
Datenverarbeitung in Echtzeit. Der Grund dafür ist, daß viele Prozesse nicht exakt im Voraus
geplant werden können. Oft sind die vorhandenen Containerdaten unvollständig oder gar
falsch und werden erst bei Containerlieferung bekannt.
Ähnliches gilt auch für das Be-/Entladen der Container. Obwohl die Containerpositionen auf
dem Schiff im Voraus bekannt sind, so daß theoretisch eine Vorplanung (engl. stowage
planning) möglich ist, wobei die exakte Containerabfolge des Be-/Entladens und die
entsprechenden Kran/Staplerprozesse (engl. Jobs) kalkuliert werden, ist dies oft aufgrund
operativer Störungen nicht möglich.
Schiffe sind nicht starr am Pier gebunden und bewegen sich oft erheblich während der Be-
/Entladeprozesse, so daß der Terminaloperator in Verbindung mit den Schiffsoffizieren zu
jederzeit, die geplanten Containerbewegungen (engl. moves) verändern können, um optimale
Schiffsstabilität zu gewährleisten.
Im Folgenden werden die einzelnen operativen Phasen und die damit zusammenhängende
Problematik, sowohl theoretisch als auch praktisch diskutiert.
Operative Planungsprobleme in Seehäfen 27
4.1. Ankunft des Containerschiffes
4.1.1. Vorstellung der Planungsprobleme bei der Ankunft eines Containerschiffes
Die Anlegeplanung (engl. berth allocation) stellt die erste Phase des operativen Betriebs eines
Containerterminals dar. GRASS (2007, S. 18f.) fasst einige effiziente Lösungen zur
Kapazitätsallokation in Seehäfen zusammen. Als wichtigste Allokationsmethoden für die
Vergabe von Pierpositionen (engl. slots) gelten:
a. Vergabe nach Prioritätsregeln wie z.B. First- Come- /First- Served (FCFS),
b. „Großvaterrechten“ Vergabe anhand vertraglich geregelter Anlegerechte,
c. Wettbewerbliche Vergaberegeln wie z.B. Slotversteigerung.
Quelle: KIM und MOON (2003, S. 542), modifizierte Darstellung
Abb. 5. Planungstabelle für die Anlegeplanung.
Abb. 5 zeigt einen Abschnitt einer typischen zweidimensionalen Planungstabelle für die
Anlegeplanung. Horizontal werden die Kai-/Piernummern aufgetragen und vertikal ist die
Tabelle in Zeitabschnitten, z.B. Stunden oder Tage, geteilt. Daraus bildet sich für jedes Schiff
ein Rechteck, dessen Größe je nach Schiffsgröße und Anlegedauer variiert. Innerhalb dieses
Rechtecks können die Identifikationsnummern für die Containerbrücken aufgetragen werden,
Operative Planungsprobleme in Seehäfen 28
die das Schiff bedienen, um sicherzustellen, daß es nicht zu Überlappungen bei deren
Nutzung kommt. Jedes Schiff ist dabei eindeutig mit seiner IMO (International Maritime
Organisation) Nummer gekennzeichnet.
In der Regel wird ein geeigneter Anlegeplatz reserviert, eher ein Containerschiff im Hafen
ankommt. Gleichzeitig muß sichergestellt werden, daß die entsprechende Ausrüstung
vorhanden bzw. verfügbar ist. Meistens sind die Ankunftszeiten lange Zeit im Voraus
bekannt. Die Schiffsdaten werden dem Terminaloperator elektronisch (z.B. per E-mail oder
Electronic Data Interchange - EDI) oder per Fax bekannt gegeben.
Tab. 12. Literaturübersicht um das Thema „Anlegeplanung“.
Autor (Jahr) Algorithmen/Methoden Optimierungsziel Bemerkungen
GUAN und CHEUNG(2004)
- Baumsuche - Heuristik
Minimierung der Andockzeit Geeignet für große Dimensionen
GUAN u.a. (2002)
- Heuristisches Verfahren - Worst-case Analyse
Minimierung der Andockzeit Vorstellung des Planungproblems
IMAI u.a. (2001)
- Heuristische Prozedur basiert auf die Lagrange Relaxation - Mixed-Integer Programmierung (MIP)
- Nahezu optimale Anlegestellen - geringe Rechnungszeiten
Beschreibung der dynamischen Anlegeplanung
IMAI u.a. (2003)
Heuristisches Verfahren mit einem genetischen Algorithmus
Geringere Wartezeiten Anlegeplanung mit Prioritäten in Multi-User Container Terminals
IMAI u.a. (2005)
Heuristischer Algorithmus
Minimierung der Gesamt- servicezeit der Schiffe
Kontinuierliche Andockstellensuche in Multi-User Container Terminals
KIM und MOON (2003)
-Mixed-Integer Lineare Programmierung - Simulated-Annealing Algorithmus
Berechnung des Anlegestellen und -zeiten
Vergleich zwischen Simulated-Annealing Algorithmus und MIP Modell.
LEGATO und MAZZA (2001)
-Warteschlangennetz-modelle -Simulation diskreter Ereignisse
Minimierung der Gesamt- servicezeit der Schiffe
Visual SLAM Programmiersprache
NISHIMURA u.a. (2001)
Heuristisches Verfahren mit einem genetischen Algorithmus
Gute Lösung bei geringen Rechnungszeiten
Dynamische Anlegeplanung
PARK und KIM (2003)
-Integer Programmierung -Subgradienten Optimierung -Dynamische Programmierung
- Geringe Rechnungszeiten - Steigerung der CT Produktivität
Planungsmethode für Containerbrücken.
Quelle: eigener Entwurf
Da die Anlegeplätze endlich sind, legen die Schiffslinien besonderen Wert darauf, die besten
davon, d.h. in der Nähe des Yards, möglichst früh zu reservieren, um die Transportdistanz der
Operative Planungsprobleme in Seehäfen 29
Container zu minimieren und eventuell Wettbewerbsvorteile gegenüber Konkurrenten zu
sichern. Die übertragenden Informationen, umfassen die technischen Daten der Schiffe
(Schiffsklasse, Länge, Breite, Tiefe), die benötigten Containerbrücken, Containerdaten und
Details für die Containerstapelung.
In der Literatur findet man viele Versuche, die Anlegeplanung zu optimieren. Dies
korrespondiert praktisch mit dem Versuch, die Summe der Transportdistanz aller Container
zu minimieren. Eine automatische und optimierte Anlegeplanung ist im Falle der verspäteten
Ankunft eines Containerschiffes besonders wichtig. In der Regel sind dann die Container auf
dem Yard oder bereits in der Pufferzone, so daß eine schnelle Reallokation des Anlegeslots
gefragt ist.
Tab. 12 listet acht (8) der neuesten Veröffentlichungen aus dem Forschungsfeld
„Anlegeplanung“ auf. Dabei werden die Autoren, die verwendeten Algorithmen, der
Anwendungsbereich und die entsprechenden Optimierungszeile genannt. In den meisten
Fällen werden heuristische Verfahren zur Problemlösung verwendet, wobei die Minimierung
der Anlegedauer als wichtigstes Ziel verfolgt wird.
4.1.2. Anlegeplanung im Astakos Containerterminal
Im Rahmen dieser Diplomarbeit wurde als erstens der Prozess der Anlegeplanung im Hafen
von Astakos untersucht. Astakos verwendet ein traditionelles FCFS Prinzip. Dadurch wird
eine möglichst hohe und stetige Auslastung des Containerterminals gesichert. Außerdem wird
versucht, das Nichtnutzen einiger Pierpositionen zu minimieren.
Als Nachteil dieser Methode werden in GRASS (2007, S. 19) die längeren Wartezeiten für die
Feederschiffe genannt. In Astakos läuft die Abfertigungsanmeldung über ein
Verkehrsablaufsystem, das den ankommenden Schiffen direkt einen Platz in der
Warteschlange zuordnet. Dieses System ist ein Teil der elektronischen ICT-Plattform, die in
Kap. 3.2 beschrieben wird. Der zugrundeliegende Prozess wird als Flußdiagramm in Abb. 6
dargestellt.
