Planningsmodel scheepvaartafhandeling bij de Noordersluis in IJmuiden

Transcriptie

1 Planningsmodel scheepvaartafhandeling bij de Noordersluis in IJmuiden `Ontwikkelen van een standaard methode voor het genereren van een sluisplanning Eindrapport Auteur: Meike van Haastert Datum: januari 2003

2 Voorwoord Dit rapport beschrijft het onderzoek, dat is verricht in het kader van het afstudeerproject aan de Technische Universiteit Delft, Faculteit Civiele Techniek, sectie Waterbouwkunde. Het onderzoek is uitgevoerd voor de Nautische Sector van het Gemeentelijk Havenbedrijf Amsterdam (GHA) onder begeleiding van de heer E. Koster. Er is een model ontwikkeld, dat volgens en standaard methode een planning genereert voor de zeesluis bij IJmuiden. In dit rapport wordt uitvoerig beschreven waarom het model is gemaakt, hoe het model tot stand is gekomen en welke resultaten met het model zijn behaald. Mijn dank gaat uit naar mijn afstudeercommissie en alle personen, die op één of andere wijze een bijdrage hebben geleverd aan de voltooiing van dit afstudeeronderzoek. De afstudeercommissie bestaat uit de volgende personen: - Prof. Ir H. Ligteringen (TU Delft) - Ir R. Groenveld (TU Delft) - Ir T.H.W. Horstmeier (TU Delft) - E. Koster (GHA) Meike van Haastert, Amsterdam, januari 2003 i

3 ii

4 Samenvatting Het Noordzeekanaal-gebied is voor een aantal havengebonden sectoren een belangrijk havengebied binnen Europa. In het gebied liggen de havens van IJmuiden, Beverwijk, Zaanstad en Amsterdam. Al het scheepvaartverkeer met eindbestemming Beverwijk, Zaanstad of Amsterdam, moet het sluizencomplex in IJmuiden passeren. Het complex bestaat uit vier sluizen, waarvan de Noordersluis de grootste is. Voor de bereikbaarheid van het gebied is de afhandeling van de scheepvaart door deze sluizen een belangrijk aspect. In praktijk blijkt een groot aantal afhankelijkheden te bestaan tussen de verschillende schepen onderling. Bovendien dient men bij de afhandeling van de scheepvaart rekening te houden met een aantal omgevingsvariabelen, zoals het getij en de weersomstandigheden. Door onvolledig inzicht in de logistieke processen rond het sluizencomplex is het efficiënt inzetten van de sluizen geen eenvoudige taak. Bovendien verloopt de communicatie tussen betrokken partijen soms slecht en is de informatievoorziening gebrekkig. Als gevolg van deze tekortkomingen ontstaan vaak onnodig lange wachttijden. Dit wachten kost rederijen veel geld. Met name voor de grotere schepen die alleen door de Noordersluis geschut kunnen worden, kunnen deze kosten hoog oplopen. Het Gemeentelijk Havenbedrijf Amsterdam (GHA) heeft daarom een plan ontwikkeld onder de naam `Ships Timeframe Allocation Amsterdam (STAA). Het plan is gebaseerd op vernieuwingen op het gebied van huidige regels en procedures en richt zich op de Noordersluis. Het doel van STAA is om met bestaande middelen en activiteiten de bereikbaarheid van het gebied voor Noordersluis-gebonden schepen te vergroten. In dit afstudeerwerk is een model ontwikkeld dat volgens een standaard methode een planning voor de Noordersluis genereert. Het model is ontwikkeld in het kader van het STAA-project. Het huidig aanbod van schepen voor de Noordersluis wordt in een tijdsplanning verwerkt, waarbij wordt gestreefd naar een optimaal gebruik van deze sluis. Het model moet fungeren als ondersteunend systeem voor de menselijke beslisser. Met behulp van het model kan men in praktijk de hinder voor Noordersluis-gebonden schepen terugdringen, door het tijdig signaleren van knelpunten en het efficiënter inzetten van de sluis. Gezien de complexiteit van het systeem is gekozen voor een iteratieve aanpak van het planningsproces. Hiervoor is onderscheid gemaakt tussen: - Het informatiesysteem: Hierin wordt onder andere de invoerstroom (aanmeldingen) gegenereerd en worden alle benodigde gegevens voor het planningsproces verzameld en geordend. De planningsmotor in dit systeem, genereert aan de hand van deze gegevens een planning voor een willekeurig dag in de simulatieperiode. Om inzicht te krijgen in het gedrag van het systeem, maakt hij hierbij gebruik van het verkeerssimulatiemodel; - Het verkeerssimulatiemodel: Hierin wordt de verkeerssituatie nagebootst. De planningsmotor kan voor een willekeurige schutvolgorde de verkeerssituatie nabootsen met behulp van het verkeerssimulatiemodel. Op die manier kan op experimentele wijze naar de meest optimale schutvolgorde worden gezocht. Voor een optimaal gebruik van de sluis en een vermindering van de hinder voor de scheepvaart is een aantal standaardregels opgesteld. Deze regels worden bij de aansturing van de sluis gevolgd. Bij het opstellen van deze regels is onder andere onderscheid gemaakt naar de urgentie van schepen. In deze zogenaamde `prioriteitsregels is vastgelegd, in welke situaties bepaalde schepen voorrang krijgen. iii

