Temel Sayısal Yöntemler (yöneylem-Operation Research/Management Science) tekniklerinden bazıları aşağıdadır.

Simülasyon, terminaldaki operasyonların performansının geliştirilmesinde yakın zamanda kullanılmaya başlanan önemli bir araç olmuştur. Stratejik, operasyonel ve taktiksel olmak üzere üç tür simülasyon ayrımı yapılabilmektedir.

Stratejik simülasyon, değişik tipteki terminal yerleşim düzeni ve elleçleme ekipmanının verimlilik ve belirlenen maliyetler çerçevesinde karşılaştırılması ve araştırılmasında uygulanmaktadır. Genelde yeni bir terminal planlandığında veya mevcut terminalin yerleşim planı veya ekipmanları değişmesi gerektiğinde kullanılmaktadır. Stratejik simülasyon sistemleri değişik terminal yerleşim planlarının kolaylıkla dizaynına ve değişik tip elleçleme ekipmanının kullanılmasına olanak vermektedir. Stratejik simülasyonun ana amacı yüksek performans ve düşük maliyet sağlayacak terminal yerleşim düzenine ve elleçleme ekipmanlarına karar vermektir. Gerçekliği yakalamak için simülasyon sistemleri, gerçekçi senaryoların oluşturulmasına veya mevcut terminallerden veri alınmasına izin vermektedir.

Operasyonel simülasyonu değişik terminal lojistik ve optimizasyon yöntemlerinin test edilmesinde kullanılmaktadır. Bu yöntem en azından büyük terminallerde artan bir kabul görmüştür. Büyük terminallerdeki terminal operasyonu ve lojistiği çok karmaşık olduğu için seçilen yöntem ile alternatif lojistik veya optimizasyon yöntemlerinin etkisi test edilmelidir. Böylelikle, optimizasyon yöntemleri gerçek terminal kontrol ve yönetim sistemlerine uygulanmadan önce simülasyon ortamında test edilmektedir.

Taktiksel simülasyon, simülasyon sistemlerinin; terminalin operasyon sistemlerine entegrasyonu anlamını taşımaktadır. Operasyondaki sapmalar operasyonu paralel olarak simüle edebilecek ve eğer gerçek operasyonlarda karışıklık çıkarsa elleçleme alternatifleri için tavsiye verilebilecektir. Operasyonla senkronize bir şekilde gerçek operasyon verisi alınmalı ve analiz edilmelidir. Bu gereklilik nedeniyle taktiksel simülasyon çok az veya kısmi bir şekilde konteyner terminallerinde kullanılmaktadır.

Simülasyon sonuçları, terminal planlayıcıları, operatörler ve yöneticiler için değerli karar destek bilgisi sağlamaktadır. Böylelikle, çeşitli gruplar konteyner terminalleri için simülasyon sistemlerinde çalışmışlardır. (Steenken, VoB, Stahlbock, 2004:34-34)

Liu, Jula ve Ioannou (2002), çalışmalarında dört farklı otomatikleştirilmiş konteyner terminali tasarlamış, analiz etmiş ve değerlendirmişlerdir. Konfigürasyon, ekipman ve operasyon koşulları bakımından farklı terminal özellikleri tasarlamak için gelecek talep senaryolarını kullanmışlardır. Her terminal sisteminin aynı operasyon senaryosuna göre incelenmesi ve performansının değerlendirilmesi için mikroskobik simülasyon modeli oluşturulmuş ve kullanılmıştır. Ayrıca, tasarladıkları her terminal ile ilgili maliyetlerin değerlendirilmesi için bir maliyet modeli oluşturmuşlardır. Sonuçlar otomasyonun konvansiyonel terminallerin performansını düşük bir maliyetle önemli ölçüde arttırabileceğini göstermiştir.

Shabayek ve Yeung (2002), çalışmalarında, Hong Kong’daki Kwai Chung konteyner terminallerini simüle etmek için Witness yazılımını kullanan bir simülasyon modeli geliştirmişlerdir. Konteyner terminallerinin gerçek operasyon sistemlerinin tahmininde iyi sonuçlar elde etmişlerdir.

Hartmann (2004) konteyner terminal lojistiğinde rıhtım planlama yada vinç çizelgeleme gibi optimizasyon problemlerinin çözümünde kullanılan algoritmalarda test verisi olarak ve simülasyon modellerinde girdi olarak kullanılabilecek senaryolar üreten bir yaklaşım üzerinde çalışmıştır. Senaryo gemilerin, trenlerin ve kamyonların gelişleri ile ilgili veriler ve yüklenen ve tahliye edilen konteynerlerle ilgili bilgilerden oluşmaktadır. Pratikle ilişkisi yüksek gerçekçi senaryoların üretilmesinde önemli olan parametrelerin belirlenmesine çalışmış ve bu parmetrelere dayanarak senaryolar geliştiren bir algoritma geliştirmiştir.

Yun ve Choi (1999), çalışmalarında Pusan ve Kore’deki gerçek terminallerin sadeşeştirilmiş hali olan daha basit bir terminal sistemini dikkate almışlardır. Transfer vinçleri, gantry vinçler, treylerler ve saha traktörlerinden oluşan ekipmanlar, rıhtım, konteyner sahası ve kapıdan oluşan konteyner terminal sisteminin analizi için amaç odaklı simülasyon dili SIMPLE ++ yi kullanan bir simülasyon modeli önermişlerdir. Bu simülasyon modeli ile sistemin performansını analiz etmişlerdir.

Vis ve Harika (2004) otomatik güdümlü taşıtlar (AGV) ve otomatik kaldırma ekipman (ALV) kullanmanın bir geminin tahliye süresine etkilerini simülasyon çalışmalarıyla araştırmışlardır. Daha doğru bir analiz için duyarlılık analizi yapılmıştır. Sonuçlar terminal dizaynının ve rıhtım vinçlerinin teknik özelliklerinin, optimal ekipman çeşidinin ve araç sayısının belirlenmesini etkilediğini göstermiştir.

1.1. taşımaların optimizasyonu

Bir konteyner terminalinde birbirinden ayırt edilen 2 çeşit taşıma vardır: yatay taşıma ve gantry vinçler ile istif taşımasıdır. Yatay taşımalarda rıhtım tarafında gemilere yapılan ve kara tarafında tır veya trenlere yapılan olmak üzere ikiye ayrılmaktadır. Tırlar, multi-treylerler, AGV( otomatik güdümlü taşıtlar), manuel yada otomatik straddle taşıyıcılar taşıma için kullanılabilmektedirler.

1.1.1. rıhtım tarafındaki taşımalar

Gemilerin yüklenmesi ve boşaltılması için konteynerler istif blokları ve gemi arasında ve tam tersi şeklinde taşınmak zorundadırlar. Rıhtım tarafındaki taşımaların optimizasyonu sadece taşıma süresinin azaltılması anlamına gelmez, ayrıca taşımaların rıhtım vinçlerinin yükleme tahliye faaliyetleri ile senkronizasyonu anlamına da gelmektedir. Genel bir amaç vinç verimliliğini arttırmaktır. Vinç verimliliği sadece vincin teknik özelliğine (50-60 kutu/saat) bağlı değildir. Operasyondaki gerçek performans çok daha düşüktür (22-30 kutu/saat). Bu fark, postalar arasındaki molalar, ambar kapaklarının hareket ettirilmesi ve ekipmanın bağlanması, teknik yada operasyonel arızalar ve yatay taşımalar nedeniyle oluşan sıkışıklıklar gibi üretici olmayan zamanlar nedeniyle oluşmaktadır. Ayrıca daha fazla taşıma aracı maliyetlerin artmasına ve gemi operasyonunun daha az ekonomik hale gelmesine neden olmaktadır.