Nachdem das mögliche Ankunftsdatum und die voraussichtliche Anlegedauer eines
Containerschiffes von der Schiffslinie durchgegeben ist, wird im System ein Eintrag mit den
relevanten Daten generiert, z.B. Ankunftsdatum, Cargotyp, Anlegestelle und benötigte
Ausrüstung usw. Abhängig von der Größe und Typ des Containerschiffes, sucht die
entsprechende Systemkomponente eine passende Anlegestelle aus. Dabei wird auch
Operative Planungsprobleme in Seehäfen 30
untersucht, ob die Distanz zum Yard optimal ist, d.h. es wird eine Minimierung der
Transportdistanzen für die Container angestrebt.
m Quelle: eigener Entwurf
Abb. 6. Flußdiagramm der Anlegeplanung im Astakos-CT.
Anschließend wird geprüft, ob die Containerbrücken, die benötigte Ausrüstung, sowie das für
die Be/-Entladung des Schiffes geeignete Personal zur Verfügung stehen. Ist das nicht der
Fall, dann muß eine Neuplanung dieser Betriebsmittel erfolgen. Bei positiver
Systemmeldung, werden sowohl die Anlegestelle als auch die Betriebmittel für das
entsprechende Schiff und den gewünschten Zeitraum reserviert.
Das Ergebnis dieser Prozedur steht als neuer Eintrag in der Planungstabelle und als Vorgabe
dem Terminaloperator zur Verfügung. Der Terminaloperator kann die einzelnen
Planungsparameter solange verändern, bis das Ergebnis akzeptiert wird. Zum Schluß werden
Operative Planungsprobleme in Seehäfen 31
die Hafenbehörden (Grenzschutz, Zoll usw.) über das erwartete Ankunftsdatum des
Containerschiffes informiert.
Das beschriebene Verkehrsablaufsystem befindet sich zurzeit in der Testphase, so daß die
genannte Prozedur manuell oder semiautomatisch abläuft, d.h. das System wird lediglich zur
Visualisierung des Pierzustandes verwendet.
4.2. Be- und Entladeplanung
4.2.1. Vorstellung der Planungsprobleme beim Laden/Entladen von Containern
Die Be-/Entladeplanung (engl. stowage planning) wird überwiegend von der Schiffslinie
durchgeführt, denn um diese durchzuführen, müssen die Positionen der Container im Schiff
bekannt sein. Ziel der Ladeplanung ist, die Bewegungen (engl. moves) der Containerbrücken
zu optimieren, wobei als wichtigste Rahmenbedingung die Erhaltung der Schiffsstabilität gilt.
Das Planungsergebnis wird per EDV an das Containerterminal gesendet und liegt dem
Terminaloperator als Vorgabe und beim Ladeprozess vor. Abb. 7 zeigt die grobe Struktur
eines Ladeplans mit Hilfe eines horizontalen und vertikalen Querschnittes an einem typischen
Containerschiff. Jeder Container nimmt eine spezifische Position innerhalb des Schiffes, die
durch drei Zahlen exakt bestimmt wird: Laderaumabteil (engl. bay), Lage (engl. tier) und
Reihe (engl. row). Dabei bilden zwei Laderaumabteile einen Laderaum.
Container werden in Klassen nach Länge, Art, Gewicht, Sicherheitsniveau und Zielhafen
unterteilt. Containerklassen mit speziellen Attributen gehören zu spezifischen Stellen im
Schiff, sogenannte Slots. Mit Hilfe dieser Leitlinien, kann der Terminaloperator, in
Zusammenarbeit mit den Schiffsoffizieren, in Echtzeit über die Be-/Entladung der einzelnen
Container entscheiden.
Bei der Planung sind verschiedene Optimierungsziele möglich:
a. Maximierung der Produktivität der Containerbrücken.
b. Minimierung der Umstapler-Bewegungen (engl. Reshuffles)
Umstapeln passiert, wenn unnötige Containerbewegungen stattfinden, d.h. wenn ein
Container erreicht werden muß, der nicht die oberste Position im Containerstapel besetzt. In
diesem Fall müssen die darüber liegende Container zuerst bewegt werden. Solche,
unproduktive, Containerbewegungen kosten Zeit und verlangsamen den Beladungprozess.
Außerdem wird dies in erhöhten Kosten übersetzt, da in den meisten Containerterminals per
Containerbewegungen abgerechnet wird.
Operative Planungsprobleme in Seehäfen 32
Quelle: WILSON u.a.(2001, S. 138), modifizierte Darstellung Abb. 7. Containerladeplan.
Der Prozess der Be-/Entladeplanung kann unter bestimmten Voraussetzungen optimiert werden:
• Sämtliche Container sind bereits im Yard positioniert,
• Sämtliche Containerdaten sind bekannt,
• Der Ladeplan des ankommenden Schiffes liegt vor.
Die Optimierung der Be-/Entladeplanung hängt direkt mit der Minimierung der Umstapler-
Bewegungen zusammen und kann zu einer Zeit stattfinden, wenn die Auslastung der
Betriebsmittel im Terminal (Transporter, Kräne) gering ist. Alternativ ist für die Schiffslinien
mit exakt bekanntem Zeitplan auch möglich, die Exportcontainer am entsprechenden Pier in
optimierter Reihenfolge zu puffern, um dadurch die Ladezeiten zu minimieren. Im täglichen
Terminalbetrieb jedoch findet der Be-/Entladungsprozess selten im Voraus, d.h. offline, statt.
Der Terminaloperator konfrontiert sich mit einer ständig wechselnden Situation.
Operative Planungsprobleme in Seehäfen 33
In Containerterminals ohne Ent-/Ladezonen (engl. buffers), kann die hohe Produktivität der
Containerbrücken nur gewährleistet werden, wenn die Container in einer nach dem Ladeplan
gewünschten Reihenfolge von den Transportern am Pier geliefert werden, d.h. die
Ladesequenz muß mit der Liefersequenz übereinstimmen. Ein solch hoher Grad an
Synchronisation zwischen Containerbrücken und horizontalen Transportmitteln ist selten
gegeben. Dadurch entstehen Verzögerungen und Wartezeiten, die die Kranproduktivität
senken und die Andockzeiten der Schiffe erhöhen können.
Es gibt viele Gründe für die oft mangelnde Synchronisation zwischen Containerbrücken und
horizontalen Transportmitteln, z.B.:
• Umstapler-Bewegungen,
• Verteilung der Container im Yard (verschiedene Transportdistanzen),
• Spezialausrüstung oder –handling,
• Fähigkeit der Transporter- /Kranfahrer,
• Technische Defekte oder unvorhergesehene operative Störungen.
Solche Effekte können den Ladeprozess stören und die Ladesequenz wenig oder erheblich
ändern. Aus diesem Grund können Transportzeiten nicht exakt kalkuliert werden, selbst wenn
Fahrerlose Transportfahrzeuge (AGVs) eingesetzt werden.
Aus obigen Gründen berechnen moderne Informationssysteme die Ladesequenz nicht im
Voraus, sondern führen die Planungsberechnungen in Echtzeit durch. Der von der Schiffslinie
entwickelte Ladeplan fungiert dabei als Vorgabe und Entscheidungshilfe. Nach der Ankunft
eines Containers am Pier wird ihm ein entsprechender Slot auf dem Schiff zugewiesen. Unter
Umständen kann sich die Containereihenfolge ändern, um z.B. einen schweren Container
zuvor im Schiff zu platzieren.
Dabei kooperieren die Schiffsoffiziere eng mit dem Terminaloperator und das jeweilige CT-
Personal. Daraus folgt, daß der endgültige Ladeplan erst feststeht, wenn alle Container im
Schiff beladen sind. Kooperation zwischen CT-Personal und Schiffsoffizieren ist wichtig, um
sicherzustellen, daß zu jeder Zeit und bei jeder Kranbewegung, das Containerschiff stabil im
Wasser liegt. Aus diesem Grund müssen schwere Container wenn möglich weit unten gestaut
werden, leichtere Container werden auf höheren Lagen positioniert.
Beim Ladeprozess muß mit den Containern begonnen werden, deren Bestimmungsort der
letzte Hafen auf der Route ist. Diese Container werden tief nach unten im Schiff positioniert.
Operative Planungsprobleme in Seehäfen 34
Tab. 13. Literaturübersicht für die Be-/Entladeplanung.