5 De prioriteitsregels hebben betrekking op de volgende schepen: - Tijgebonden schepen: Deze schepen zijn voor het bevaren van het gebied aan westzijde van de sluis afhankelijk van het getij. Zij kunnen slechts in bepaalde perioden de sluis binnen varen. Eén zo n periode wordt gedefinieerd als een tijpoort. Aan deze schepen wordt voorrang verleend, indien zij anders een tijpoort moeten wachten. - Lijndiensten: Onder de lijndiensten vallen de passagiersschepen en de containerschepen. Zij varen volgens een strak schema. Om die rede wordt verondersteld, dat zij meer zullen leiden onder een vertraging. Zij krijgen voorrang indien hun wachttijd anders oploopt tot meer dan 45 minuten. Voor implementatie van het model is de programmeertaal Prosim gebruikt. De planningsmotor en het verkeerssimulatiemodel zijn in aparte programma s uitgevoerd. Het verkeerssimulatieprogramma wordt gerund vanuit het hoofdprogramma, waarin de planningsmotor actief is. Met het programma zijn een aantal experimenten uitgevoerd om de gevoeligheid van het systeem ten aanzien van de gekozen regels te toetsen. De uitkomsten van runs met het simulatieprogramma met de prioriteitsregels zijn vergeleken met de resultaten uit runs met de zogenaamde nulvariant, waarbij deze regels niet gelden. Alle schepen in de nulvariant worden op volgorde van aankomst- en vertrektijd ingepland. Bij de vergelijking van de resultaten uit beide experimenten werd slechts een kleine verbetering waargenomen voor het totaal aanbod ten opzichte van de nulvariant. Dit is terug te voeren op het relatief kleine percentage schepen, dat door de prioriteitsregels voordelen ondervindt. Uit nadere bestudering van de resultaten, waarbij de wachttijden van tijgebonden schepen, lijndiensten en al het overige scheepvaartverkeer zijn vergeleken, blijken de voordelen voor de zogenaamde prioriteitschepen echter groot zijn. Algemeen kan worden geconcludeerd dat met behulp van Prosim een simulatiemodel is ontwikkeld, dat in staat is een sluisplanning te genereren. Door de beperkte beschikbare tijd voor het onderzoek is met name het verkeerssimulatiemodel onvolledig. Voordat het model in praktijk gebruikt zou kunnen worden, dient men het model op een aantal punten uit te breiden. iv

6 Inhoudsopgave VOORWOORD... I SAMENVATTING... III 1. INLEIDING ALGEMEEN AANPAK SYSTEEMANALYSE OVERZICHT VAN HET GEBIED BETROKKEN PARTIJEN EN INVLOEDSFACTOREN BESCHRIJVING BELANGRIJKSTE PROCESSEN PROBLEEMBESCHRIJVING EN DOELSTELLING PROBLEEMSCHETS AFBAKENING VAN HET ONDERZOEKSGEBIED DOELSTELLING VAN HET PROJECT PROGRAMMA VAN EISEN De planningshorizon Doelfunctie bij het opstellen van de planning Toewijzingsstrategie voor de sluis Gewenste uitvoer Aannamen en uitgangspunten MODELVORMING FUNCTIEANALYSE VAN HET MODEL Eerste aggregatieniveau: het overkoepelde proces Tweede aggregatieniveau: scheiding tussen het informatiesysteem en het verkeerssimulatiemodel Derde aggregatieniveau: nevenfuncties van het informatiesysteem en het verkeerssimulatiemodel ALGEMENE BESCHRIJVING VAN HET PLANNINGSPROCES COMMUNICATIE TUSSEN BEIDE SYSTEMEN Informatiestroom naar het verkeerssimulatiemodel Informatiestroom naar het informatiesysteem SYSTEEM VARIABELEN MODELINFRASTRUCTUUR De vaarwegen De Noordersluis SCHEEPVAART BINNEN HET MODEL Typen Dimensies Bestemming en vaarschema Prioriteit Tijpoort van het schip Benodigd aantal sleepboten VERTALING NAAR PROGRAMMA BESCHRIJV MODEL VAN HET INFORMATIESYSTEEM BESCHRIJVING VAN DE COMPONENTEN PROCESBESCHRIJVING VAN DE LEVE COMPONENTEN Proces van main Proces van de invoergenerator Proces van de getijgenerator Proces van de planningsmotor...43 v

7 6. BESCHRIJV MODEL VAN DE VERKEERSSIMULATIE BESCHRIJVING VAN DE COMPONENTEN PROCESBESCHRIJVING VAN DE LEVE COMPONENTEN Proces van het schip Proces van het lichterschip Proces van de scheduler Proces van de verkeersleider Proces van de sluismeester Proces van de Wijsmuller Proces van de sleepboot VERIFICATIE VAN HET MODEL CONTROLE VAN DE SYNTAX AAN DE HAND VAN HET BESCHRIJVE MODEL SIMULATIERUNS ALS CONTROLE CONTROLE VIA HET BEELDSCHERM CONTROLEREN MET BEHULP VAN HANDBEREKENINGEN GEVOELIGHEIDSANALYSE OPZET VAN DE EXPERIMENTEN Beïnvloeden toewijzingsstrategie Runlengte Invoer Prestatie-indicatoren RESULTATEN Wachttijden totaal aanbod Wachttijden ontheffingsschepen Wachttijden stroomgevoelige schepen Wachttijden lijndiensten Wachttijden `overig scheepvaartverkeer INTERPRETATIE WAARNEMINGEN CONCLUSIES EN AANBEVELINGEN CONCLUSIES Conclusies ten aanzien van het verkeerssimulatiemodel Conclusies met betrekking tot de gebruikte planningsmethode Conclusies met betrekking tot de gekozen toewijzingsstrategie AANBEVELINGEN BEGRIPPENLIJST...87 LIJST MET AFKORTINGEN...91 LITERATUURLIJST...92 BIJLAGEN I...95 BIJLAGE II...99 BIJLAGE III BIJLAGE IV BIJLAGE V BIJLAGE VI BIJLAGE VII vi