Lojistiğe ilişkin olarak, gemi verimliliğinde bir kazanç rıhtım tarafında çalışan taşıma araçlarının sayısının veya hızının arttırılması ile başarılamamaktadır. Çünkü vinçlerdeki ve sahadaki tıkanıklık olasılığı bunlarla orantılı olarak artmaktadır. O nedenle geliştirilecek olan optimizasyon sistemi tıkanıklıkların minimizasyonunu sağlamak zorundadır.

Rıhtım tarafında farklı taşıma türleri ve taşıma araçlarının vinçlere tahsisi stratejileri gerçekleşmektedir. Tekli çevrim türünde taşıma araçları tek bir vinç için çalışırlar. Vincin çevrimine göre taşıtlar ya boşaltılan konteynerleri rıhtımdan sahaya taşırlar yada ihraç konteynerleri sahadan vince taşırlar. İkili çevrim türünde ise taşıma araçları ithal ve ihraç taşımaları birleştirerek yükleme ve tahliye devrinde olan birkaç vinç yada gemiye havuz sisteminde tahsis edilebilmektedirler.

Tekli çevrim türünde, ithal çevrimin optimizasyonu için herhangi bir potansiyel yoktur. Boşaltılan konteynerler için optimizasyon, bu konteynerler için optimal saha lokasyonlarının belirlenmesiyle sınırlıdır. Konteynerler önceden belirlenmiş istif yerlerine taşınmak zorunda oldukları için boş taşımalar azaltılamaz. Taşıma mesafeleri rıhtıma yakın lokasyonlar seçilirse ancak o zaman azaltılabilmektedirler.

Bunun yanında ihraç taşımaları için optimizasyon potansiyeli vardır. Genellikle taşıma düzeni geminin yükleme düzeni ile denk değildir. Yükleme düzeni yükleme planı, vinç dağılımı ve vinçlerin yükleme stratejisi ile belirlenir. Bununla birlikte, taşıma düzeni farklı mesafeleri, sahadaki yeniden düzenleme hareketlerini ve özel konteynerleri dikkate almak zorundadır. Özel konteynerler bazen taşımadan önce bazı özel ekipmanlara ihtiyaç duyabilmektedirler. Bütün bunlar da ek taşıma süresine neden olmaktadır. O yüzden taşıma düzeni yükleme düzeninin doğru sıralamasını sağlayacak şekilde değiştirilmek zorundadır. Vinçlerin boş beklemeleri ve vinçlerdeki ve sahadaki araç tıkanıklıklarından her ikisi de verimliliği düşürdüğü için kaçınılmalıdır.

İkili çevrim daha komplekstir. İkili taşıma türünde bir gemide veya komşu gemilerde çalışan vinçlerden/vinçlere olan ithal ve ihraç taşımalar birleştirilmektedir. Taşıma araçlarının vinçlere sabit olarak tahsisinden vazgeçilmiştir. Araçlar yükleme ve tahliye yapan birkaç vince hizmet veren bir havuz içerisinde çalışmaktadırlar. Boş mesafeler ve taşıma süreleri ikili çevrim türünde azaltılmıştır. İkili çevrim türünün, yüksek karmaşıklığı nedeniyle yürütülmesi daha zor fakat daha verimlidir. Vinç bekleme süreleri eğer konteynerler vinç portalının altında tamponlanırsa azaltılabilmektedir.

Terminal pratiğinde insanlar tarafından kullanılan straddle taşıyıcılar veya kamyonlar gibi ekipmanlar tek bir vinç için sabit olarak tahsis edilirken, AGV (otomatik güdümlü taşıtlar) gibi otomatik taşıma araçları her zaman havuzlanır. Eğer yükleme kapasitesi 1 konteyneri geçerse; çoklu yük türü (multiple load mode) de mümkündür. AGV’ler için çoklu yük optimizasyon potansiyeli içermektedir ama pratikte nadir olarak gerçekleştirilir çünkü yönetilmesi güçtür. Taşıma için insansız (unmanned) ekipman (ALV ve AGV) ve istif için de otomatik gantry crane’ler kullanılıyorsa, kontrol sisteminin ana görevi konteynerlerin tam zamanında vinç ve AGV’lere varmasını sağlayacak şekilde ekipman senkranizasyonunu ve boş zamanların minimizasyonunu sağlamaktır.

Pratikte gemi operasyonu dinamik bir süreçtir ve o nedenle gerçek zamanlı (online) optimizasyonu gerektirir. İthal konteynerler için konteyner boşaltılmadan ve ilgili veri ve durumu fiziksel olarak kontrol edilmeden önce kesin saha lokasyonu belirlenememektedir. Operasyonel ve teknik problemler nedeniyle vinç operasyonlarının duraklaması, geminin stabilitesi nedeniyle vinç operatörü tarafından yükleme/tahliye sırasının değiştirilmesi veya yatay taşımalar esnasında meydana gelen problemler olası sıkıntılardır. Bu sıkıntılar, sadece az sayıdaki konteyner için düzenlemenin tekrar hesaplanılmasını zorlar. Her bir durumda amaç konteynerlerin vinçlere geliş gecikmelerini ve taşıma araçlarının dolaşma süresini minimize etmektir. (Steenken, VoB, Stahlbock, 2004: 25-27)

Rıhtım tarafındaki taşımalarla ilgili pek çok çalışma vardır. Bunlar AGV, straddle taşıyıcı gibi taşıma araçlarına göre sınıflandırılabilmektedirler. AGV’ler depo operasyonları ve esnek imalat sistemlerinde de kullanıldıkları için onlarla ilgili muazzam sayıda çalışma vardır . O yüzden bu konudaki çalışmalar için Steenken, VoB, Stahlbock 2004’e bakınız.

Kim ve Kim (1999), çalışmalarında ihraç konteynerlerin yüklenme operasyonları süresince bir straddle taşıyıcının nasıl rotalanacağını tartışmışlardır. Straddle taşıyıcının saha içindeki toplam dolaşma mesafesini minimize etmeyi denemişlerdir. Tur süresince uğranılacak blokların sıralamasını ve her bir bloktan alınacak konteynerlerin sayısını, straddle taşıyıcının toplam dolaşma süresini minimize etmek amacıyla belirlemişlerdir. Rotalama problemini, tamsayılı programlama olarak formüle etmişlerdir. Ayrıca verimli bir optimizasyon algoritması da geliştirmişlerdir. 1999 yılında yaptıkları bir diğer çalışmada ise gene aynı konuda fakat bu sefer birden fazla straddle taşıyıcının rotalanması üzerinde durmuşlardır. Aynı çalışmada rotalama problemi, konteyner tahsis probleminden ve taşıyıcı rotalama probleminden oluşmaktadır. Ulaştırma problemi olarak formüle edilen konteyner tahsis probleminde, konteynerler herbiri bir rıhtım vinci tarafından yüklenecek çoklu sınıflara ayrılmaktadır. Taşıyıcı rotalama probleminde ise taşıyıcının uğrayacağı blokların sıralaması belirlemiş ve bu problem için de ışın arama algoritması (beam search algorithm) geliştirmişlerdir.

Böse ve diğerleri (2000), konteynerlerin straddle taşıyıcılar ve gantry vinçleri ile gemi ve konteyner sahası arasında taşınması üzerinde çalışmışlardır. Geminin limanda kalma süresini azaltabilmek birincil amacını gantry vinçlerin verimliliğini maksimize ederek ya da bir diğer anlatımla gantry vinçlerinin durmasına neden olan konteyner taşımalarındaki gecikmeleri minimize ederek sağlamışlardır. Straddle taşıyıcıların gantry vinçlere sevk edilmesi için farklı stratejiler incelemişlerdir ve çözümlerin iyileştirilebilmesi için evrimsel algoritmaların potansiyelini göstermişlerdir.