Autor (Jahr) Algorithmen/Methoden Optimierungsziel Bemerkungen AMBROSINO und SCIOMACHEN (2003)
Binäre Lineare Programmierung
Integrierte Ansicht des Exportcontainerflusses und des Logistischen Prozesses
“pre-marshalling” und “sort and store” Strategien
AVRIEL u.a. (1998)
-Binäre Lineare Programmierung - Heuristisches Verfahren “Suspensory Heuristic“
Minimierung der Umstapler-Bewegungen (engl. shifts)
Betrachtet lediglich eine simplifizierte Version des Planungproblems
AVRIEL u.a. (2000)
“coloring of circle graphs” Problem
Minimierung der Verlagerungskosten
Betrachtung des Verlagerungsproblems (engl. shift problem)
BISCHOFF (2006)
Heuristisches Verfahren “construction heuristic” innerhalb eines Suchalgorithmus
Parameteroptimierung
-Verwendung einfacher Aufstellungsregeln -Übertrifft andere Ansätze
DUBROVSKY u.a. (2002)
Genetischer Algorithmus
Minimierung der Umstapeloperationen
Lösung des allgemeinen Planungsproblems
GIEMSCH und JELLINGHAUS (2003)
Mixed-Integer-Programmierung
Minimierung der Umstapeloperationen
Viele Randbedingungen
IMAI u.a. (2002)
Lineare und Integer Programmierung
Minimierung der Umstapeloperationen
-LOLO Containerschiffe -1 Schiff/Containerstapel
KALCZYNSKI und DABROWSKI (2004)
-Agent-basierte Heuristik -Verteilter Suchalgorithmus
-Minimierung der Transportkosten -Fristeneinhaltung
Lösung des “Knapsack Multicontainer” Problems
KANG und KIM (2002)
Heuristik basiert auf: - Transportation Simplex Methode -Baumsuch-Algorithmus
- Zeitminimierung für Kranbewegungen - Einhaltung der Schiffsstabilität
Problemunterteilung und Lösung der Subprobleme
KIM und PARK (2004)
- Mixed-Integer Programmierung - Heuristischer “branch & bound” Suchalgorithmus
Optimierung der Containerbrücken-bewegungen
Containerbrücken-planung
KIM u.a. (2004)
“beam search” Suchalgorithmus
Maximiere Betriebseffizienz der Containerbrücken und Transportkräne
Problemunterteilung und Lösung der Subprobleme
LI und VAIRAKTARIS (2001)
Heuristischer Algorithmus
Zeitoptimierung für Be-/Entladen der Container
Rechnerische und analytische Auswertung des Algorithmus
NARASIMHAN und PALEKAR (2002)
- Integer Programmierung - Heuristische “Branch & bound” Methode
Zeitminimierung bei der Schiffsbeladung
Effektive Heuristik für größere Probleme
WILSON und ROACH (2000)
Heuristische Methodologie
Gute Lösungen in akzeptablen Rechenzeiten
Problemunterteilung und Lösung der Subprobleme
WILSON u.a. (2001)
Heuristik, Tabu-Suche
Gute Lösungen in akzeptablen Rechenzeiten
Optimale Container-positionierung im Schiffsladeraum
Quelle: eigener Entwurf
Operative Planungsprobleme in Seehäfen 35
Wenn Pufferzonen verwendet werden, müssen sich diese Container in den höheren Lagen im
Stapel befinden. Dadurch wird unnötiges Umstapeln vermieden.
Die technischen Daten der Containerbrücken spielen bei der Be/-Entladeplanung auch eine
wichtige Rolle. Die Allokation der Containerbrücken an die Schiffe bzw. Schiffssektionen ist
bereits in Kap. 4.1 erörtert worden. Je nach Schiffsgröße und Containerklasse werden
verschiedene Krantypen verwendet. Deren Geschwindigkeit, Auslastung und Durchsatz trägt
maßgeblich zur Einhaltung der von der Be/-Entladeplanung vorgegebenen Ziele.
Tab. 13 enthält fünfzehn (15) der neuesten Veröffentlichungen, die das operative
Planungsproblem des Be/-Entladens von Container von/aus einem Schiff diskutieren. Lineare
und Mixed-Integer Programmierung (MIP) wird zur Modellierung verwendet. Heuristische
und metaheuristische Verfahren werden überwiegend zur Problemlösung eingesetzt. Die Güte
dieser Methoden wird auch rechnerisch anhand von Beispielen (engl. case studies) getestet,
wobei Lösungen mit Rechenzeiten in der Größenordnung von wenigen Minuten als
akzeptabel angesehen werden. Dabei versuchen die Autoren die Umstapler-Bewegungen, die
Transportkosten oder die Servicezeit des Schiffes zu minimieren.
4.2.2. Be- und Entladeplanung im Astakos Containerterminal
Im Astakos Seehafen wird zwischen Be- und Entladeplanung unterschieden. Ein reines Be-
oder Entladen eines Containerschiffes gibt es jedoch selten. Oft werden an einem Schiff beide
Operationen hintereinander oder gleichzeitig durchgeführt.
a. Verladen eines leeren Schiffs
Es ist bereits erwähnt worden, daß die Schiffslinie die Liste der Container, die auf dem Schiff
beladen werden sollen, an das Containerterminal sendet. Diese Liste ist oft unvollständig,
kann Fehler enthalten bzw. verschiedene Daten können sich ändern. Im Astakos werden
Pufferzonen möglichst in der Nähe der anzudockenden Schiffe verwendet, um den
Ladeprozess der Container zu beschleunigen und die Ladezeit zu minimieren.
In einer Vorbereitungsphase, wenn gerade die Betriebsmittelauslastung im Terminal nicht
allzu hoch ist, kann der Terminaloperator die Container vom Yard in die Pufferzone
transportieren lassen. Diese werden nach dem LIFO Prinzip angeordnet, d.h. schwere
Container werden hoch gestapelt, damit sie später zuerst im Schiff platziert werden und
dessen Stabilität im Wasser erhöhen. Dabei verfolgt man das Ziel, die Ladezeiten zu
minimieren. Es muß jedoch darauf aufmerksam gemacht werden, daß diese Methode einen
Umladevorgang mehr pro Container verursacht und somit zu höheren Gesamtkosten führt.
Operative Planungsprobleme in Seehäfen 36
Bei der Verladung der Container arbeitet das CT-Personal mit den Schiffsoffizieren
zusammen. Die Schiffsoffiziere haben dabei das Endwort und tragen die Verantwortung für
die endgültige Position eines Containers im Schiff. Beide Seiten verfügen über einen
Schiffsladeplan, wobei die Slotpositionen nach Containerklassen belegt werden. Wenn der
Ladeplan rechtzeitig vor dem eigentlichen Ladeprozess von der Schiffslinie durchgegeben
wird und sämtliche Daten der zu beladenen Container vorliegen, dann ist die elektronische
Plattform des Hafens in der Lage, einen Ladeplan zu berechnen, wobei die Container optimal
in der Pufferzone sortiert sind.
b. Entladen eines vollbeladenen Schiffes
Auch im Falle eines vollbeladenen Schiffes, sendet die Schiffslinie im Voraus an das
Containerterminal eine Liste mit den Containerdaten. Der Belegungsplan steht fest und jede
Containerposition im Schiff ist bekannt. Die Optimierung ist bereits von der Schifflinie bzw.
im letzten angefahrenen Hafenterminal durchgeführt worden. Wenn ein Containerschiff in
Astakos anlegt, werden die Container entladen und je nach Zielrichtung und -ort entsprechend
gehandelt. Beim Entladevorgang bestimmen die Schiffsoffiziere die Entladesequenz und
tragen die Verantwortung dafür, daß das Schiff zu jederzeit stabil im Wasser ist. Container
können per Feederschiffe auf dem Seeweg oder per LKWs auf dem Landesweg weitergeleitet
werden. Wenn Container innerhalb kurzer Zeit auf Feederschiffe weiter transportiert werden,
werden sie in die entsprechenden Pufferzonen am Pier geleitet und geordnet. Ansonsten
werden Container zum Yard transportiert und nach den Prozedur in Kap. 4.2.2 gestapelt.
Alternativ, werden Container zum CFS transportiert und entleert.
c. Be-/Entladen eines Schiffs
Im Normalfall werden an einem Containerschiff sowohl Lade- als auch Entladeoperationen
durchgeführt, wobei oft zuerst das Entladen des Schiffes stattfindet. Wenn zwei
Containerbrücken gleichzeitig am einen Schiff operieren, können Lade- und
Entladeoperationen gleichzeitig durchgeführt werden. Auch hier trägt die Schiffslinie die
Hauptverantwortung für die Bestimmung der Jobsequenzen. In diesem Mischfall werden
beide vorige Prozesse kombiniert, wobei man aus der Praxis festgestellt hat, daß wenig
Optimierungsraum hinsichtlich Servicezeitminimierung oder Kostenminimierung gegeben ist.