8 BIJLAGE VIII BIJLAGE IX vii

9 viii

10 1. Inleiding 1.1. Algemeen De afgelopen jaren heeft het Noordzeekanaal-gebied zijn positie als belangrijk havengebied in Europa weten te versterken. De goederenoverslag in de Zeehavens Amsterdam, bestaande uit de havens van IJmuiden, Beverwijk, Zaanstad en Amsterdam, blijft toenemen (voor een overzicht van het gebied, zie figuur 2.1 op bladzijde 5). De bereikbaarheid van het gebied voor de scheepvaart speelt hierin een belangrijke rol. De huidige groei veroorzaakt een steeds groter druk op het sluizencomplex in IJmuiden. Het complex bestaat uit vier sluizen: de Noordersluis, de Middensluis, de Zuidersluis en de Kleine sluis (zie figuur 1.1). In het verleden konden de grote, minder grote en kleine schepen over de beschikbare sluizen worden verdeeld. De toenemende schaalvergroting in de scheepvaart betekent dat men meer op de Noordersluis is aangewezen. Op bepaalde delen van de dag overtreft het aanbod van schepen zelfs de capaciteit van de sluis en kunnen er lange wachttijden ontstaan voor de scheepvaart. Daarnaast kan de capaciteit van de benodigde diensten (loodsen en sleepboten) een flessenhals vormen op piekmomenten, waardoor schepen moeten wachten. Het wachten kost rederijen veel geld. Het plannen van de inzet van al deze middelen (de sluizen en de benodigde diensten) speelt hierbij een belangrijke rol. Havenmond Noordersluis Noordersluis Figuur 1.1: Overzicht van het sluizencomplex te IJmuiden Hoofdstuk 1: Inleiding 1

11 Het Gemeentelijk Havenbedrijf Amsterdam (GHA) is verantwoordelijk voor deze planning. De planning wordt ingevuld aan de hand van redelijk betrouwbare aankomst- en vertrektijden, die vaak slechts enkele uren van tevoren worden doorgegeven. De doelstelling bij het opstellen van deze planning is het minimaliseren van de wachttijden voor het scheepvaartverkeer, dat het sluizencomplex wil passeren. Door het groot aantal afhankelijkheden tussen schepen onderling, is het efficiënt inzetten van middelen hierbij geen eenvoudige taak. Uit de praktijk is gebleken dat door gebrek aan inzicht in al deze afhankelijkheden vaak problemen ontstaan, waardoor de planning verstoord wordt en er extra vertragingen optreden. Bovendien treden er door gebrek aan communicatie tussen betrokken partijen (GHA, loodswezen en Wijsmuller) vaak misverstanden op, die eveneens weer kunnen leiden tot vertragingen. Voor optimalisatie van de huidige situatie met bestaande infrastructuur en beschikbare diensten zijn overwegingen, in de zin van alternatieve beleidsstrategieën en planningsmethoden, denkbaar. Het GHA heeft op dit gebied een plan ontwikkeld voor een nieuw managementconcept voor het Noordzeekanaal-gebied (NZK-gebied), onder de naam `Ships Timeframe Allocation Amsterdam (STAA). Het concept richt zich op de Noordersluis. (Meer informatie over STAA is te vinden in bijlage I.) Het doel van STAA is om tot een standaard planmethode te komen voor de inzet van benodigde middelen en diensten. Hiervoor wordt een STAA-software-systeem ontwikkeld. Het systeem zal een ondersteunende rol krijgen in het besluitvormingsproces van de STAA-coördinator. Deze persoon zal in de toekomst een beslissende rol hebben en dient de betrokken partijen te kunnen aansturen. In dit afstudeerwerk wordt in het kader van het STAA-project een met behulp van een simulatiemodel een standaard planmethode ontwikkeld voor de scheepvaartafhandeling bij de Noordersluis. Dit simulatiemodel zal voor een willekeurige dag een tijdsschema genereren, waarin het totale aanbod van schepen aan beide zijden van de sluis wordt verwerkt Aanpak Het NZK-gebied kan worden beschouwd als een complex logistiek systeem, dat bestaat uit veel gelijktijdig verlopende processen, die elkaar onderling beïnvloeden. Alvorens het probleem juist kan worden geformuleerd en de doelstelling van het onderzoek kan worden vastgesteld, dient inzicht te worden verkregen in deze processen en de actoren die binnen het systeem een rol spelen; de systeemanalyse is dan ook de eerste stap in het onderzoek. Bij iedere fase in het onderzoeksproces vindt terugkoppeling plaats naar eerder uitgevoerde fasen. Bij deze systeemanalyse, die wordt beschreven in hoofdstuk 2 wordt met name gelet op de invloed die alle aspecten uit het systeem uitoefenen op het planningsproces. Als duidelijk is waaruit het systeem bestaat en wat er binnen het systeem gebeurt, wordt in hoofdstuk 3 het probleem geformuleerd. Aan de hand van deze probleemschets wordt het onderzoeksgebied vastgesteld, welke aangeeft wat wel en niet wordt meegenomen in het onderzoek. Gezien de beperkte beschikbare tijd zal het onderzoeksgebied slechts bestaan uit een beperkt deel van het totale systeem. Dit zal ongetwijfeld gevolgen hebben voor de validiteit van het model. Bij de evaluatie van het onderzoek moet hiermee rekening worden gehouden. Aan de hand van de probleemformulering wordt de doelstelling voor het onderzoek bepaald. Om een bruikbaar simulatiemodel te ontwikkelen is het van belang om van tevoren precies aan te geven wat van het programma verwacht wordt, welke doelfunctie het planningsmodel heeft en op welke wijze vervolgens een strategie kan worden bepaald voor de indeling van schepen in deze planning. Dit wordt beschreven in het programma van eisen voor het model. Bij de modelvorming zijn bepaalde aspecten binnen het onderzoeksgebied zodanig vereenvoudigd, dat hierdoor het systeem overzichtelijker wordt. De aannames met betrekking tot deze vereenvoudigingen worden tevens beschreven in het programma van eisen. Vervolgens kan worden overgegaan tot het modelleren van het systeem. Het ontwikkelen van een model kan worden beschouwd als het vormen van schematisaties en procedures, die ervoor zorgen dat de in het systeem belangrijke componenten en processen, in het model worden opgenomen. Hiertoe wordt duidelijk onderscheid gemaakt tussen een Hoofdstuk 1: Inleiding 2