Bish ve diğerleri 2001, bir geminin toplam tahliye süresini minimize etmek amacıyla her bir ithal konteyner için bir saha lokasyonunun atanması ve konteynerlere araçların sevkedilmesi problemi üzerinde çalışmışlardır. Araç-çizelgeleme-lokasyon probleminin zor bir doğrusal olmayan programlama (NP-hard) olduğunu göstermişler ve atama problemi formülasyonuna dayanan bir sezgisel algoritma geliştirmişlerdir. Sezgisel algoritmanın etkinliği hesaplama açısından ve en kötü senaryoyla analiz edilmiştir.

1.1.2. kara tarafındaki taşımalar

Kara tarafındaki taşıma demiryolu operasyonu, karayolu (tır) operasyonu ve dahili taşımalar olarak ayrılmaktadır. Yaygın bir operasyon mantığı beklenen iş yüküne uygun olarak her bir operasyon kümesi için belli sayıda taşıtın tahsis edilmesidir. Daha ileri bir strateji ise tüm bu çalışma alanları için taşıtların havuzlanmasıdır.

Trenler genellikle gantry vinçleri ile yüklenip boşaltılırken istif ve demiryolu arasındaki taşımalar straddle taşıyıcı, tır, treylerler ve benzer ekipmanlarla gerçekleştirilir. Daha sonra konteynerler ya demiryolu boyunca yada doğrudan treylerlerin üzerinde tamponlanırlar. Straddle taşıyıcıların vagonların üzerinden konteynerleri alıp bıraktığı durumlarda ise sadece straddle taşıyıcı operasyonları gerçekleşmektedir.

Demiryolu operasyonu rıhtım tarafı operasyonu ile benzerdir. Bir yükleme planı her bir konteynerin hangi vagona yükleneceğini gösterir. Konteynerin vagon pozisyonu, konteynerin varış yerine, tip ve ağırlığına vagonun maksimum yüküne ve vagon pozisyonunun trendeki sırasına bağlıdır. Yükleme planı gene demiryolu firması tarafından belirlenmekte ve terminal işletmesine EDI ile gönderilmektedir. Terminal operatörünün amacı sahadaki yeniden düzenleme hareketi sayısını minimize etmek,vinçlerin bekleme sürelerini minimize etmek ve vinç ve taşıtların boş dolaşma mesafesini minimize etmek iken demiryolu işletmecisinin amacı trenin nakliyesi süresince vagonların/katarın bir hattan başka bir hatta geçirilmesi faaliyetlerini minimize etmektir. Her konteyner için belirli pozisyonlar yerine konteyner kategorileri için vagon pozisyonlarını belirten yükleme talimatı gönderilir ise o zaman demiryolunda optimizasyon uygulanabilmektedir. O zaman saha durumu yansıtılabilinir. Vincin gereksiz hareketlerden ve bekleme sürelerinden kaçınmak için taşıma ve vinç faaliyetleri senkronize edilmelidir. Bir veya birkaç trenin paralel olarak yüklenip boşaltılmasına göre tekli ve ikili çevrim modları vardır.

Kamyonlar, terminale konteyner verilerinin kontrol edildiği ve bilgisayar sisteminde dosyalandığı kapılardan geçerek varırlar. Kamyonlar sonra konteynerlerin terminalin ekipmanıyla yüklenip boşaltıldığı işlem noktalarına giderler. Büyük konteyner terminalleri günde birkaç bin kamyona hizmet verir. İşlem noktaları ya istif vincinde ya da straddle taşıyıcı operasyonu durumunda ise sahanın içindedir. Kamyon sürüş çizelgesi geçilmesi gereken noktaların sırasını tarif etmektedir. Kamyonların işlem noktalarına geliş zamanı önceden tam olarak bilinememektedir. Kamyonlar işlem noktasına gelmeden terminal ekipmanı taşıma işine başlayamamaktadır. Trafik hacminin devamlı olarak değişmesi yüzünden, optimizasyon esnek ve hızlı olmak zorundadır. Gerçek zamanlı (online) optimizasyon talep edilmektedir. Boş mesafelerin ve dolaşma sürelerinin minimizasyonu kamyon operasyonundaki optimizasyon amaçlarıdır. Eğer ihraç konteynerlerinin işlem noktalarından sahaya taşınmaları ithal konteynerlerin sahadan aktarma noktalarına taşımaları ile birleştirilirse boş mesafeler azaltılabilmektedir.

Farklı sebepler yüzünden iç hareketler oluşmaktadır. Eğer terminalde boş konteynerler için sundurma yada depolar var ise ilave taşımalar yapılmak zorundadır: boşaltılacak ithal konteynerlerin ilgili sundurmaya ve doldurulan konteynerlerin de ihraç alanına taşınmaları zorunludur. Boş konteynerlerin sundurmalarda doldurma amaçlı bulundurulmaları gerekirken boşaltılan konteynerlerin de boş depo yada sahada depolanmaları gerekmektedir. Boş konteynerler gemi, tren ve tır yüklemeleri için gerekmektedir ve dengesizlikler yüzünden, ilgili sahaya yada işlem noktasına taşınmak zorundadırlar. Bir geminin gidişi için atanan bazı konteynerlerin, geminin fazla rezervasyon yaptırması nedeniyle terminalde kaldığı durumlarda da ilave taşımalar gerçekleşir. Sahanın yeniden organize edilmesi zorunludur. Bu tip taşımaların özelliği yapılması gereken işlerin sıralamasıdır. Bazen zaman aralıkları gerçekleştirilmelidir. Genelde bu tip taşımalar için zaman, gemi ve tır operasyonlarında olduğu gibi kritik bir öneme sahip değildir. O yüzden terminal bu tip taşımaları iş yükü daha az olduğu zamanlarda gerçekleştirir. Amaç boş ve yüklü taşıma sürelerini minimize etmektir. (Steenken, VoB, Stahlbock, 2004: 30-31)

Powell ve Carvalho 1998, Treylerler ve konteynerlerin bir çekiciye atanması kısıtlarını dikkate alarak çekici akışının gerçek zamanlı optimizasyonu için dinamik bir model önermiştir. Karar vericiler için geliştirilmiş global lojistik kuyruk şebeke modeliyle şağlanan yararlı bilgilere bağlı olarak daha küçük bir çekici filosu mümkündür.

Steenken 1992, kamyon çalışma alanında straddle taşıyıcı operasyonunu optimize edecek metodlar araştırmıştır. İşlerin straddle taşıyıcılara atanması problemi, ithal ve ihraç konteynerlerin hareketlerini birleştirerek doğrusal atama prosedürleri ile çözülmüştür. Steenken ve diğerleri 1993, demiryolu operasyonu ve iç hareketlerin optimizasyonu ile uğraşmışlardır. Makine çizelgelemede de bulunan, gezgin satıcı problemi gibi rotalama problemlerini çözmek için farklı algoritmik yaklaşımlar kullanmışlardır. Sonuçlar gerçek zaman çevrelerine uygulanmış ve verimlilikte ciddi kazançlarla sonuçlanmıştır. Sonuçlar ve uygulama mimariside 2003’deki çalışmalarında sunulmuştur.

Steenken (2003), Hamburg’daki bir konteyner terminalinde uygulanan straddle taşıyıcıların optimizasyon sistemini açıklamıştır. Çalışmaya konu olan straddle taşıyıcı optimizasyon sistemi, taşıma esnasındaki gereksiz boş mesafelerin azaltılmasını amaçlamaktadır. Bu problemin çözümü için de doğrusal programlama kullanmıştır.

Kim ve diğerleri 2003, saha vinçlerinin alma ve müşteri kamyonlarının teslim etme operasyonlarının sıralanması için karar kuralları ve yaklaşımlar tartışmışlardır. Hem otomasyon olduğu modern terminallerde hem de geleneksel terminallerde müşteri kamyonlarının çevrim süresini minimize ederek hizmet seviyesinin maksimize edilmesi amaçlanmıştır.