Optimierung kann dadurch erzielt werden, wenn man Container geeignet (nach LIFO) puffert
und das nur dann, wenn die entsprechenden Containerdaten zur Verfügung stehen. Das
Flußdiagramm in Abb. 8 zeigt die wichtigsten Schritte des Entladevorgangs im Astakos
Operative Planungsprobleme in Seehäfen 37
Containerterminal. Die Schiffs- und Containerdaten werden von der entsprechenden
Softwarekomponente verarbeitet und ein Entladeplan wird erstellt.
Quelle: eigener Entwurf
Abb. 8. Entladevorgang im Astakos-CT.
Der Plan steht dem Terminaloperator und dem Betriebspersonal im Terminal als
Entscheidungshilfe zur Verfügung. Die Schiffslinie (Schiffskapitän und -offiziere) wird
immer bei der Wahl des zu entladenden Containers konsultiert. Der eigentliche
Entladevorgang beginnt nur, wenn beide Seiten ein positives Signal geben. Im Gegenfall
ändert man den Entladeplan und wählt den Container, der am nächsten auf der Liste steht.
Operative Planungsprobleme in Seehäfen 38
4.3. Containertransport vom Schiff zum Stapel und umgekehrt
4.3.1. Vorstellung der Planungsprobleme beim Containertransport
Der Containertransport besteht aus zwei Komponenten. In dieser Arbeit werden diese als
primärer, d.h. vom Pier zum Yard oder umgekehrt, und sekundärer Containertransport, d.h.
vom Yard zum LKW/Zug oder umgekehrt, bezeichnet.
Der Primärtransport wird oft hinsichtlich der Beladezeiten optimiert. Das bedeutet, daß der
Transport auf die Kranoperation angepasst werden muß (siehe Kap. 4.2.1). Ein allgemeines
Ziel dabei ist, die Produktivität der Containerbrücken zu erhöhen. Produktivität hängt nicht
nur mit den technischen Daten der Containerbrücken zusammen. In der Praxis stellt man
einen geringeren Durchsatz fest. Verantwortlich dafür sind Umstapler-Bewegungen, operative
Störungen, Staus beim horizontalen Transport usw.
Quelle: eigener Entwurf
Abb. 9. Strategien für den Containertransport.
Produktivität läßt sich nicht unbedingt durch den Einsatz von mehr Transportmitteln erhöhen.
Laut STEENKEN u.a. (2004, S. 26) steigt die Wahrscheinlichkeit von Engpässen beim Einsatz
der Containerbrücken sogar überproportional mit der Zahl der Transporter oder deren
Geschwindigkeit. Es gibt zwei grundlegende Strategien, um die Containerbrücken zu
versorgen, siehe auch Abb. 9:
Operative Planungsprobleme in Seehäfen 39
a. Einfache Allokation Im einfachsten Fall bedienen Transporter eine einzige Containerbrücke und transportieren
entweder Importcontainer vom Pier zum Yard, oder Exportcontainer vom Yard zur
Containerbrücke. Der Importcontainertransport läßt sich nicht weiter optimieren. Leerfahrten
sind hier unumgänglich. Die entsprechende Optimierung hat bereits bei der Auswahl der
geeigneten Yardposition stattgefunden (siehe auch Kap. 4.4). Der Exporttransport hat jedoch
Optimierungspotential. Im Allgemeinen, wie bereits in Kap. 4.2.1 diskutiert, ist die
Lieferreihenfolge der Container nicht mit der Ladesequenz identisch. Der Prozess läßt sich
insofern optimieren, wenn es gelingt, die Transportplanung dem Ladeplan anzupassen. Mit
anderen Worten, die Reihenfolge der Transportaufträge wird ständig überwacht und bei
Bedarf verändert, so daß der Ladeplan einbehaltet werden kann.
b. Poolbetrieb Komplizierter ist der Fall, wenn Transporter mehrere Containerbrücken versorgen. Diese
können sich im Lade- oder Entladezyklus befinden. Dieser Betriebsmodus ist komplexer und
umfasst Containertransporte von mehreren Schiffen zum Yard und umgekehrt. In diesem Fall
kann es keine feste Allokation von Transportern zu bestimmten Containerbrücken geben.
Transporter operieren im sogenannten „Poolbetrieb“ und bedienen sowohl Lade- als auch
Entladevorgänge der Containerbrücken. Diese Methode ermöglicht es Leerfahrten erheblich
zu reduzieren, ist jedoch wegen der höheren Komplexität schwieriger zu managen.
Die Praxis größerer Containerterminals zeigt, daß fahrerlose Transportfahrzeuge immer im
Poolbetrieb eingesetzt werden, während bemannte Transporter (LKWs, Greifstapler usw.) an
einem Kran fest zugeordnet werden. Aus obiger Beschreibung wird deutlich, daß die
Containertransportplanung in der Regel dynamisch ist. Jegliche Optimierung muß in Echtzeit
erfolgen, da Unregelmäßigkeiten während der Lade-/Entladevorgänge auf der Schiffsseite
jederzeit zu abrupten Veränderungen der geplanten Containerreihenfolge führen können.
Typische Probleme dieser Art sind:
• Unterbrechung des stetigen Brückenbetriebs (operative Probleme, technische Defekte)
• Änderung der Containerreihenfolge (Schiffsstabilität, Verzögerungen beim
horizontalen Transport, Staus usw.)
Bei den Optimierungsversuchen verfolgt man ein zweifaches Ziel: einerseits die
Transportzeiten zu minimieren und andererseits die geplante Reihenfolge der Container beim
Lade/-Entladevorgang einzuhalten, so daß insgesamt die Servicezeit der Schiffe verringert
wird.
Operative Planungsprobleme in Seehäfen 40
Tab. 14. Literaturübersicht für den Containertransport.
Autor (Jahr) Algorithmen/Methoden Optimierungsziel Bemerkungen BISH u.a. (2001)
Heuristischer Algorithmus
Minimierung der Schiffsentladezeit
Transportmittelplanung
BISH (2003)
Heuristische Methode “TLS heuristic”
Minimierung der Servicezeit von Containerschiffen
Einfach implementierter Algorithmus
CHOO (2006)
-“large-scale linear interior point” Methoden -Ein Schiff: Heuristik, “branch & price” Methode - Mehrere Schiffe: Lagrange Relaxation, “branch-and-price” und Heuristik
Minimierung der Abfertigungszeit
Bestimmung der Reihenfolge des Be-/Entladens für die Containerbrücke
GAMBARDELLA u.a. (2001)
-Lokale Suchmethoden -Tabu-Suche - Simulation diskreter Ereignisse
Optimierte Betriebsmittelallokation und Reihenfolge des Be-/Entladens
Simulation zeigte akzeptable Lösungen
GRUNOW u.a. (2004)
- Heuristischer Algorithmus - Flexible Prioritätsregeln - MILP Modell
Qualität der Lösung und minimaler Rechenzeit
AGV-Anwendung in großen CT
HAEFNER und BIESCHKE (1998)
Technologieüberblick Optimierung der Effizienz und Produktivität der Transportsysteme
Analyse intelligenter Transportsysteme und moderner ICT
KIM und KIM (1999)
Mixed Integer Programmierung (MIP)
Minimierung der Gesamtförderzeit der Kräne
Eingeschränkte Lösung des Containertransport-problems
KIM und KIM (2003)
Heuristik: Genetischer Algorithmus, “Beam Search” Algorithmus
Minimierung der Containerhandlingzeit im Yard
Beide Algorithmen liefern nahezu optimale Ergebnisse für kleinere Probleme
KOO u.a. (2004)
Heuristischer Tabu-Suche- Algorithmus
Minimierung der Flottengröße
Effizientes Flottenmanagement
LIU u.a. (2000)
- Multiple-Attribute- Entscheidungsmethode - Simulation
Verbesserte Effizienz der Yard-Operationen
Vergleich zwischen AGVs und Förderfahrzeugen mit Linearantrieben
NISHIMURA u.a. (2005)
Heuristischer Algorithmus
Produktivitätssteigerung im Terminal Kosten- und Zeiteinsparung
Dynamische Allokationsregeln von Fahrzeugen zu Containerbrücken
STEENKEN (2003)
-Heuristik: “Best Insertion” - Spezifische Algorithmen
Produktivitätserhöhung der Portalstapler
Just-in-time Lieferung Kombination von Import/Export Bewegungen
VAN DER MEER (2000)
- Last- und Zeitbasierte Regeln - Modifizierte First-Come- First-Served Strategie
Hohe Effizienz des Transportsystems
Steuerung von Transport-systemen
Quelle: eigener Entwurf
Operative Planungsprobleme in Seehäfen 41
Tab. 14 bietet eine Literaturübersicht aus dem Bereich des in-situ Containertransports. Damit
ist der Containertransport innerhalb des Hafengebiets gemeint. Auch bei diesem operativen
Planungsproblem verwendet die Mehrheit der aufgelisteten Autoren heuristische Algorithmen
zur Problemlösung. Dabei verfolgen die Autoren verschiedene Optimierungziele. Die
wichtigsten davon sind: Minimierung der Servicezeit der Schiffe, Effizienz des
Transportsystems, Minimierung der Förderzeiten der Containerbrücken u.a.