12 verkeerssimulatiemodel, waarin al deze reële processen zich afspelen en een informatiesysteem, dat op zodanige wijze gegevens oproept en verwerkt, dat hieruit een planning kan worden gemaakt. Het informatiesysteem maakt hierbij gebruik van het verkeerssimulatiemodel om inzicht te verwerven in het gedrag van het systeem. De eerste opzet van het model, waarin tevens deze functiescheiding aan de orde komt, wordt behandeld in hoofdstuk 4. In het hoofdstuk wordt een globale modelbeschrijving gegeven, waarin het met name gaat om de structuur van het model. Een complete beschrijving van de componenten en processen van zowel het informatiesysteem en het verkeerssimulatiemodel, volgt in achtereenvolgens hoofdstuk 5 en 6. Aan de hand van deze beschrijving wordt het model vertaald naar een programma. De gebruikte taal voor de implementatie van het model is Prosim. Deze taal leent zich er goed voor om vele gelijktijdige processen te vertalen naar een programma. Gedurende de programmeerfase en na afloop van deze fase vindt verificatie van het simulatiemodel plaats. De verificatie is op te vatten als het systematisch analyseren van het programma, om alle programmeerfouten te elimineren. Verificatie omvat tevens het proces waarin wordt nagegaan of het geïmplementeerde model de letterlijke vertaling is van het beschrijvende model. De verificatie van het model wordt beschreven in hoofdstuk 7. Als alle fouten uit het model zijn verwijderd, kunnen de experimenten met het model worden uitgevoerd. Het uiteindelijke doel van de experimenten is het evalueren van de gehanteerde strategie met betrekking tot de werking van het systeem. Dit gebeurt aan de hand van een gevoeligheidsanalyse, die in hoofdstuk 8 wordt behandeld. Door bepaalde variabelen van het model te wijzigen, kan de invloed van een bepaalde systeemvariabele op het gedrag van het systeem, worden geanalyseerd. Ten slotte worden in hoofdstuk 9 de conclusies en aanbevelingen van het onderzoek behandeld. Hierbij wordt nagegaan of het beoogde doel van het onderzoek is bereikt en welke aanbevelingen kunnen worden gedaan voor een eventuele vervolgstudie Hoofdstuk 1: Inleiding 3

13 . Hoofdstuk 1: Inleiding 4

14 2. Systeemanalyse In dit hoofdstuk wordt allereerst een beschrijving gegeven van het systeem en de belangrijkste processen, die zich afspelen in de scheepvaartafhandeling bij de Noordersluis. Voor het onderkennen van het probleem en het definiëren van de doelstelling voor dit afstudeeronderzoek is het noodzakelijk inzicht te hebben in deze processen. Allereerst wordt in paragraaf 2.1 een overzicht gegeven van het gebied. Paragraaf 2.2 geeft vervolgens een beschrijving van alle partijen en factoren, die een rol spelen bij het opstellen van een planning. In paragraaf 2.3 worden de belangrijkste processen binnen het systeem beschreven, vanaf de aanmelding van het schip tot het moment dat het schip de haven weer verlaat Overzicht van het gebied Het Noordzeekanaal-gebied strekt zich uit van IJmuiden tot aan Amsterdam. Het gebied bestaat uit verschillende havens (zie figuur 2.1). Centraal in het gebied ligt het Noordzeekanaal (NZK), dat dient als verbinding tussen de havens en de Noordzee. Schepen kunnen het NZK bereiken via het sluizencomplex bij IJmuiden. IJmuiden Noordzeekanaal Amsterdam Figuur 2.1: Overzicht van het gebied Buiten het sluizencomplex, aan de zeezijde, ligt het havengebied van IJmuiden en direct achter de sluis liggen de havens van Beverwijk. Op circa 12 kilometer afstand van de sluizen liggen de eerste havens van het Amsterdams Noordzeekanaalgebied. Het gebied strekt zicht uit over bijna 12 kilometer en staat in open verbinding met het IJ. Hoofdstuk 2: Systeemanalyse 5