1.1.3. vinç taşımalarının optimizasyonu

Optimizasyon metodlarının bir diğer kullanım alanı da istiflerde çalışan gantry vinçlerin taşımalarıdır. Taşıma gereksinimleri yukarıda anlatılan yatay taşımalarınkinden farklı değildir. İşlerin sıralanması hesaplanmalı ve işler ilgili vince atanmalıdır. İstifde yerleştirilecek bir konteynerin lokasyonu genelde saha modülünde hesaplanır. Bu yeniden düzenlenmesi gereken konteynerler içinde doğrudur. O yüzden istif vinçleri için taşıma optimizasyonu yatay taşımalardaki, benzer ihtiyaçları azaltmaktadır ve benzer algoritmalar uygulanılabilir. İşlerin öncelikleri yatay taşımalarda da olduğu gibi hesaba katılmalıdır. Optimizasyonun amacı istif arayüzeylerindeki taşıtların bekleme sürelerini ve istif vinçlerinin bekleme sürelerini minimize etmektir. Arayüzeylerdeki trafik çok hızlı değiştiği için gerçek zamanlı optimizasyon talep edilir ve her yeni iş geldiğinde işlerin sıralanması tekrar hesap edilmek zorundadır. (Steenken, VoB, Stahlbock, 2004:32-33)

Bu konuda yapılan çalışmalara bakacak olursak; Kim ve Kim (1997), ihraç konteynerlerin yüklenme operasyonları süresince bir transfer vincinin nasıl rotalanacağını tartışmışlardır. Tur süresince uğranılacak blokların sıralamasını ve her bir bloktan alınacak konteynerlerin sayısını belirlemişlerdir. Bir transfer vincinin, her bir bloktaki hazırlık süresi ile ardışık bloklar arasındaki dolaşma süresini içeren toplam konteyner elleçleme süresini minimize etmek amacıyla rotalama problemini tamsayılı programlama olarak formüle etmişlerdir. Ayrıca verimli bir optimizasyon algoritması da geliştirmişlerdir. Aynı yazarlar 2003 yılında yaptıkları çalışmada ise transfer vinçleri ve straddle taşıyıcılar gibi kara-tarafındaki ekipmanların rotalanması ve eş zamanlı olarak her bir bloktan alınacak konteyner sayılarının belirlenmesi üzerinde durmuşlardır. Problemin çözümünde genetik algoritma ve ışın arama (beam search) algoritması kullanmışlardır.

Lin (2000) RTG’lerin değişik depolama blokları arasındaki hareketlerini, iş yükünü dengelemek ve gerçek zaman periyodu sonunda kalan toplam bitmeyen iş yükünü minimize etmek amacıyla çizelgeleme problemi ile uğraşmıştır. KTP karmaşıklığı analiz edilmiştir. Langraj parçalama çözüm prosedürünün yanında yeni bir yaklaşımda tartışılmıştır. Sayısal deneyler etkinliğini ve verimliliğini gösterdiğinden dolayı bir çözüm yöntemi büyük hacimli problem örnekleri için uygulanabilir. Benzer sonuçlar daha sonra Cheung (2002) tarafından da açıklanmıştır.

Narasimhan ve Palekur (2002) ihraç konteynerleri için verilen bir yükleme planı ve liman planı dahilinde saha vinçlerinin elleçleme zamanını minimize etmeyi amaçlamışlardır. Dal ve sınır algoritması ve kendi kendine öğrenen sezgisel algoritmalar geliştirilmiş ve rastgele oluşturulmuş problem örnekleri sayısal deneylerle test edilmiştir. Algoritmik yaklaşımların yanında yazarlar matematik programlama formulasyonu sağlamış ve kompleks konuları düşünmüşlerdir.

Zhang (2002) planlama periyodu 4 saat başına ve blok başına tahmini işyükünü içeren bir dinamik RTG yayılma problemi tanımlamıştır. Amaç depodaki ertelenen toplam işyükünü minimize eden RTG’nin blokları arasındaki hareket süresini ve rotasını bulmaktı. Güvenlik nedenleri ile her blok için maksimum iki RTG’ye izin verilmiştir. Sadece bir RTG’nin blok’a transferi veya bloktan transferi gerçekleşecektir. Problem karma tam sayılı programlama modeli olarak formüle edilmiş ve lagranj relaxation ile mükemmel sonuçlar vererek çözülmüştür.

Birden fazla vinç için rotalama ve/veya çizelgeleme algoritmalarına literatürde zorlukla rastlanmaktadır. İkili – RMG ‘nin operasyon kuralları için bir simülasyon çalışması Kim(2002) tarafından kısaca tartışılmıştır. Farklı vinçlerin rolleri dahilinde ve haricinde vinç sevk kuralları ve rollerin sıralanması test edilmiştir. İkinci bir simülasyon çalışması gelen konteynerlerin depolama alanının belirlenmesine odaklanmıştır.

Konteyner gemileri, büyük konteyner terminallerinde yüklenir ve boşaltılır. Aşağıdaki şekil, tipik bir konteyner terminalindeki bu yükleme ve tahliye sürecini göstermektedir. Bu yükleme ve tahliye süreci, aşağıda tanımlanan farklı alt süreçlere ayrılabilmektedir. Bir gemi limana geldiğinde, rıhtım vinçleri geminin ambar yada güvertesindeki ithalat konteynerlerini almakta ve bu konteynerleri gemi ve istif blokları arasındaki taşımayı gerçekleştiren taşıtlara aktarmaktadır. Bir istif bloğu, konteynerlerin belirli bir süre için depolanabildiği birkaç sıradan oluşmaktadır. Vinç veya straddle taşıyıcı gibi ekipmanlar bu sıralarda hizmet verirler. Bir straddle taşıyıcı bir konteyneri hem taşıyabilmekte hem de blokta istifleyebilmektedir. Konteynerlerin taşınması için bu işe tahsis edilmiş taşıtlar da kullanılabilmektedir. Bir taşıt istif bloğuna geldiğinde, straddle taşıyıcı veya istif vinci konteyneri taşıttan alır ve istif bloğunda istifler .

Şekil Konteyner terminal sistemi

Belirli bir süre sonra konteynerler istif vinci tarafından bloktan alınır ve şat, açık deniz gemisi, kamyon veya tren gibi farklı taşıtlara yüklenirler. İhraç konteynerlerinin gemiye yüklenmesi için bu süreçler ters sırada gerçekleşmektedir. Birçok terminal, straddle taşıyıcı, vinç ve çoklu treyler sistemi gibi insanlar tarafından kullanılan ekipmanlardan faydalanmaktadır. Ancak, birkaç terminalde örneğin, Rotterdam’daki bazı terminaller, yarı otomatiktir. Böyle terminallerde konteynerlerin taşınması için otomatik güdümlü araçlar kullanılmaktadır. Ayrıca istifleme süreci de Otomatik İstif Vinçleri (ASC) ile otomatik olarak yapılabilmektedir.