4.3.2. Horizontaler Containertransport im Astakos Containerterminal
Der Containerterminal im Hafen von NAVIPE Astakos befindet sich im
Entwicklungsstadium. Viele der verwendeten Systeme und Komponenten sind entweder in
der Bestellungs- oder in der Testphase. Des Weiteren sind bis zum heutigen Standpunkt
(Februar 2008) keine festen Lieferungsverträge mit Schiffslinien abgeschlossen worden.
Insofern kann die herausgearbeitete strategische Planung für den Hafen keine vollständige
Anwendung finden. Gleichzeitig kann die entwickelte operative Planung nicht komplett
umgesetzt werden, da die Auslastung des Terminals noch relativ gering ist. Aus diesen
Gründen ist eine spezielle Planung für den horizontalen Containertransport noch nicht im
Einsatz. Sobald die CT-Auslastung gestiegen ist, wird man auch hier das Prinzip der
einfachen Allokation aus Kap. 4.3.1.a anwenden. Dabei bedienen Transporter eine einzige
Containerbrücke.
Es gibt Haupttransportrouten im Astakos Terminal, siehe auch Abb. 4:
a. vom Pier zum Yard und umgekehrt
b. vom Pier zum Umladeplatz und umgekehrt
c. vom Pier zum CFS
Der Umladeplatz ist ein Teil des Yards und dient als Pufferzone, um die Verladung der
Feeder zu beschleunigen. In Astakos werden die Container auf LKWs (engl. van carriers
oder chassis) transportiert. Wenn die Transportdistanzen hinreichend klein sind, werden
alternativ Greifstapler (engl. reach stacker) verwendet. Insgesamt operieren 27 LKW-
Transporter und 7 Greifstapler. Bei der Wahl des Transportsystems wurden die CT-
Auslastung und die Transportkosten berücksichtigt. Die Preise der technischen Ausrüstung
sind im Falle der LKW-Transporte niedrig. Gleichzeitig sind die Anforderungen an Fahrer
und CT-Personal relativ gering (einfache Handhabung, kleiner Wartungsaufwand) im
Vergleich zu Portalstapler (engl. straddle carrier). Aufgrund der z.Z. niedrigen Auslastung
und der verhältnismäßig kleinen Größe des Containerterminals, gibt es in Astakos noch keine
Pläne für die Einführung eines AGV-Systems.
Operative Planungsprobleme in Seehäfen 42
4.4. Lagerung und Stapeln von Container
4.4.1. Vorstellung der Planungsprobleme des Container-Handlings
Die Zahl der umgeschlagenen Container wächst jährlich mit ca. 10%. Daraus folgt
unmittelbar, daß immer mehr Container innerhalb der Containerterminals verwaltet werden.
Während jedoch die Containerzahl immer weiter steigt, kann in der Regel der verfügbare
Lagerplatz (Yard) nicht entsprechend vergrößert werden. Aus diesem Grund hat die Studie
und Entwicklung von Lagerungsprozessen unter den fünf vorgestellten Betriebsoperationen
stark an Bedeutung gewonnen.
Im Allgemeinen werden Container in Blöcken oder Reihen auf dem Yard abgestellt und
gestapelt. Die exakte Position eines Containers im Terminal wird durch den Namen des
Containerterminals, die Block- oder Reihennummer, und drei weitere Zahlen (x, y, z), welche
die Position des Containers im dreidimensionalen Stapel darstellen, bestimmt. Container
können nicht beliebig hoch gestapelt werden. Abb. 10 zeigt die Skizze eines typischen Yards.
Die Container sind in Blöcken gestapelt und werden durch LKWs und RTG/RMG-Kräne in
Position gebracht.
Quelle: KIM u.a.(2004, S. 94), modifizierte Darstellung Abb. 10. Skizze eines typischen Yards (Draufblick). Die Zahl der Containerlagen wird durch deren maximales Gewicht und die verfügbare
Ausrüstung (Reichweite von Greifstapler, Portalstapler, Kräne) begrenzt. Der Yard wird oft in
verschiedenen Bereichen geteilt, gewöhnlich Bereiche für Import- und Exportcontainer,
Operative Planungsprobleme in Seehäfen 43
Kühlcontainer, Container mit gefährlichem Inhalt, Leercontainer usw. Ein
Lagerplanungssystem muß entscheiden welchen Platz ein Container innerhalb des Yards
einnimmt, wobei jeder Slot nicht direkt zugänglich ist. Umstapler sind oft notwendig, um
einen Container in seine festgelegte Position zu bringen. Bei diesen, unproduktiven,
Bewegungen wird kostbare Zeit, eine der wichtigsten CT-Resourcen überhaupt, verbraucht.
Daten und Informationen über Schiffe und Container sind wichtig für eine gute
Lagerungsentscheidung. Der wichtigste Grund warum Umstapler häufig passieren sind
fehlende oder falsche Containerdaten. STEENKEN u.a. (2004, S. 22f.) gibt an, daß nur etwa 30
bis 40% der Exportcontainer- und 10 bis 15% der Importcontainerdaten fehlerfrei sind. Also
müssen Lagerungsentscheidungen oft auf Basis geringer oder fehlender Information getroffen
werden.
Pufferzonen am entsprechenden Pier werden errichtet, wenn die Minimierung der Beladezeit
eines Schiffes erwünscht ist. Innerhalb dieser Zonen stapelt man die Container nach dem
LIFO-Prinzip, das bereits in Kap. 4.2.2.a erläutert wurde. Der Gebrauch von Puffern kann
zwar die Zeit zum Beladen eines Schiffes minimieren, verursacht jedoch doppelt so viele
Containerumschlagvorgänge, zusätzlichen Transportaufwand im Yard, der zu Staus und
Verzögerungen führen kann und ist deshalb Kostenintensiv. Hoch ausgelastete
Containerterminals versuchen deswegen das Vorstapeln zu vermeiden, indem sie die
Container bereits auf dem Yard optimal abstellen. Es gibt grundsätzlich zwei Strategien, um
die Lagerplanung in einem Containerterminalyard durchzuführen.
a. „Yard zu Schiff“ Allokation
Die einfachste Strategie für ein Lagerplanungsystem ist die Allokation eines Yard-Bereichs
zu einem bestimmten Schiff. Die Größe des reservierten Bereichs hängt mit der Anzahl der
entsprechenden Im-/Export Container zusammen. Dieser Bereich kann in Import- und
Exportbereich unterteilt werden, wobei der Exportbereich weiter nach Zielhafen,
Gewichtsklasse usw. geteilt werden kann. Oft werden Container gleichen Typs im selben
Block gelagert. Dabei werden schwere Container höher gestapelt (siehe Kap. 4.2.2.a).
Für die Importcontainer wird eine entsprechend dimensionierte Fläche reserviert. Diese
Fläche kann weiter in Bereichen nach den existierenden Transportmodusoptionen unterteilt
werden. Alternativ kann man auf dem Yard einfach die Container nach Ankunftsdatum
sortieren.