15 2.2. Betrokken partijen en invloedsfactoren Voor de weergave van alle partijen, die betrokken zijn bij de scheepvaartafhandeling bij de Noordersluis en de factoren, die de planning op eniger wijze kunnen beïnvloeden is de mindmap-methode gehanteerd (zie figuur 2.2). De mindmap dient als een soort geheugensteun voor de rest van het onderzoek. De sluisplanning staat centraal in de figuur weergegeven. Erom heen staan de hoofdaandachtspunten, die voor de sluisplanning van belang zijn. De hoofdaandachtspunten zijn: - Scheepsaanbod; - Hydrografische factoren; - Additionele diensten; - Het GHA; - Meteorologische omstandigheden; - Ligplaatsplanning; - Infrastructuur; - Onverwachte gebeurtenissen; - Sluispolitiek; - Vaarschema van het schip. Sluitingstijd deuren Openingstijd deuren Nivelleertijden Lengte Snelheidsbeperkingen Eigenschappen schip Toelatingseisen Sluiskarakteristieken Infrastructuur lading Meteorologische omstandigheden procedures Aanlopen Binnenlopen Schutten Varen Aanmeren Havenactiviteiten Ontmeren Varen Schutten Uitlopen Bestemming schip Vaarschema Bulkschepen Roro Passagiersschepen Autoboten Tankers Marineschepen Refrigerated schepen Baggerschepen Gevaarlijke stoffen DWT lading Bestemming Scheepsaanbod Type ETA/ETD Dimensies Afwijkingen Getij-afhankelijke schepen Benodigde diensten Bijzonderheden Hydrografische factoren Lengte Breedte Diepgang Getij vletterlieden Geulschepen Ontheffingsschepen Stroomgevoelige schepen Horizontaal getij Verticaal getij Sleepboot dienst Aantal Trekkracht boten Beschikbaarheid boten Locatie Hydrografische factoren Vertragingen schip Prioriteit schip wachttijden Noordersluis Middensluis Manoeuvres Vaarsnelheid Zwaaipunten Kruispunten Beperkte breedte constructies Sluispolitiek Onverwachte gebeurtenissen Storingen sluis Beschikbaarheid Verkeersregels knelpunten afmetingen Infrastructuur capaciteit Afhandelingstijd Waterstand Verstoringen Sluisplanning Sluisbeschikbaarheid Ligplaatsplanning Doorvoercapaciteit Lading schip Beschikbaarheid werkploegen Meteorologische factoren Hinder scheepvaartverkeer Beschikbaarheid Meteorologische omstandigheden Neerslag Additionele diensten GHA wind Mist Loodsdienst Kapiteins Kamer (KK) verkeersbe geleiding CESAR Regisseur SLC Indeler Figuur 2.2: Overzicht van alle factoren, die een rol spelen bij het opstellen van de planning Voor ieder hoofdaandachtspunt worden de partijen en invloeden uiteengezet. Hieronder volgt een korte beschrijving van deze punten en de manier waarop zij de planning beïnvloeden. Hoofdstuk 2: Systeemanalyse 6

16 Scheepsaanbod Het spreekt voor zich dat het scheepsaanbod in het algemeen en de aankomst- en vertrektijden van de individuele schepen het planningsproces direct beïnvloeden. Ieder individueel schip bezit daarnaast een aantal unieke eigenschappen, die indirect invloed hebben op de manier waarop een planning wordt ingevuld. De dimensies van het schip zijn bijvoorbeeld bepalend voor of het schip al of niet geschut kan worden en of dit eventueel ook tegelijkertijd kan met een ander schip. Hierbij speelt ook de lading een rol: schepen met gevaarlijke stoffen aan boord mogen om veiligheidsredenen niet met andere schepen tegelijkertijd geschut worden. Het type schip zegt veelal iets over bouw en het type voortstuwing, waarmee het schip is uitgerust. Deze eigenschappen zijn mede van invloed op de manoeuvreerbaarheid van het schip en daarmee de benodigde tijd voor het uitvoeren van bepaalde activiteiten, zoals het in- en uitvaren van de sluis. Bovendien heeft manoeuvreerbaarheid invloed op het benodigd aantal sleepboten en het capaciteitsbeslag van een schip op een zeker vaartraject. Hydrografische factoren Aan de kust van IJmuiden is sprake van een getij. Het getij veroorzaakt hier schommelingen in de waterstand en een afwisselend sterke tot zwakke horizontale stroming langs de kust (zie bijlage II). Hierbij wordt onderscheid gemaakt tussen: - Het horizontaal getij; - Het verticaal getij. Het horizontaal getij weerspiegelt het verloop van de horizontale stroming langs de kust, die gedurende de dag voortdurend in sterkte en in richting verandert. Een snelheidsbeperking voor de scheepvaart bij het binnenlopen van de havenmond heeft tot gevolg dat de maximaal toelaatbare dwarsstroom beperkt is. Op basis van ervaringen van nautische deskundigen, is in het verleden bepaald, dat de maximaal toelaatbare stroming bij het passeren van de havenmond voor stroomgevoelige-, ontheffings- en geulschepen 0,5 m/s bedraagt. Het binnenlopen geschiedt daarom slechts in een bepaalde periode en bij voorkeur tijdens de kentering. Op dit moment vindt wisseling van eb en vloed plaats, waarbij de stroom van richting verandert. De stroomsnelheid is dan gelijk aan nul. De periode waarin de stroomsnelheid kleiner is dan de maximaal toelaatbare snelheid wordt gedefinieerd als de horizontale tijpoort. De schommelingen in de waterstand wordt ook wel het verticaal getij genoemd. Om te zorgen dat een schip manoeuvreerbaar blijft en de kans op bodemroering minimaal is, moet een minimale vrije ruimte tussen het diepste punt van het (stilliggend) schip en het ondiepste punt van de zeebodem worden aangehouden. Deze vrije ruimte is gedefinieerd als de keelclearance van het schip en wordt uitgedrukt in percentage van de diepgang. De keelclearance is opgebouwd uit de volgende factoren (zie figuur 2.3): - Diepgangsvermeerdering als gevolg van golfbewegingen: Door golfbewegingen zakt plaatselijk de waterstand en tegelijkertijd het schip; - Squat: Squat is de diepgangsvermeerdering, die in rekening wordt gebracht als gevolg van de snelheid van het schip en het verschil in diepgang tussen de achterkant van het schip en de boeg (trim). Toenemende snelheid en afnemende waterdiepte veroorzaken beide een grotere diepgang van het schip. Het verschijnsel trim wordt veroorzaakt, doordat de waterspiegel daling aan de achterkant van het schip meestal iets groter is dan aan de voorkant van het schip; - Onnauwkeurigheden in diepgangsberekeningen, bodemligging en waterstandsbepalingen. Met behulp van de bodemgegevens en de keelclearance per vaarwegdeel wordt voor iedere diepgang de vereiste waterstand bepaald. Een periode waarin wordt voldaan aan het minimale bruto keelclearance percentage voor een bepaald schip, wordt gedefinieerd als de verticale tijpoort. Hoofdstuk 2: Systeemanalyse 7