Otomatik ve manuel terminallerin her ikisi de rıhtım vinçlerini kullanır. Rıhtım vinçleri manueldir çünkü bu görevin otomasyonu konteynerlerin tam olarak yerlerine yerleştirilememesi gibi pratik problemlere neden olmaktadır. Vinç, kolu boyunca hareket eden ve konteyneri gemiden alıp saha aracına aktaran trolley’lere sahiptir. Trolley’e takılı bir kaldırma ve kavrama aracı olan spreader konteynerleri kaldırır. Bu rıhtım vinçleri, raylar üzerinde hareket ederek farklı ambarlardaki ve güvertedeki konteynerleri alıp rıhtıma koyarlar. Aynı anda bir rıhtım vinci konteynerleri boşaltırken, bir diğer rıhtım vinci konteynerleri yükleyebilmektedir. Terminalde boşaltılması gereken ithal konteynerlerin sayısı genellikle pratikte geminin varışından kısa bir süre önce bilinmektedir. Operasyonel düzeyde bir tahliye ve yükleme planının yapılması gerekmektedir. Tahliye planı, boşaltılması gereken konteynerleri ve bunların gemide hangi ambarda bulunduğunu göstermektedir. Bu plana göre de bu konteynerler boşaltılmaktadır. Bir ambarda vinç operatörü konteynerlerin hangi sırada boşaltılacağını belirlemekte özgürdür. Bir konteynerin tahliye süresi genelde gemide nerede bulunduğuna bağlıdır. Tahliye sürecinin aksine, yükleme sürecinde katı bir esneklik vardır. Gemide konteynerlerin dağılımının iyi olması geminin enine ve boyuna dengesi yönünden gerekmektedir. Operasyonel düzeyde yükleme, bir yükleme planı ile yapılır. Bir yükleme planı her bir konteynerin gemideki tam yerini belirlemektedir. Varış yeri, ağırlığı, içerdikleri, aynı olan konteynerler aynı kategoriye aittirler. Bazen yalnızca her bir kategoriye ait gemideki pozisyonlar da verilebilmektedir. Aynı kategoriye ait konteynerlerin lokasyonları, kendi aralarında değiştirilebilmektedir. Yükleme planı yapılırken boşaltılması gerekecek konteynerlerin sırasına dikkat edilmelidir. Daha sonra uğranılacak limana ait konteynerlerin daha önce uğranılacak limana ait konteynerlerin üzerine yerleştirilmesi, vincin gereksiz hareketlerine neden olacaktır; bunlardan mümkün olduğunca kaçınılmalıdır. (Vis, Koster, 2003 : 2)

Gemi planlama; rıhtım tahsisi, yükleme-tahliye planlama ve vinç dağılımı olmak üzere üç alt süreçten oluşmaktadır.

rıhtım tahsisi

Bir gemi limana vardığında, bir rıhtıma demirlemek zorundadır. Geminin varışından önce gemiye bir rıhtım tahsis edilmesi gerekmektedir. Büyük açık deniz gemilerinin sefer programları yaklaşık bir yıl önceden belirlenebilmektedir. Bu sefer programları gemi hatları tarafından terminal işletmecilerine EDI tarafından aktarılmaktadır. Rıhtım tahsisi ideal olarak o gemiye ait ilk konteynerin terminale gelmesiyle, geminin varışından ortalama 2-3 hafta önce başlamaktadır. Bunun yanında geminin ve köprü vinçlerinin teknik verileri – her gemide köprü vinçlerinin tümü çalışmayabilir ve geminin uzunluğu, vinçlerin uzunluğu gibi diğer kriterler de dikkate alınmalıdır. Kendi zaman peryodları boyunca demirleyen tüm gemiler rıhtım tahsis sitemine yansıtılmak zorundadır. Optimize edilmiş rıhtım tahsisinin birkaç amacı vardır. Pratik bir bakış açısıyla yüklenecek ve boşaltılacak tüm konteynerler için kıyı ile saha arasındaki taşıma mesafelerinin toplamı minimize edilmelidir. Bu gemi operasyonunun maksimum verimliliğinin benzeridir. Otomatik ve optimize rıhtım tahsisi özellikle gemilerin gecikmesi durumunda çok önemlidir çünkü o taktirde konteynerler sahada belli bir yerde istiflenmişken gemiye yeni bir yanaşma yeri tahsis edilmek zorunda kalınmaktadır. (Steenken, VoB, Stahlbock, 2004:17)

Bir diğer kaynağa göre de, gelen bir gemi için rıhtım tahsisinin amacı maliyetleri minimize eden optimum yerin gemiye tahsis edilmesidir. Konteynerlerin terminaldeki verimsiz ve pahalı hareketlerinin azaltılması çoğu terminal işletmecilerinin yaşadığı bir problemdir. Operasyonu gerçekleştirecek vinçlerin sayısı konteyner gemilerinin büyüklüğüne ve elleçlenmesi gereken konteyner hacmine bağlı olarak değişmektedir. Her bir gantry vinci belli bir sayıdaki taşıta (taşıma mekanizmasına) hizmet verebilmektedir. (Hennesey, 2004: 23 )

Rıhtım Planlama Problemi, gözlenilmesi gereken belirli amaçlara ve kısıtlara bağlı olarak farklı tümleşik optimizasyon problemleri olarak formüle edilebilir.

Konteyner terminallerinde gemilerin varış, yanaşma ve ayrılış süreçleriyle ilgili lojistik faaliyetlerin kuyruk şebeke modelleri kullanılarak incelendiği Legato ve Mazza’nın (2001) çalışmalarında süreç yaklaşımı ile kuyruk şebekesi için simulasyon modeli geliştirmişlerdir. Rıhtım planlama probleminde “eğer olursa” optimizasyon yaklaşımıyla modelin kullanımını simulasyon sonuçlarıyla göstermişlerdir. Model Giao Tauro’dan alınan verilerle özellikle rıhtım planlama alt problemi üzerinde test edilmiştir. Yazarlar rıhtıma ve gelen gemilerin rıhtım tahsisine odaklanmışlardır.

Gambradella, Rizzoli ve Zaffalon (1998) çalışmalarında, birbirlerine büyük oranda bağımlı oldukları için rıhtım, saha planlaması, kaynakların tahsisi ve faaliyetlerin zamanlarının belirlenmesi bir çok optimizasyon modelinde birlikte ele alınarak, terminallerde terminal yöneticisin bireysel tecrübesine dayanarak verdiği kararlar için karar destek uygulamaları meydana getirilmiştir. Süreç odaklı paradigmaya dayanarak kaynak tahsis problemi üzerinde odaklanmışlar bu sürecin optimizasyonu için tam sayılı programlama, terminalin simulasyonu için ise kesikli durum simulasyonu kullanmışlardır.Bruzzonne ve Signorile, 1998; Taleb- İbrahim ve diğerleri; 1993)

Nishimura, Imai ve Papadimitriou (2001), kamu rıhtım sisteminde dinamik rıhtım ataması problemi üzerinde odaklanarak gerçek uygulamalara adapte edilebilen genetik algoritmaya dayanan bir sezgisel yöntem geliştirerek maliyet etkinliğinin önemli olduğu Japonya ve benzeri ülkelerdeki saha alanı kısıtlı olan limanlar için uygun çözümler geliştirmişlerdir.

Imai, Nagaiwa ve Tat (1997); gemilerin limanda kalma sürelerinin toplamını ve gemilerin hizmet alma sıralarından kaynaklanan memnuniyetsizlerini minimize ederek terminalin etkin bir şekilde kullanılmasının önemi üzerinde durdukları çalışmalarında bazı örnek problem üzerinde geliştirdikleri algoritmaları kullanmışlardır.

Imai, Nishimura ve Papadimitriou (2001), kamu rıhtım sisteminde dinamik rıhtım ataması probleminin çözümü için Langranj Yöntemlerine dayanan sezgisel bir prosedür geliştirmişlerdir. Aynı yazarlar 2003’deki çalışmalarında ise rıhtım tahsisi probleminde farklı servis önceliğine sahip gemiler için Genetik Algoritma (GA) temelli sezgisel bir yöntem geliştirmişlerdir.

