A Container Storage Problem in Port Operations

Abstract

Bu çalışmada konteyner terminallerindeki transit konteyner depolama problemi ele alınmaktadır. Konteyner terminal yönetim sistemlerinde birbirleriyle ilişkili birçok problem bulunmaktadır. Konteyner depolama problemi liman depolama alanındaki toplam depolama maliyetini etkileyen önemli problemlerden birisidir. Çalışmamızda limana giriş çıkış yapan gemiler için rıhtım yerleştirmesinin bilindiği varsayılmaktadır. Aynı zamanda gemilerin limana varış ve ayrılma zamanları da önceden bilinmektedir. Tezde ele alınan konteyner depolama problemi, rıhtımda depolanan transit konteynerlerin gemiden depolama alanına ve depolama alanından gemiye ulaşımındaki toplam taşıma maliyetini enazlamayı amaçlar. Dikey taşıma maliyeti yeniden elleçleme maliyetini içermektedir. Yeniden elleçme bir istifteki belirli bir konteynere ulaşmak için yapılan dikey hareketlerdir. Yatay maliyet ise tır veya römork vasıtasıyla yapılan terminal içi taşıma maliyetlerini kapsar. Çalışmada farklı varsayımlar ile bu üç boyutlu depolama problemini iki boyutlu probleme indirgeyecek üç farklı matematiksel model önerilmiştir. Problemlerin optimal çözüm sonuçları için CPLEX kullanılmıştır. Bu modeller için aynı zamanda Lagrengean gevşetme yöntemine dayalı bir yaklaşım denenmiştir. Yeni geliştirilen sezgisel yaklaşımlar ile problemin çözümüne daha kısa sürede ulaşmak hedeflenmiştir. Sonuçlar ve gelecek çalışma önerileri analiz edilerek tartışılmıştır.

In this study, we consider the container storage problem of a transit container yard at a container terminal. There are various important decisions in container terminal management operations, many of which are interrelated. Container storage problem involves one of these decisions, which has implications on the total transportation cost of containers in the yard. We assume that the berth allocations for the incoming and outgoing vessels are fixed, and the arrival and departure times are predetermined. The objective of the problem is to minimize the total transportation cost of the transit containers from the vessels to storage locations, and from the storage locations to outgoing vessels. Two types of movements are of concern: vertical and horizontal. The vertical transportation cost involves the reshuffling of the containers by cranes; the associated cost is proportional to the number of containers to be removed to reach the target container in a container stack. On the other hand, the horizontal cost is related with ground transportation by trucks or trailers. We propose three mathematical models with differing sets of assumptions, which reduce this three-dimensional storage problem into a two-dimensional problem. We provide computational results for exact solution of the problem by CPLEX and also consider a Lagrangean relaxation-based approach. Two heuristics are developed and presented to come up with quick handy solutions for especially large problem instances. The results are discussed and analyzed, together with future research directions.