17 Figuur 2.3: Keelclearance Op basis van de getijbeperkingen kan onderscheid worden gemaakt tussen de volgende categorieën: - Stroomgevoelige schepen: Deze schepen met een diepgang tussen de 11 en 13,1 meter of een lengte groter dan 200 meter, zijn afhankelijk van het horizontaal getij om de havenmond binnen te varen; - Ontheffingsschepen: Deze schepen hebben een diepgang tussen de 13,1 en de 13,7 meter. Ze zijn afhankelijk van het horizontale getij om de havenmond binnen te varen en van het verticale getij voor het bevaren van het havengebied van IJmuiden; - Geulschepen: Geulschepen hebben de bestemming overslagpalen of de Chorusterminal. Ze worden hier gelichterd of gelost. Deze schepen hebben een diepgang tussen de 13,7 en de 16,5 meter en zijn voor bevaren van de geul afhankelijk van het verticale getij en voor passage van de havenmond afhankelijk van het horizontale getij. De zogenaamde lichterschepen worden na het lossen van een deel van de lading alsnog geschut, doordat zij in diepgang zijn afgenomen. Op dit moment zijn zij enkel nog afhankelijk van de waterstand voor het passeren van de sluisdrempel. Additionele diensten De additionele diensten binnen het gebied zijn de vletterlieden, de sleepboten en de loodsen. De vletterlieden maken de schepen vast, zodra zij in de sluis liggen en weer los, voordat zij de sluis uitvaren. De sleepboten begeleiden het schip in het gebied rondom de sluis (zie figuur 2.4). De sleepbootplicht bestaat in principe voor alle schepen, die de Noordersluis en de Middensluis passeren. Dit is om aanvaringen en schade aan de sluisdeuren te voorkomen. In praktijk worden geulschepen (bestemd voor de Corusterminal of de overslagpalen) steeds vergezeld door twee sleepboten. De loods adviseert de kapitein van het schip bij het bevaren van het NZK-gebied. Loodsplicht bestaat in principe voor alle schepen, met een lengte groter dan 60 meter. Hoofdstuk 2: Systeemanalyse 8

18 De beperkte capaciteit van deze diensten, ofwel het beperkt aantal beschikbare vletterlieden, loodsen en sleepboten, kan mogelijk een flessenhals vormen, waardoor de planning voor de sluis moet worden aangepast. Figuur 2.4: Zeeschip met sleepboothulp Het GHA Het GHA heeft drie belangrijke functies: - Informatiebeheerder; - Verkeersplanner; - Verkeersleider. Het GHA heeft als nautisch beheerder en regisseur van het NZK-gebied de bevoegdheden het planningsproces direct te beïnvloeden. Meteorologische omstandigheden Er kunnen aanzienlijke verschillen ontstaan tussen de voorspelde (astronomische) en actuele (gemeten) waterstanden. Deze verschillen zijn vrijwel altijd het gevolg van meteorologische omstandigheden, die slechts op korte termijn te voorspellen zijn. Aanlandige wind veroorzaakt over het algemeen een hogere waterstand en tevens een vervroeging van het tijdstip van hoog- en laagwater. Aflandige wind veroorzaakt het tegenovergestelde effect. De windrichting en de windsnelheid heeft bovendien invloed op: - Het vaargedrag van de schepen: Met name schepen met een hoge bouw en een geringe diepgang, zoals bijvoorbeeld de autoschepen, zijn zeer gevoelig voor zijwind; - De sluiskeuze: Bij krachtige wind wordt vaak gekozen voor een grotere sluis. Dit leidt tot een grotere druk op de Noordersluis; - Mogelijkheid tot beloodsen: Bij zeer slechte weersomstandigheden wordt de loodsdienst gestaakt. Dit houdt in dat de tender niet meer uitvaart voor het beloodsen van schepen. Onder bepaalde voorwaarden kan een schip dan wel met behulp van radar de haven worden binnengeloodst ( Loods Op Afstand (LOA)); Hoofdstuk 2: Systeemanalyse 9