Kim ve Moon (2003),bir konteyner terminaldeki konteyner gemilerinin yanaşma pozisyonları ve limanda kalış sürelerinin belirlenmesi amacıyla rıhtım çizelgeleme problemi için karma tamsayılı doğrusal programlama modeli formüle etmişlerdir. Problemin optimale yakın en iyi çözümünün bulunabilmesi için, benzetilmiş tavlama (SA) algoritması uygulanmıştır. Kullanılan her iki algoritmada da benzer sonuçlar elde edilmiştir.

Guan ve Cheungg (2004) ağırlıklı akış süresi toplamını minimize etmek amacıyla geniş büyüklükteki problemler için karar ağacı ve birleşik sezgisel yöntem önermişlerdir. Yöntemlerin hızlı ve verimli çalıştığını hesaplama denemeleri göstermişlerdir.

Park ve Kim 2003’te rıhtım tahsis yaklaşımını rıhtım vinç kapasiteleri kısıtıyla birleştirmiştir.

yüklemenin planlanması

Gemi planlamanın asıl amacı yükleme planlamasıdır. Bir geminin yüklenmesinin planlanması iki aşamalı bir süreçtir. İlk aşama gemi hattı tarafından yönetilir. Gemi hattının yükleme planı geminin rotasındaki bütün limanlara göre tasarlanmalıdır. Rota üzerindeki her bir liman ve konteynerlerin her biri için lokasyonlar gemi içinde seçilmelidir. Gemi hattının yükleme planı genellikle sayılarla tanımlanan belirli konteynerlere göre değil, konteyner kategorilerine göre hazırlanır.

Bu kategoriler; konteynerin uzunluğu yada tipi, tahliye limanı ve konteynerlerin ağırlığı ya da ağırlık sınıfıdır. Bu kategorilere ait konteynerler gemi içinde belirli yerlere atanırlar. Gemi hatlarının bakış açısına göre optimizasyonun amacı liman operasyonu boyunca hareket sayısını (gemiden gemiye veya gemiden kıyıya olan hareketler ) minimize etmek ve geminin kullanımını maksimize etmektir.

Gemi hattının yükleme planı, EDI ile terminal işletmesine aktarılır. Gemi hattının yükleme talimatı terminal sisteminde dosyalanır ve terminalin gemi planlamacısı için ön plan yada bir iş talimatı olarak görev yapar. Bir gemi hattının yükleme talimatı, belli kategori kümelerine ait konteynerlerin gemideki lokasyonlara atanmasını içerir. Bu talimata dayanarak terminal planlamacısı sayılarla tanımlanmış konteynerleri ilgili lokasyonlara atarlar. Lokasyonların kategori grupları ile sahadan seçilen konteynerin uyumlu olması gerekmektedir. Bir konteyner terminalinin yükleme planlama sistemi o yüzden hem planlanacak gemi kesitlerini ve hem de sahanın durumunu gösterir. Bazı sistemler, otomatik atama ve optimizasyon yapılmasına olanak sağlamaktadır. Optimizasyonun farklı amaçları olasıdır. Örneğin; vinç verimliliğinin maksimizasyonu, maliyetlerin minimizasyonu yada sahadaki yeniden hareketlerin (reshuffles) minimizasyonu gibi. Pratik bir bakışla, sahadaki yeniden hareketlerin minimizasyonu önemli bir rol oynamaktadır. Yeniden hareket, bir konteynerin alınması gerektiğinde, önce onun üstünde bulunan konteynerlerin hareket ettirilmesi gerektiği zaman gerçekleşir.Yeniden hareket; istif ile kıyı arasında taşıma süresinde gecikme yaratarak zaman harcar ve gemi operasyonu verimliliğini azaltır. Çünkü gemide yükleme başlamadan önce yükleme planı oluşturulur, bu çeşit bir optimizasyon da gerçek zamanlı olmayan (offline) gemi optimizasyonudur.

Gerçek terminal optimizasyonunda, yükleme planı manuel ya da offline bir optimizasyon süreci olsa da, gemi yükleme sürecinin yapısı, gerçek zamanlı (online) optimizasyona da uygulanabilmektedir. Çünkü yükleme işleri ve istif- kıyı arası taşıma aslında anlatıldığından daha kompleks bir yapıya sahiptir. Vinç operasyonlarında yüksek verimliliği başarmak için konteynerler rıhtıma, doğru zamanda ve yükleme sırasına göre gelmelidirler. Yükleme sırası ve yatay taşıma sırası birbiri ile uyumlu olmalıdır. Aksi taktirde vinç bekleme süreleri ve/veya taşıma araçlarının kuyrukları oluşur. Her ikisi de vinç verimliliğini düşürür ve geminin rıhtım süresini uzatır. Ortak bir durum olarak konteynerler sahada az veya çok dağılmışlardır vince olan mesafeler farklıdır; yüksekliği fazla olan konteynerler gibi özel konteynerlerin taşınabilmesi için özel ekipmanların kullanılması gerekir. Bunların ilgili yüzdelerine bağlı olarak sahada yeniden hareketler oluşur. Tüm bunlar da ek taşıma süresi harcarlar. Manuel olarak yerleştirilen sistemlerde, performans ek olarak bir de sürücünün yeteneğine ve izleyeceği yolu belirleme kararına bağlıdır. Vinç operasyonunun teknik ya da operasyonel ihlalleri oluşur, bu da yükleme sırasını değiştirmeyi zorunlu kılar. O yüzden otomatik ekipmanlar kullanılıyor olsa bile taşıma süreleri tam olarak hesaplanamamaktadır.

Bütün bu nedenlere rağmen, önceden hazırlanan yükleme planı optimale yakın olabilmektedir. Gerçek zamanlı (online) yükleme planlaması bu problemlerin atlanmasına ya da en azından azaltılmasına olanak sağlamaktadır.

Gerçek zamanlı yükleme planlamasında, belirli konteynerleri gemideki belirli pozisyonlara atayan yükleme planı hazırlanmamaktadır. Onun yerine, gemi hattının yükleme talimatındaki pozisyonlara atanan kategorilere göre konteynerler taşımak için seçilirler. Kategorileri aynı olan konteynerler denk olarak kabul edilirler. Rıhtım vincine varış zamanlarına göre gemiye yüklenirler. O nedenle, belirli bir konteyneri, belirli bir pozisyona adresleyen belirli yükleme planı, yükleme aktivitesi ile eşzamanlı olarak oluşturulmaktadır. Gerçek zamanlı yükleme planlaması henüz konteyner terminallerinde kullanılmamaktadır ama gelecekte geminin yükleme performansını geliştirmek için gereklidir.

Pratikte, yükleme planlaması genellikle manuel ya da ilgili karar destek sistemlerini kullanan gerçek zamanlı olmayan ( offline) optimizasyondur. Aşağıdaki çalışmaların çoğu uygun optimizasyon fonksiyonelliği ile varolan sistemleri geliştirmek için uygulanabilecek araştırma çalışmalarını açıklamaktadır. Konteyner verilerinin verilmiş olduğunu farz edilmekte, yani konteynerlerin yüklenmesi problemi dikkate alınmamaktadır. (Steenken, VoB, Stahlbock, 2004:18-19)

Sculli ve Hui (1988), çalışmalarında aynı boyutlardaki konteynerlerin istiflenmesi ve elleçlenmesi üzerine bir simulasyon modeli oluşturmuşlardır. Oluşturdukları modelin performans göstergeleri hacimsel kullanım, atıl elleçleme oranı, eksiklik oranı, kabul etmeme oranlarını içermektedir. Sonuçlar, farklı tipteki konteynerlerin sayılarının performans göstergeleri üzerinde en büyük etkiye sahip olduğunu, istifleme politikasının ve maksimum depolama boyutlarının da performans göstergeleri üzerinde önemli bir etkiye sahip olduğunu göstermiştir.