Operative Planungsprobleme in Seehäfen 44
Lagerplanung muß in Echtzeit durchgeführt werden, da in der Regel die notwendigen Daten
nicht verfügbar sind, um korrekte Lagerungsentscheidungen zu treffen. Diese Strategie
verbraucht oft unnötig viel Lagerfläche und führt zu einer hohen Anzahl von Umstaplern. Sie
wird in Fällen verwendet, wenn die Yardkonfiguration darauf abgestimmt ist bzw. der
Containerfluß im Terminal mit hinreichender Genauigkeit vorhergesagt werden kann.
b. „Yard zu Pier“ Allokation
Eine alternative Lagerungsstrategie besteht in der Kopplung von Yard-Bereichen zu
Andockstellen und nicht mehr zu bestimmten Schiffen. Ein Schiff wird nach Kap. 4.1 ins
System registriert und eine geeignete Andockstelle wird gewählt. Gleichzeitig wird eine
entsprechend dimensionierte Fläche im Yard reserviert. Innerhalb dieser Fläche werden
Container nach verschiedenen Kategorien (Schiffsname, Zielhafen, Gewichtsklasse usw.) in
Blöcken oder Reihen gestapelt. Die Bestimmung einer exakten Containerposition im Yard ist
dadurch nicht mehr notwendig, d.h. Containers aus einem bestimmten Schiff werden zufällig
im entsprechenden Yard-Bereich gelagert. Daraus ergibt sich eine höhere Auslastung des
Lagers bzw. einen höhere Kapazität. Schnellere Schiffsladezeiten sind durch die niedrigere
Anzahl von Umstaplern und geordnetes Vorstapeln möglich.
Um die Transportdistanzen zu minimieren, achtet eine spezielle Software darauf, die
Exportcontainer möglichst nah am entsprechenden Pier zu lagern. Die technischen Daten der
verfügbaren Ausrüstung sowohl für den Horizontaltransport (van carriers, chassis) als auch
für den Vertikaltransport (Portalkräne, Greifstapler, RTGs, RMGs) müssen genau bekannt
sein, so daß diese mit maximaler Effizienz und Auslastung eingesetzt werden kann. Dabei ist
besonders wichtig, die zur Verfügung stehenden Betriebsmittel geschickt miteinander zu
kombinieren, um Wartezeiten und Engpässen beim Transport zu verringen.
Ziel der Optimierungsversuche bei der Containerlagerung ist die Minimierung der Umstapler
und die Maximierung der Speicherkapazität des Yards. Lagerplanungssysteme müssen ihre
Berechnungen auf Echtzeitbasis durchführen, um sich ständig auf den Bedingungen auf dem
Yard anzupassen. Tab. 15 listet fünfzehn (15) relevante Veröffentlichungen aus der Literatur
zum Thema Containerlagerung und Yard-Planung. Die Komplexität dieser Probleme wird aus
den unterschiedlichen Optimierungszielen deutlich. Verschiedene Programmierkonzepte
werden zur Problemlösung verwendet, darunter Integer Programmierung, Dynamische
Programmierung, Mixed-Integer-Lineare Programmierung u.a. Für die Lösung des
Planungsproblems werden überwiegend (meta)-heuristische Algorithmen eingesetzt.
Operative Planungsprobleme in Seehäfen 45
Tab. 15. Literaturüberblick für Containerlagerung und -stapeln.
Autor (Jahr) Algorithmen/Methoden Optimierungsziel Bemerkungen BOHRER (2005)
- Integer Programmierung. - Heuristische Prozeduren
Effizienzsteigerung des Containerflusses
Planung des RMG und RTG Betriebs
BONTEMPI u.a. (1997)
- Genetische Algorithmen - Taboo-Suche - Dynamische Programmierung
Entwicklung effizienter Strategien für Lagerung und Betriebsmittelallokation
Simulationsmethoden für ein Entscheidungs-unterstützungssystem
BOROS u.a. (2007)
Mixed-Integer Programmierungsbasierte Heuristic
Optimierung der Zykluszeit für die Entfernung der Leercontainer
Bestimmung der Yard-Kapazität
CHEN (1999)
- “pre-marshalling”, - “sort and store” Strategien
Minimierung der unproduktiven Bewegungen
Studie der Operationen im Yard und Lagerungs-strategien
CHU und HUANG (2005)
Entwicklung von Gleichungen
Verbesserte CT-Planung Containerhandling- Technologien, CT Expansion
CHUNG u.a. (2002)
-Mixed-Integer-Lineare Programmierung -Lagrange Dekomposition -“Successive piecewise- linear” Approximations- Methode
Minimierung der unerledigten Arbeiten am Ende eines Zeitabschnittes
Interblock Kraneinsatzproblem Methoden effizient für große Probleme
KHOSHNEVIS und ASEF-VASIRI (2000)
Simulation eines 3D CT Modells
Durchsatzverbesserung Hohe Platz- und Betriebsmittelauslastung
Automatisierungstechnologien für Containerhandling und -Lagerung
KIM und KIM (2002)
Kostenmodelle: - Deterministisches Modell - Stochastisches Modell
Optimale Lagergröße und Krananzahl Kostenminimierung für CT und Kunde
Präsentation verschiedener Kostenmodelle
KIM und PARK (2003)
-Mixed-Integer-Lineare Programmierung -Heuristische Algorithmen - Sub-Gradienten Methode
Effiziente Platzauslastung
Lagerplatzallokation für Exportcontainer
KIM u.a. (2003)
-Ablaufregeln -Dynamische Programmierung, -First-come-first-served -Nearest-truck-first-served
Service-Kosten-minimierung der ankommenden LKWs
Betrachtung eines einzigen Yard-Krans
LINN u.a. (2003)
Mixed Integer Programmierung (MIP)
Optimale RTG Auslastung
Entwicklung eines RTG Anwendungsmodells
NG (2005)
-Integer Programmierung -Dynamische Programmierung
Gesamtwartezeit-minimierung für LKWs
- Multiple-Kran-Planung - Inter-Kran Interferenzen
TRANBERG (2005)
-MIP -Last-in first-out Prinzip
Minimierung der gesamten Handlingzeit
Modellierung und Validierung
ZHANG u.a. (2002)
-Mixed-Integer Programmierung (MIP) -Lagrange Relaxation
-Arbeitslast minimieren -Gute Lösungen -Kurze Rechenzeit
Dynamischer Einsatz von RTGs
ZHANG u.a. (2003)
Mathematisches Programmierungsmodell “rolling-horizon”-Ansatz
Distanzminimierung zwischen Yard und Anlegestelle
Betrachtung des Platzallokationsproblems in CT
Quelle: eigener Entwurf
Operative Planungsprobleme in Seehäfen 46
4.4.2. Stapeln und Lagerung von Container im Astakos Containerterminal
Die elektronische Plattform des Astakos Containerterminals ist entwickelt worden, um eine
automatische und optimierte Containerlagerung durchzuführen. Die „Yard zu Pier“
Allokationsstrategie aus Kap. 4.4.1.a wurde ausgewählt, um schnellere Lade-/Entladezeiten
zu erzielen, wobei oft zusätzliche Pufferzonen in der Nähe der Schiffe verwendet werden.
Beim regulären Betrieb wird das System in der Lage sein, Distanz- und
Transportzeitenminimierung durchzuführen. Diese Option ist jedoch z.Z. nicht aktiviert
worden, so daß die entsprechende Systemkomponente lediglich zur Visualisierung des
Yardzustandes und Lokalisierung der Containerpositionen verwendet wird.
Quelle: eigener Entwurf
Abb. 11. Containerlagerung im Astakos-CT (Importcontainer).
In Astakos-CT beginnt die Lagerungsprozedur mit der Identifikation der Containerdaten vom
Hafenpersonal (engl. tallyman). Per RF werden die Daten an den Systemserver gesendet und
Operative Planungsprobleme in Seehäfen 47
der entsprechende Eintrag wird entweder bestätigt oder aktualisiert. Gleichzeitig wird der
Containerzustand kontrolliert. Bei festgestellten Mängeln, wird der Container per LKW oder
Greifstapler zur weiteren Prüfung in ein Speziallager gebracht. Im Normalfall wird der
Container zum Transport und Lagerung freigegeben. Diese Prozedur ist für Im- und
Exportcontainer identisch. Abb. 11 stellt die Prozedur für die Importcontainer dar. Sobald das
Lagerplanungssystem von Astakos einsatzbereit ist, wird es einen heuristischen Algorithmus
verwenden, um die endgültige Position des Containers im Yard zu berechnen.
Die wichtigsten Faktoren, die das Planungsergebnis des Algorithmus beeinflussen, sind:
1. Schiffs- und Containerdaten,
2. Transportdistanz zwischen Yard und Containerbrücke,
3. Mittlere Transportgeschwindigkeit von LKWs und Greifstapler,
4. Position der Container im Containerblock,
5. Endziel des Containers.
Diese Faktoren sind gewichtet im Algorithmus enthalten, der eine möglichst optimale
Containerposition im Yard berechnet. Die Effizienz des Algorithmus ist jedoch noch nicht
getestet worden. Zurzeit werden die Container in doppelten Reihen auf dem Yard gestapelt.