19 - Benodigd aantal sleepboten: Aangezien wind in veel gevallen het vaargedrag van een schip sterk beïnvloedt, geldt dit over het algemeen ook voor de toedeling van sleepboten. Veel loodsen prefereren bij slechte weersomstandigheden meerdere sleepboten in plaats van slechts één achteraan. Bovendien wordt er soms voor gekozen de schepen tot aan de haven in Amsterdam te begeleiden. Ligplaatsplanning Voor de sluisplanning wordt rekening gehouden met de beschikbaarheid van ligplaatsen. In principe dient voor ieder schip, dat in de sluisplanning wordt opgenomen, direct bij aankomst in de haven een ligplaats beschikbaar te zijn, anders zal het schip buitengaats moeten wachten. De doorvoercapaciteit van de betreffende ligplaats en de beladingsgraad bepalen onder meer hoe lang het schip in de haven verblijft en daarmee het moment dat het schip de haven verlaat en opnieuw geschut zal moeten worden. Infrastructuur Op de relatief smalle kanalen aan weerszijde van de sluis is slechts een beperkt aantal passages mogelijk. Hoe groter de afstand van het punt waar in- en uitvarend verkeer elkaar kunnen passeren, tot de sluis, des meer tijd een schutcyclus in beslag neemt. Om het achterliggende land te beschermen tegen overstromingen dient rekening te worden gehouden met de waterstand op het kanaal. Bij waterstanden boven NAP-0,32 meter gaan de waterhuishoudkundige belangen voor en is schutten door de Noordersluis niet mogelijk. Onverwachte gebeurtenissen In het systeem kunnen voortdurend onverwachte gebeurtenissen optreden, die de planning kunnen verstoren. De volgende worden genoemd: - Onverwachte schepen: Het komt voor dat een schip aankomt, terwijl de agent van dit schip geen melding heeft gemaakt van zijn aankomst, de zogenaamde blindgangers ; - Storingen sluis: De sluis kan om bepaalde redenen tijdelijk niet beschikbaar zijn; - Zwaaiende schepen: Terminals hanteren een vaste aanmeerrichting. Wanneer de vaarrichting van een schip niet overeenkomt met deze aanmeerrichting, moet het schip zwaaien (keren). Doordat een groot zwaaiend schip veel ruimte inneemt, kan het een deel van het vaargebied in beslag nemen. Grote bulkschepen zwaaien bij het verlaten van de Chorusterminal, tussen het Noorderbuitenkanaal en het Buitentoeleidingskanaal en hinderen hierbij zowel het ingaand als het uitgaand verkeer ten westen van de Noordersluis; - Afwijkingen in Estimated Time of Arrival (ETA) en Estimated Time of Departure (ETD): Met name de vertrektijd van een schip uit één van de havens is een onzekere factor. De tijd die het schip nodig heeft om de ankers binnen te halen, te ontmeren en eventueel te zwaaien, waarna het schip uiteindelijk de haven uitvaart kan variëren van een half uur tot anderhalf uur. Deze tijd is van tevoren zeer moeilijk in te schatten; - Wijzigingen in de omgevingsvariabelen: De weersomstandigheden zijn onder andere van invloed op het gedrag van schepen en van personen, die deze schepen besturen. Een kleine variatie in bijvoorbeeld de windkracht kan al leiden tot andere beslissingen van deze personen, die de planning kunnen verstoren. Sluispolitiek Het plannen komt in feite neer op het toewijzen van (schaarse) resources (sluizen, sleepboten etc) aan schepen in de tijd (allocatie). Onveilige verkeerssituaties dienen hierbij te aller tijden voorkomen te worden. Bovendien dient men rekening te houden met de geldende randvoorwaarden binnen het systeem. De sluispolitiek kan worden gezien als een stelsel van Hoofdstuk 2: Systeemanalyse 10

20 regels en afspraken, die aan geven hoe ieder schip wordt behandeld bij het toewijzen van deze resources. Deze regels en afspraken zijn opgesteld, om het proces zodanig te sturen, dat de doelstellingen van het te besturen systeem zo dicht mogelijk worden benaderd en bepalen direct hoe de planning wordt opgesteld. Vaarschema van het schip Het vaarschema kan worden gedefinieerd als een opeenvolging van tijdsintervallen, die ieder het tijdsbeslag van een bepaalde activiteit (varen, schutten, etc) van het schip weergeven. De planning is in feite gebaseerd op al die verschillende (schattingen van) vaarschema s van alle betrokken schepen. Hoe deze tijdsintervallen worden bepaald, is van invloed op het gehele tijdsvenster van de planning Beschrijving belangrijkste processen Deze paragraaf beschrijft het gehele proces, vanaf de aanmelding van een schip tot aan het moment dat hetzelfde schip de haven weer uitvaart. De aanvraag van een schip voor een ligplaats in één van de havens wordt gedaan door de cargadoor van het schip aan het GHA/centrale meldpunt (CPM). Dit voorbericht van aankomst (VBA) vindt enige dagen tot maanden van tevoren plaats. Bij deze melding worden de relevante schipgegevens, de Estimated Time of Arrival (ETA) en eventueel de Estimated Time of Departure (ETD) geregistreerd. Deze ETA en ETD worden tot de werkelijke aankomst- en vertrektijd regelmatig bijgesteld. De ETA van schepen met een diepgang groter dan 13,7 meter, betekent de verwachte aankomsttijd bij het Ankergebied (circa 26 mijl uit de kust). Voor overige schepen is dit de aankomsttijd bij de Kruispost (circa 10 km uit de kust). De gegevens worden ingevoerd in het softwarepakket CESAR (Centrale Scheepvaart Afhandeling en Registratie). Alle betrokken partijen kunnen gebruik maken van dit systeem. Bij het binnenkomen van het VBA worden de gegevens van het schip vergeleken met de scheepsgegevens, zoals die in Lloyd s register of ships staan en indien nodig worden er wijzigingen in CESAR ingevoerd. Voor de ETA wordt doorgaans de code 23:59 uur ingevoerd om aan te geven dat het hier een onzekere aankomsttijd betreft. Wordt er bij het VBA wel een tijdstip gegeven, dan wordt deze als xx.01 uur ingevoerd. Wanneer het schip vanaf zee het marifoongebied binnen vaart, maakt de kapitein melding van zijn aankomst. Het eerste spraakcontact vindt in dit geval plaats met de Verkeersleider Rede (VLR), vanaf het Haven Operatie Centrum (HOC), uiterlijk twee uur vóór ETA. Indien dit niet op tijd gebeurt, wordt het schip later in de planning betrokken, wat het planningsproces bemoeilijkt. De ETA wordt aangepast in CESAR. Deze redelijk betrouwbare aankomsttijd wordt ook wel rondetijd genoemd. Vervolgens wordt met de cargadoor van het schip via het GHA/Kapiteinskamer(KK) overlegd of er een laad/los plaats beschikbaar is op het verwachte tijdstip van aankomst in de haven. Mocht het nodig zijn worden opnieuw de wijzigingen ingevoerd in CESAR. Aan de hand van deze ETA worden de reistijden bepaald. Het traject dat het schip doorloopt wordt opgedeeld in een aantal subtrajecten, bijvoorbeeld traject pieren tot aan sluisdeuren West (PI-SLW). De aankomsttijd bij het beginpunt, de verblijftijd en de vertrektijd van het eindpunt worden per subtraject bepaald. Aan de hand van de verwachte aankomsttijd bij de sluis wordt de sluisplanning gemaakt. De sluismeester is verantwoordelijk voor deze planning. Mochten er nog afwijkingen in de ETA ontstaan, dan worden deze ingevoerd door de VLR of de hoofdverkeersplanner (HVP). De loodsdienst leest de ETA af uit CESAR en neemt het schip mee in de loodsplanning indien het schip loodsplichtig is (over het algemeen zijn alle schepen, die door de Noordersluis moeten worden geschut loodsplichtig). Hoofdstuk 2: Systeemanalyse 11

