Modelli ed algoritmi per l’ottimizzazione di “freight handling” in terminal logistici portuali

La crescita del commercio mondiale ha portato a progressi nelle strutture di movimentazione e ha sviluppato l'attività di trasporto in modo proporzionale al progresso commerciale e industriale. In particolare, la flotta mondiale di container cargo ha triplicato la propria capacità nell'ultimo decennio sia in termini numerici che di volume. Le navi attuali hanno capacità di 13.000-15.000 TEU e le nuove classi di navi raggiungono anche i 22.000 TEU. È evidente che tali iniziative nel settore della navigazione consentono economie di scala del tutto nuove. È anche evidente che le dimensioni delle navi e i relativi costi operativi richiedono una gestione commerciale ottimale, espressa in rotte veloci tra paesi lontani (Ocean Services) e un numero limitato di porti (Malchow, 2014). Le dimensioni delle navi e i loro costi di gestione influenzano i terminal container, che sono alla ricerca di automazione per migliorare le loro prestazioni (Martín-Soberón et al., 2014); tuttavia, i porti marittimi devono aggiornare continuamente i propri sistemi per garantire la gestione e lo stoccaggio specializzati dei container. La gestione dei terminal richiede una grande organizzazione con un sofisticato sistema IT per il monitoraggio dei movimenti dei container: ad esempio, dallo scarico alla consegna, registrando i giorni di archiviazione nel terminale. Le operazioni di movimentazione di container sono eseguite da gru speciali che, favorite dalla standardizzazione di dimensioni e sistemi di sollevamento, possono raggiungere alte velocità operative di sollevamento e movimentazione. L'aumento della capacità e delle dimensioni delle navi portacontainer ha reso necessario l’adattamento delle gru sia in altezza che in lunghezza del braccio di lavoro (International Forum Forum Report, 2015). Ciò consente alle navi di ultima generazione di operare con 23 file di container sul ponte. I terminal portuali attualmente utilizzano sistemi informatici (IT) per gestire completamente i dati e i movimenti dei container. La maggior parte delle informazioni viene elaborata secondo lo standard EDIFACT (Electronic Data Interchange for Administration Commerce and Transport), che consente lo scambio di dati con le navi (piano dell'alloggiamento), l'ottimizzazione della posizione del container, la definizione delle sequenze di carico / scarico (piano di stivaggio) ed il monitoraggio del container in tempo reale. Il sistema informatico EDI è inoltre disponibile per gli organismi esterni (dogane, autorità portuali ecc.), gli operatori logistici, le agenzie e i clienti per i propri requisiti di informazione e documentazione. Lo standard EDIFACT fornisce un insieme di regole di sintassi per definire un protocollo di scambio interattivo e fornisce una serie di messaggi standard che consentono lo scambio multi-paese e multi-settore di documenti aziendali elettronici. EDIFACT è ampiamente utilizzato in tutta Europa e ha visto qualche adozione nella regione ASPAC (Asia-Pacifico) (anche se attualmente ci sono più standard basati su XML che vengono utilizzati oggi). Quindi, questi messaggi sono ora in uso in tutto il mondo e consentono lo scambio multi-paese e multi-settore. Tuttavia il l trasporto marittimo coinvolge molte parti interessate, le cui decisioni e azioni riguardano l'intera catena logistica del trasporto containerizzato. In questo contesto, i porti svolgono un ruolo cruciale, poiché le loro prestazioni operative determinano la qualità del trasporto containerizzato. I processi portuali devono essere coordinati e ottimizzati, non solo durante la pianificazione, ma anche nelle fasi operative di gestione. In effetti, oggigiorno lo scambio di documenti nel trasporto marittimo è decisamente troppo frammentato. Di conseguenza, gli approcci marittimi sono spesso non coordinati. Tale mancanza di coordinamento nello scambio di informazioni tra tutti gli attori coinvolti provoca quantomeno una significativa perdita di tempo e una riduzione di efficienza. L’obiettivo di questa tesi consiste nello studiare come l’automazione ed uno scambio di informazioni organizzato, basato su tecnologia esistente ed efficiente, possa portare ad una migliore gestione dell’operatività. Verranno presentati diversi casi studio riguardanti processi operativi e problematiche di terminal portuali differenti, sia LO-LO (lift on, lift off) che RO-RO (roll on, roll off). La prima parte presenta una analisi scientifica sullo stato dell’arte attuale inerente ai problemi di ottimizzazione che interessano un terminal container. In particolare, viene riscontrato un importante incremento di interesse da parte della ricerca scientifica a partire dagli ultimi anni; tale sviluppo è aumentato in parallelo con il fenomeno del “gigantismo navale”. Questo aumento di capacità ha generato delle problematiche di gestione e soprattutto di movimentazione da parte dei terminal portuali, i quali si sono trovati di fronte alla necessità di dover ricercare delle soluzioni che permettano di incrementare la propria efficienza, garantendo un elevato livello di servizi. Successivamente verranno presentati i casi studio, sviluppati tramite modelli ad eventi discreti: - Il primo descrive una fase intermedia di perditempo che può verificarsi durante la pianificazione del carico/scarico di una nave in terminal LO-LO. Dopo una descrizione dello stato attuale verrà presentata l’idea, anch’essa implementata, per ovviare al problema facendo un rapido riferimento al progetto europeo Sea Traffic Management (STM), che presenta un tipo di piattaforma innovativa in grado di gestire lo scambio dati in tempo reale. - Il secondo pone un focus su un terminal di tipo RO-RO con riferimento al Terminal AET di Anversa. In questo caso verrà presentata la problematica di ricerca dell’auto da parte dei camionisti che entrano nel terminal per prelevarle e distribuirle. Verrà presentato un modello dello scenario attuale e una possibile soluzione legata ad una localizzazione certa dei veicoli con conseguente miglioramento dell’efficienza sia del terminal stesso che del singolo autista che di fatto perde meno tempo nella ricerca. - Infine, viene presentato un algoritmo che affronta ancora più in dettaglio il problema precedente. L’idea è quella di sviluppare un modo per consigliare, all’autista che cerca l’auto, quale sia il percorso da seguire pesando il costo di spostamento a partire da una certa origine. L’algoritmo permette, data una posizione iniziale dell’auto e verificato che questa non coincide con quella cercata, di scegliere come spostarsi all’interno di un reticolo per trovare l’auto desiderata nel minor tempo possibile. I risultati saranno poi confrontanti con algoritmi basati su criteri di ricerca diversi. Infine l’ultima parte dell’elaborato espone le considerazioni finali.