Wilson ve Roach (1999,2000) çok limana uğrayan bir konteyner gemisinde konteynerler için uygun yerleşimin belirlenmesi üzerinde çalışmışlardır. Yükleme planlama problemini ilgili stratejik problemler ve taktik planlama seviyelerine göre iki alt sürece ayırmışlardır. Bir gemide genel olarak konteynerlerin bir bloğa atanması olan ilk problemi çözmek için Dal-sınır algoritmasını kullanmışlardır. İkinci aşamada, belirli konteynerleri bir blokta belirli lokasyonlara veya pozisyonlara atayan daha detaylı bir plan, Tabu-Arama (Tabu-search) algoritması ile bulunmuştur. Her zaman optimal olmamakla birlikte makul bir sürede iyi sonuçlar bulunabilmektedir.

Dubrovsky, Levitin ve Penn (2002) konteyner hareketlerinin sayısını minimize etmek amaçlı yükleme planlama probleminin çözümü için Genetik Algoritma (GA) kullanmışlardır. Çözüm uzayı kompakt ve etkili bir kodlama ile önemli ölçüde azaltılmıştır. Uygun kısıtlar ile geminin stabilitesi de yansıtılmıştır. Simülasyon sonuçları genetik algoritma esaslı yaklaşımın etkinliğini ve esnekliğini göstermiştir.

vinç dağılımı

Gemi planlamanın üçüncü aşaması gemilere ve gemi çeşitlerine rıhtım vinçlerinin tahsis edilmesi olan vinç dağılımıdır. Geminin büyüklüğüne bağlı olarak bir açık deniz gemisine ortalama 3 ila 5 vinç çalışır. Feeder (ara ) gemilerde ise 1 ila 2 vinç çalışır.

Pratikte, vinçlerin gemilere tahsisi birkaç kısıtı -özellikle vinçlerin ve gemilerin teknik verileri ve bir rıhtımdaki vinçlerin erişilebilirliği- yansıtmaktadır.

Çünkü terminaller zaman içinde gelişmişlerdir,genelde gerçek terminallerde farklı çeşitlerde vinçler vardır.

Bir rıhtımdaki çalışılabilir vinç sayısı genelde kısıtlıdır, çünkü her rıhtımdaki her bir vinç kullanılabilir değildir.

Vinç dağılımı ile bir gemiye ve geminin ambar, güverte gibi kısımlarına uygun sayıda vincin tahsis edilmesi ve çalışılacak konteyner bloklarının programlanması amaçlanmaktadır. Bu sadece tek bir gemi için değil belli bir periyotta terminalde demirlemiş olan tüm gemiler için geçerlidir. Optimizasyonun sadece tek bir amacı yoktur. Bütün gemilerin gecikmelerinin toplamının minimizasyonu veya vinçlerin iyi dengelenmiş ve/veya ekonomik kullanımı da amaçlanabilmektedir. Gerçekte ise bu terminalin durumuna ve terminalin kendi amacına dayanmaktadır.

Vinç dağılımı ile, vinç tahsisine ek olarak bir geminin ve geminin konteyner bloklarının hangi modda yükleneceğine karar verilir. Bir blok yatay veya dikey olarak da yüklenebilir. Rıhtım veya deniz tarafından başlanacağı ile 4 farklı yükleme modu oluşur. İlave modlar da vardır ama ana modlar bunlardır. Yükleme planı, vinç dağılımı ve yükleme modu hep birlikte bir iş emrini oluşturur. Bu da her bir bloktaki her bir konteynerin yükleme sırasını tanımlar. Daha öncede belirtildiği gibi kara tarafında yapılan taşımalar yükleme sırası ile uyumlu olmak zorundadır. (Steenken, VoB, Stahlbock, 2004:21)

Daganzo (1989) limanlar için vinçlerin çizelgelenmesini incelediği çalışmasında, gecikmelerin toplam maliyetini minimize edecek şekilde tüm gemilere hizmet verilmesini amaçlamıştır. Çalışmada az sayıda gemi olması durumunda kullanılabilen kesin çözüm metodları ve daha büyük ölçekli problemler için en iyilik prensiplerine dayanan ve uygulanması kolay olan yaklaşık metodlar geliştirilmiştir.

Gambardella ve diğerleri (2001), bir konteyner terminalinde yükleme ve tahliye operasyonlarının çizelgelenmesi ve kaynak tahsisi problemlerine hiyerarşik bir çözüm getirmişlerdir. Çözümün uygulanabilirliği terminalin detaylı, kesikli-olay temelli simülasyon modelinde doğrulanmıştır. Simülasyon sonuçları, maliyetleri üçte bir azaltan optimize edilmiş kaynak tahsisinin optimize edilmiş yükleme ve tahliye listeleriyle birlikte etkin olarak kullanılabileceğini göstermiştir.

Bish 2003’te bir grup geminin maksimum çevrim süresinin minimizasyonu için sezgisel bir metod geliştirmiştir. Üzerinde çalıştığı problem 3 aşamalıdır: gemiden boşaltılan konteynerler için sahada depolama lokasyonlarının belirlenmesi; taşıtların konteynerlere sevkedilmesi (hangi konteyneri hangi taşıtın taşıyacağının belirlenmesi) ve vinçlerin yükleme/tahliye operasyonları için çizelgelenmesi. Aktarma problemi olarak formüle ettiği problem doğrusal olamayan programlamadır.

Sezgisel metodun etkinliğini hem en kötü vaka hem de hesaplamalar açısından analiz etmiştir.

Park ve Kim 2003’de rıhtım ve rıhtım vinçlerinin çizelgelenmesi için çeşitli pratik kısıtları da dikkate alan bir tamsayılı programlama modeli geliştirmiş ve iki aşamalı çözüm yöntemi önermişlerdir. Her bir gemi için yanaşma yeri,zamanı ve her bir zaman aralığı için her bir gemiye atanacak vinçlerin sayısının belirlendiği ilk aşama için alt gradyan optimizasyon (subgradient optimization) tekniğini kullanmışlardır. İkinci aşamada ise her bir rıhtım vinci için detaylı çizelgelemeyi dinamik programlama ile gerçekleştirmişlerdir.

Lojistik, hammaddelerin, yarı mamullerin veya bitmiş mamullerin, hizmetlerin ve bunlarla ilgili enformasyonun ilk noktadan tüketimin meydana geldiği noktaya kadar; müşteri beklentilerini karşılaması hedeflenerek, verimli bir şekilde akış ve depolanmasının planlanması, uygulanması ve kontrolü sürecini ifade etmektedir.(Johnson ve Wood, 1996: 4) Bu ifadeden yola çıkılarak konteyner terminal lojistiği de konteyner terminali içerisindeki operasyonların verimli bir şekilde planlanması, uygulanması ve kontrol edilmesi süreçlerinin bütünü olarak tanımlanabilmektedir.

Lojistiğin temel hedefi, müşteri hizmetlerinde yüksek bir seviyeye ulaşılması, kaynak ve yatırımların en iyi şekilde kullanımıyla rekabet avantajının yaratılmasıdır. (Çancı, Erdal, 2003: 35) Terminal lojistiği ise, terminallerde yüksek yatırım gerektiren kaynakların en verimli şekilde kullanılması ile rekabet avantajı sağlamayı hedeflemektedir.

Son yıllarda, konteyner terminal operasyonlarında, yöneylem araştırması metodlarını kullanan optimizasyon ihtiyacı çok daha önemli olmuştur. Çünkü, büyük konteyner terminallerinin lojistiği çok karmaşık düzeylere ulaşmıştır ve terminallerin daha fazla gelişmesi, ancak süreçlerin bilimsel metodlarla planlanıp uygulanmasıyla sağlanmaktadır. Lojistik ve optimizasyonun koşut zamanlı metodlarının etkisi, sadece operasyon uzmanları tarafından daha fazla yargılanamaz. Kararları desteklemek için objektif metodlar gerekmektedir. Gerçek sisteme uygulanmadan önce farklı lojistik konseptler, karar kuralları ve optimizasyon algoritmaları, simülasyonla kıyaslanmak zorundadır.