Die Container werden mit LKW an der Seite der Containerreihen transportiert und mittels
Greifstapler oder RTGs (noch in Bestellung) auf Position gebracht. Diese Yardkonfiguration
ermöglicht den freien Zugang der Greifstapler zu jedem Containerstapel und minimiert die
Planungsanforderungen bei der Erstellung der Lade-/Entladesequenzen. In einem weiteren
Schritt, wenn die Auslastung des Terminals zugenommen hat, wird der Yard in Blöcken
organisiert, die mittels 13 RTGs bedient werden sollen. Die Blöcke werden maximal 42
(Länge) x 7 (Breite) x 3 (Höhe), also 882 Container, enthalten.
Die errechnete Containerposition kann sich in der Transshipment-Zone (Umladezone oder -
bereich), im Yard oder im CFS befinden. Die Container in der Transshipment-Zone werden
auf die Feeder-Schiffe umgeschlagen.
4.5. Intermodaltransport
4.5.1. Vorstellung der Planungsprobleme beim Wechsel des Transportmodus
Die Planung des Wechsels des Transportmodus, von See- auf Landtransport und umgekehrt,
ist die letzte Phase der operativen Planung in einem Containerterminal. Eine typische
Planungsstrategie ist, je nach Betriebszustand, eine bestimmte Anzahl von Transportern für
Operative Planungsprobleme in Seehäfen 48
die Umladeoperationen zu reservieren. In einer alternativen Strategie wird ein Pool von
Transportern gebildet, die in jedem Bereich des Terminalbetriebs eingesetzt werden können.
a. Umschlag auf Schienenfahrzeuge
Umschlagvorgänge bei Schienenfahrzeugen werden gewöhnlich mittels RTGs und RMGs
durchgeführt, siehe Abb. 12. Die Container werden neben den Schienen kurzzeitig gepuffert
und per Portalstapler oder LKWs zwischen Schienenbereich und Yard oder umgekehrt
transportiert. Der Be-/Entladevorgang geschieht in analoger Weise wie bei den Schiffen, siehe
auch Kap. 4.2. Auch in diesem Fall steht ein Ladeplan zur Verfügung, der vorgibt, welcher
Container auf welchem Wagon positioniert ist. Ähnlich wie bei der Ladeplanung bei Schiffen,
hängt die exakte Position des Containers im Zug vom Zielbahnhof, Containertyp und
Gewichtsklasse ab.
Quelle: eigener Entwurf
Abb. 12. Intermodaltrasport in einem Seehafen-CT.
Der Ladeplan wird am Eisenbahnunternehmen erstellt und zum Containerterminal
elektronisch oder per Fax gesendet. In der Regel werden keine genauen Positionen für die
Container errechnet. Der Ladeplan enthält lediglich Anweisungen zur Positionierung von
Containern spezifischen Typs. Der Terminaloperator prüft die Anordnung der Container im
Yard und entscheidet, mit Hilfe des Lokführers, über die Position des Containers im Zug.
Operative Planungsprobleme in Seehäfen 49
Auch hier muß die Transport- und Kranaktivität sorgfältig und in Echtzeit geregelt werden,
um Engpässe (Staus) und Wartezeiten zu vermeiden.
b. Umschlag auf Straßenfahrzeuge
Straßentransport wird mittels LKWs durchgeführt. Die LKW- und Containerdaten werden an
der Terminaleinfahrt überprüft und ins Computersystem aufgenommen oder aktualisiert. Das
Lagerplanungssystem des Terminals berechnet eine möglichst optimale Containerposition und
die LKWs fahren auf definierten Routen zum jeweiligen Be/-Entladebereich im Yard. Die
gesamte Palette der Vertikaltransportmittel wird verwendet, um den eingefahrenen Container
in den Containerblock abzustellen. Echtzeitoptimierung und dynamische Anpassung auf die
wechselnden Verkehrsbedingungen im Terminal ist gefragt. Die Optimierung umfasst die
Minimierung von Fahrtwegen und –zeiten, z.B. bei Verwendung von shortest-path-
Algorithmen, und die Verringerung von Leerfahrten.
Im Gegensatz zu den vorigen Phasen des Terminalbetriebs, existiert wenig aktuelle Literatur
zu den operativen Problemen, die beim Wechsel des Transportmodus entstehen. Eine
Übersicht liefert Tab. 16. Ein Grund dafür könnte die Ähnlichkeit des Prozesses mit der Be-
und Entladeplanung sein, siehe Kap. 4.2.1.
Tab. 16. Literaturübersicht für den kombinierten Verkehr.
Autor (Jahr) Algorithmen/Methoden Optimierungsziel Bemerkungen BERNAL (1997)
Transportkostenanalyse Hafen von Tarragona
Verbesserung des Dienstleistungsniveaus
Kostenanalyse für Bulk-Fracht
BOSTEL und DEJAX (1998)
- Binaere-Lineare-Programmierung - Heuristik
Optimierung der Containerallokation
Containerterminals fuer den Schienentransport
LINDSTAD und UTHAUG (2003)
Quantitativer Mathematischer Ansatz
Kosten- und Zeitvorteile für die Logistische Kette
Ro-Ro Technologie
NEWMAN und YANO (2000)
-Integer Programmierung -Heuristik
Minimierung der operative Kosten On-Time Lieferung
Schienentransport von Intermodalcontainern
Quelle: eigener Entwurf
4.5.2. Intermodaltransport im Astakos Containerterminal
Der Astakoshafen ist noch nicht mit dem Schienennetz verbunden. Der Zuganschluss wird
voraussichtlich im Jahre 2013 zur Verfügung stehen. Aus diesem Grund umfasst der
kombinierte Verkehr im Astakoshafen den Containerumschlag zwischen Straßen- (LKWs)
und Seetransport (Containerschiffe). Die Seekomponente des Transports wurde bereits in
Kap. 4.1.2 erläutert. In diesem Unterkapitel wird die Komponente des Landestransports im
Falle vom Astakos näher betrachtet. Je nachdem in welcher Richtung die Container
Operative Planungsprobleme in Seehäfen 50
umgeschlagen werden sollen, unterscheidet man zwischen zwei Fällen: Export- und
Importcontainer (siehe auch Tab. 4).
a. Exportcontainer
Die Prozedur für die Behandlung der Exportcontainer im Astakos-CT wird als Flußdiagramm
in Abb. 13a dargestellt und beschreibt die Schritte, die der Ankunft eines mit Container
beladenen LKWs folgen. Nachdem die Ankunft registriert ist, wird ein Systemeintrag
gemacht, der die Fahrer-, Fahrzeug- und Containerdaten enthält. Nach der Abwicklung der
erforderlichen Formalitäten, d.h. die Dokumentenabfertigung mit den Hafenbehörden und der
Hafengesellschaft, passiert der LKW das Hafentor, wo die erste Sicherheitsprüfung
durchgeführt wird. Ein drahtloses Telekommunikationssystem (RFID, Radio Frequency
Identification) wird verwendet, um die Daten elektronisch aufzunehmen.
Der LKW fährt auf einem definierten Weg zum Containerterminal, wo seine Daten erneut
elektronisch geprüft werden und der Containerzustand kontrolliert wird. Diese doppelte
Prüfung stellt sicher einen Nachteil dar und führt zu Verzögerungen beim Entladeprozess.
Erst nach der zweiten Kontrolle und den Eingang ins Terminal generiert das System einen
sogenannten Auftrag (engl. task), d.h. einen Prozess, um den Container auf dem Yard
anzuordnen. Das System errechnet gleichzeitig, anhand der vorhandenen Daten, die
bestmögliche Lagerungsposition und reserviert die notwendigen Betriebsmittel (Personal,
Greifstapler, RTG usw.), um die Positionierung vorzunehmen.
Diese Prozesse laufen zeitlich parallel, so daß sobald der LKW den Entladebereich erreicht
hat, die Greifstapler und das Betriebspersonal bereits an der Stelle sind, um den
Entladevorgang durchzuführen. Anschließend verlässt der LKW das Containerterminal.