Yukarıdaki şeki tipik bir konteyner terminalinde ana operasyonları göstermektedir.Bir konteyner terminali konteyner elleçleme operasyonu çeşitlerine göre rıhtım ve stok sahası olamak üzere kabaca iki ana alana ayrılabilir.Rıhtım gemilerin yanaştığı yerdir . Rıhtım vinci gelen B) ve transit konteynerleri gemilerden boşaltır ve giden ve transit konteylerleri gemilere yükler . Stok sahası konteyner bloklarından oluşur. Her blok bir yığın konteynerden meydana gelmektedir ve genellikle her blokta konteynerler yanyana altı sıra olacak şekilde yerleştirilir. Herbir sıra uzunlamasına birbirini takip eden 20 veya daha fazla konteynerden oluşur ve üstüste yerleştirilen konteyner sayısıda 4 yada 5’tir. Sıraların sayısı ve konteyner istifinin yüksekliği konteynerleri istif etmede kullanılan vinçlerin yüksekliğine ve açıklığına bağlıdır.

Konteyner terminal operasyonuyla ilgili birçok farklı karar vardır ve bu kararlar birbirlerini etkilemektedir. Örneğin, sahada konteynerlerin depolanmasıyla ilgili kararlar direk olarak bloklardaki saha vinçlerinin işyükünü ve dahili kamyonların dolaşma mesafesini etkileyecektir ve QC’s rıhtım viçlerinin verimliliğini dolaylı olarak etkileyecektir. Gene tüm bu kararlar gemilerin rıhtım tahsisi ile ilgilidir. Çok-kriterli doğası, operasyonların karmaşıklığı ve tüm operasyonların yönetimi probleminin büyüklüğü ile tüm amaçları başaracak optimal (uygun) kararları vermek mümkün değildir. Mantıklı olarak, hiyerarşik yaklaşım tüm problemi daha küçük bir dizi probleme bölmek için adapte edilmiştir. Aşağıdaki şekil bir konteyner terminalindeki operasyonel kararların tipik hiyerarşik yapısını göstermektedir. (Zhang ve diğ., 2003:891)

Dahili kamyonlar konteynerleri rıhtım vinci ile depolama blokları arasında taşırlar . Harici kamyonlar müşterilerden gelen ihraç konteynerleri sahaya getirirler ve ithal (gelen) konteynerleri sahadan alır müşterilerine teslim ederler. RTGC’ler veya saha vinçleri genelde konteynerleri depolama bloklarında elleçlemek için kullanılırlar. Onlar kamyonlardan (dahili veya harici) konteynerleri alıp bloklara yerleştirirler ve bloklardan konteynerleri alıp kamyonlara yerleştirirler.

Bir terminalde konteyner akışı gemi varış süreci ile başlar. Her gemi boşaltılacak olan ve terminalde yüklenecek belirli sayıda konteynerle belirlenmiş bir zamanda gelir. Rıhtım tahsisi (geminin yanaşacağı yer), ve geminin yükleme planı ( boşaltılacak ve yüklenecek konteynerlerin düzeni) geminin varışından önce belirlenir. Konteyner terminal operasyonlarının özellikleri gerçek zamanlı, canlı (online) optimizasyon ve kararlar gerektirmektedir. Çünkü, konteyner terminalinde gerçekleşecek süreçlerin çoğu, uzun zaman önceden görülemez. Süreçler gerçekleşmeden kısa bir zaman önce netlik kazanmakta olduğundan, genellikle optimizasyon için gereken planlama ufku çok kısa olmaktadır. Örneğin, kamyonlarla terminale getirilecek konteynerlerin verisi daha önce EDI (Elektronik Veri Değişimi) ile bildirilebilse de, konteynerlerin terminale geliş zamanı tam olarak bilinmemektedir. Geldiklerinde ise, konteynerlerin hasarlı olup olmadıkları kontrol edilmek zorundadır ve daha önce bildirilen veriler yanlış olabilmektedir. Her iki durumda da, konteynerin amaçlanan istiflenme yeri değişmektedir. Kamyonların kapıdaki sırası ile konteynerlerin bu kamyonlardan straddle taşıyıcı veya vinçlerle alındıkları işlem noktalarındaki sırasının aynı olması da gerekmemektedir.

Straddle taşıyıcının yada vincin minimum hareket sayısı ile istenen istif düzenini sağlayabilmesi için, işlem noktasında önce bulunması gereken bir kamyon kapıda daha arka sırada yer alabilmektedir. Ama, genelde sadece terminalin kendi ekipmanı ile yaptığı taşımalar sıralanabilmektedir. Kamyonlar sürekli olarak terminale geldiklerinden, hesapların periyodik yada geliş üzerine tekrarlanması gerekmektedir. Benzer tartışmalar tren operasyonları için de geçerlidir.

Benzer bir durum gemilerin yükleme ve boşatması için de geçerlidir. Konteynerlerin ve gemi içinde bulundukları pozisyonların verisi genellikle önceden tam olarak bilinse ve ön planlama süreci iş sıralamasının hesap edilmesine olanak sağlasa da, operasyonel karışıklıklar yüzünden sıkça değiştirilmek zorunda kalırlar. Gemiler durağan olmadıkları ve med-cezir, hava, stabilite gibi nedenlerle sürekli olarak hareket ettiklerinden, bir sonraki sırada olan konteynerlere vincin spreaderi ile erşilememektedir. Bu yüzden, vinç operatörleri önceden hesaplanmış yükleme ya da tahliye planını değiştirmeye kendileri karar verirler. (Steenken, VoB, Stahlbock, 2004:16)

İlk bakışta konteyner terminal operasyonu aldatıcı bir şekilde kolay görünür. Aslında, daha çok ‘’görev dükkanı’’ (job shop) üretimine benzer. Terminale gelen konteynerlar “ham madde’’dir. Konteynerler fiziksel dönüşüme uğramasa da, terminal işçileri ekipmanlarla, onlara artı değer kazandıran çeşitli operasyonlar uygularlar. Bu operasyonlar, konteynerlerin gemilerden boşaltılması, depolanması, konteynerleri hızlı kavramak için her köşesinde bindirme çengeli ve kilit bulunan özel dizayn edilmiş kamyon römorku bulunan ”şasi’”nin üzerine bindirilmesini içerebilir. Neticede her bir konteyner, “bitmiş ürün’’ olarak terminalden ayrılır. (Chadwin ve diğ., 1990: 19)

Bir konteyner terminalindeki iş yükünün aşağıda açıklanan özel nitelikleri vardır:

· Daha önce de belirtildiği gibi hava ve trafik durumlarına bağlı olarak iş yükünün zaman içindeki dağılımı belirsizdir.

· İşin terminale geliş sırasını ve zamanını kontrol etmek her zaman mümkün değildir.

· Normal koşullar altında işin ertelenmesi mümkün değildir, iş geldiği anda yapılmalıdır.

Bütün bu özellikleri hesaba katan modellerin ve algoritmaların seçilmesi gereklidir. Ayrıca bu modellerin kullanımı da kolay olmalıdır. (Murty ve diğ., 2004:6 )

Bilgi teknolojisi global ekonomide temel bir elemandır. Bir konteyner terminalinin verimli operasyonu büyük miktardaki bilgiyi ne kadar verimli işlediğine bağlıdır. O yüzden konteyner terminal operasyonlarına ve yönetimine bilgi teknolojisinin uygulanması terminalin başarısı için kritiktir. Bu aynı zamanda terminal ve kullanıcıları arasında EDI’yi (elektronik veri değişimi ) de içerir. (Lui ve Ying, 1993:32)