In einem weiteren Schritt wird die Intensivierung der Zusammenarbeit mit den
Speditionsunternehmen geplant. Der Einsatz verbesserter Containerlogistiksysteme von der
Speditionsseite ermöglicht die Entwicklung effizienter Fahrtpläne für die LKWs, so daß diese
nach dem Entladevorgang gleich einen Importcontainer mitnehmen. Dadurch lassen sich
Leerfahrten verringern und die Yardkapazität wesentlich erhöhen.
b. Importcontainer
Die Handhabung der Importcontainer wird in Abb. 13b als Flußdiagramm dargestellt und
beschreibt die Schrittfolge für die Verladung eines Importcontainers auf einen ankommenden
LKW. Der unbeladene LKW erreicht das Eingangstor und die Formalitäten werden erledigt.
Am Tor untergehen Fahrer und Fahrzeug eine Sicherheitsüberprüfung. Nach diesen
Operative Planungsprobleme in Seehäfen 51
erforderlichen Sicherheitsmaßnahmen generiert das System einen entsprechenden internen
Auftrag. Während der LKW durch das CT-Tor fährt, wird per LKW oder Greifstapler der
entsprechende Container aus dem Yard zum spezifischen Ladebereich gebracht. Auch hier ist
ein hohes Maß an Synchronisation erforderlich, um Wartezeiten zu minimieren. Anschließend
finden der Ladevorgang, die Schlusskontrolle und die Abfahrt des LKW statt.
Quelle: eigener Entwurf
Abb. 13. Intermodaltransport im Astakos-CT. a. Containerexport, b. Containerimport.
Operative Planungsprobleme in Seehäfen 52
5. Zusammenfassung und Ausblick Der Containertransport boomt und der Wettbewerb zwischen Containerterminals wird sich in
den nächsten Jahren intensivieren. Containerterminals weltweit führen eine Expansions- bzw.
Modernisierungspolitik, um Betriebsvorteile und Strategische Wettbewerbsvorteile gegenüber
ihren Konkurrenten zu ergattern und somit erhöhte Marktanteile für sich zu sichern.
Die NAVIPE Astakos ist ein Multizweck-Seehafen mit einem expandierenden
Containerterminal. Seine geographische Position in der Nähe der wichtigsten
Seetransportrouten, seine modernen Anlagen und Systeme und eine Kombination von
weiteren Wettbewerbsvorteilen, darunter das Industriegebiet und die zollfreie Zone, machen
Astakos zum attraktiven Logistikzentrum in der süd-ost-europäischen Region .
Im Rahmen dieser Diplomarbeit sind die wichtigsten operativen Planungsprobleme moderner
Containerterminals untersucht und anschließend am praktischen Bespiel des Astakoshafens
erläutert worden. Diese Arbeit stellt eine neue Methodik vor, um die operative
Planungsproblematik übersichtlich und detailliert darzustellen. Der operative Betrieb eines
Containerterminals wird in fünf diskreten Phasen unterteilt. Jede Phase wird zuerst allgemein
analysiert und anschließend aus der Sicht der Betriebspraxis von Astakos betrachtet.
Als erste allgemeine Erkenntnis stellt man in Astakos erhebliche Abweichungen zwischen
Theorie und Praxis fest. Die Problembehandlung in der Literatur weicht oft signifikant von
den Methoden ab, die in Astakos verwendet werden. Einer der Gründe dafür liegt in der
Größe des Astakos Terminals, dessen Kapazität und Durchsatz nicht mit den in der Literatur
beschriebenen Studien größerer Containerterminals zu vergleichen ist. Aus diesem Grund
lassen sich im einfachen Modell eines unter Entwicklung stehenden Containerterminals, wie
Astakos, die meisten Optimierungsverfahren nicht anwenden.
Diese Unterschiede sollten jedoch geringer sein, wenn der Terminal expandiert und voll
ausgelastet ist. Mit der Erhöhung der Zahl der umgeschlagenen Container wird sich die
operative Planung in Astakos zwangsweise verändern müssen, wenn dieser weiter
wettbewerbsfähig bleiben soll. Neue Methoden und Algorithmen der operativen Planung
müssen jetzt schon geplant und getestet werden, damit sie bereits nach dem Abschluss der
Bauarbeiten umgesetzt werden können. Dies gilt speziell für die Phasen 3 (Horizontaler
Containertransport, Kap. 4.3.2) und 4 (Lagerung und Stapeln, Kap. 4.4.2), da in beiden Fällen
nur von provisorischen Lösungen gesprochen werden kann.
Operative Planungsprobleme in Seehäfen 53
Des Weiteren wird nach dem Schienennetzanschluß im Jahre 2013 eine neue
Intermodalkomponente für den Landestransport zur Verfügung stehen. Eine Planung für den
Anschluß des Zugverkehrs mit dem Containerterminal existiert jedoch noch nicht und sollte
in einem nächsten Schritt mit hoher Priorität durchgeführt werden.
Schließlich ist es denkbar, daß nach Abschluß der Containerterminalsexpansion, die CT-
Komponente organisatorisch und verwaltungstechnisch vom sonstigen Hafen getrennt wird,
um als selbstständige Einheit betrieben zu werden bzw. an einem Global Operator veräußert
zu werden. Alternativ könnte ein erfahrener strategischer Partner gesucht werden, der die
erforderliche Erfahrung für die Betreibung eines modernen Containerterminals mitbringt.
Operative Planungsprobleme in Seehäfen 54
Abbildungs- und Tabellenverzeichnis Abb. 1. Logistikweg und -dimensionen. ................................................................................... 5
Abb. 2. Logistische Wertschöpfungskette................................................................................. 6
Abb. 3. Struktur eines Containerterminals. ............................................................................... 9
Abb. 4. Hafenplan von Astakos. ............................................................................................. 16
Abb. 5. Planungstabelle für die Anlegeplanung...................................................................... 27
Abb. 6. Flußdiagramm der Anlegeplanung im Astakos-CT. ................................................. 30
Abb. 7. Containerladeplan....................................................................................................... 32
Abb. 8. Entladevorgang im Astakos-CT. ................................................................................ 37
Abb. 9. Strategien für den Containertransport. ....................................................................... 38
Abb. 10. Skizze eines typischen Yards (Draufblick). ............................................................. 42
Abb. 11. Containerlagerung im Astakos-CT (Importcontainer). ............................................ 46
Abb. 12. Intermodaltrasport in einem Seehafen-CT. .............................................................. 48
Abb. 13. Intermodaltransport im Astakos-CT. a. Containerexport, b. Containerimport. ...... 51
Tab. 1. Entwicklung der Containerschiffe. .............................................................................. 2
Tab. 2. Typische Maßnahmen zur Erhöhung der Containerterminaleffizienz. ......................... 3
Tab. 3. Kundenvorteile bei Verwendung von 3PL- und 4PL-Diensten. ................................... 8
Tab. 4: Definition: Import-, Export- und Transshipmentcontainer. ........................................ 11
Tab. 5. Containertransportsysteme.......................................................................................... 13
Tab. 6. Korrespondenz zwischen Transportsysteme und operative Phasen............................ 14
Tab. 7. Kai-Konfiguration im Astakos Hafen. ....................................................................... 17
Tab. 8. Wichtige Kennzahlen für den Astakos Seehafen. ....................................................... 20
Tab. 9. Spezifikationen des Astakos-CT................................................................................. 20
Tab. 10. SWOT-Analyse für den Hafen von Astakos............................................................ 22
Tab. 11. Dienstleistungen des Astakos Seehafens. ................................................................. 23
Tab. 12. Literaturübersicht um das Thema „Anlegeplanung“. .............................................. 28
Tab. 13. Literaturübersicht für die Be-/Entladeplanung. ....................................................... 34
Tab. 14. Literaturübersicht für den Containertransport........................................................... 40
Tab. 15. Literaturüberblick für Containerlagerung und -stapeln. ........................................... 45
Tab. 16. Literaturübersicht für den kombinierten Verkehr. .................................................... 49
Operative Planungsprobleme in Seehäfen 55
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Operative Planungsprobleme in Seehäfen 61
Ich versichere, daß ich diese Diplomarbeit selbstständig und nur unter Verwendung der angegebenen Quellen und Hilfsmittel angefertigt und die den benutzten Quellen wörtlich oder inhaltlich entnommenen Stellen als solche kenntlich gemacht habe. Die Arbeit hat in gleicher oder ähnlicher Form noch keiner anderen Prüfungsbehörde vorgelegen.
Dr.-Ing. Fotios Fitsilis
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