21 Sleepbootfirma Wijsmuller leest ook de ETA en plant in overleg met de loods hoeveel sleepboten er nodig zijn op het tijdstip van aankomst. Het uiteindelijk aantal sleepboten wordt bepaald door de loods, die de kapitein adviseert. De kapitein bestelt dan de sleepboten. Bij probleemgevallen vindt overleg plaats tussen Wijsmuller en het coördinatieplatform (GHA). Conform de sluisplanning, die is opgesteld door de sluiswachter, wordt het schip beloodst. Voor de reguliere vaart komen loodsen aan boord ter hoogte van de Kruispost. Geulschepen daarentegen worden per helikopter beloodst ter hoogte van Helikopter rendez-vous op circa 20 mijl uit de kust. Vervolgens vaart het schip richting havenmond. Ter hoogte van de pieren worden (indien nodig) de sleepboten vastgekoppeld en wordt het schip naar de sluis (of andere bestemming) begeleid. Als het schip zich in sluis bevindt, wordt de vrije ruimte eventueel opgevuld met andere schepen, voordat de deuren gesloten worden. De vletterlieden maken het schip in de kolk vast aan de sluiswand. De sluismeester in het sluisleidingscentrum (SLC) sluit de deuren, zodra het laatste schip is aangemeerd en eventueel aanwezige sleepboten de kolk uit zijn gevaren. In veel gevallen gaat de voorste sleepboot mee de sluis in en assisteert het schip bij het uitvaren van de kolk. Dan vaart het schip over het NZK naar zijn bestemming toe. Bij veel wind komt het voor, dat grote schepen met een aanzienlijke diepgang of een hoge bouw, zoals bijvoorbeeld bulkcarriers of autoschepen, tot aan hun bestemming worden begeleid door een sleepboot. Bij aankomst in de haven van bestemming meert het schip aan bij de daarvoor aangewezen ligplaats. Ook hiervoor zijn vaak sleepboten nodig. Afhankelijk van de aankomsttijd bij de kade en de beschikbaarheid van ploegen en materieel gaat het laad/los proces van start. Als dit proces is voltooid en het schip heeft geen andere bestemmingen meer binnen het gebied dan kan de terugreis beginnen. Een paar uur voor ETD geeft de agent van het schip zijn (bijgestelde) vertrektijd door aan het GHA. Op de hierboven beschreven manier wordt de aankomsttijd bij de sluis berekend en in de planning verwerkt. Het westelijk traject van de havens tot de Kruispost is nagenoeg identiek aan het oostelijk traject. Bovendien geldt hetzelfde ten aanzien van sleepbootassistentie. In de haven komt opnieuw een loods aan boord. Ter hoogte van de Kruispost wordt hij of zij weer opgehaald door een van de loodsboten. Hoofdstuk 2: Systeemanalyse 12

22 3. Probleembeschrijving en doelstelling Nu bekend is wat zich allemaal afspeelt binnen het systeem, kan duidelijk een beeld worden gevormd van het probleem. Het probleem wordt beschreven in paragraaf 3.1. Aan de hand hiervan worden in paragraaf 3.2 de onderzoeksgrenzen vastgesteld. Vervolgens wordt in paragraaf 3.3 het doel van dit afstudeeronderzoek bepaald. Tenslotte wordt in paragraaf 3.4 het programma van eisen opgesteld. Hierin wordt beschreven wat er van het model verwacht wordt en welke aannames zijn gedaan Probleemschets Gezien de sterke toename van het scheepvaartverkeer en het veranderende verkeersbeeld voor de gehele vaart binnen het gebied is de druk op de Noordersluis en daarmee de gemiddelde wachttijd voor Noordersluis-gebonden schepen ook toegenomen. Met deze wetenschap moet de vraag worden gesteld of de verkeersafwikkeling bij de Noordersluis kan worden verbeterd. Problemen die zich, met betrekking tot deze verkeersafwikkeling, mogelijk kunnen voordoen, hangen onder meer samen met de besturing van de sluis. Het besturen houdt in dit verband in: het plannen, uitvoeren en controleren van activiteiten. In dit onderzoek wordt de planning belicht. Bij het opstellen van een planning voor de Noordersluis wordt voor het totaal aanbod van schepen, met bijbehorende tijdsintervallen, de schutvolgorde bepaald. In het vorige hoofdstuk werden de vele partijen en invloedsfactoren, die hierbij een rol spelen, beschreven. De persoon die deze planning opstelt dient inzicht te hebben in al deze aspecten. De logistieke complexiteit van het systeem vereist een hulpmiddel om over inzicht en overzicht te kunnen beschikken met betrekking tot het operationele verloop van processen binnen dit systeem Afbakening van het onderzoeksgebied Dit afstudeerwerk beperkt zich tot de processen die een rol spelen bij de planning van de Noordersluis. Het probleemveld betreft de afhandeling van het scheepvaartverkeer door deze sluis, waarin slechts de (beperkte) capaciteit van de Noordersluis een flessenhals vormt Doelstelling van het project De doestelling van dit afstudeerproject is het ontwikkelen van een model dat volgens een standaard methode een planning voor de Noordersluis zal genereren. Het model moet fungeren als planningsondersteunend systeem voor de menselijke beslisser, zodat vroegtijdig conflictsituaties kunnen worden gesignaleerd. In het model wordt het huidig aanbod van schepen voor de Noordersluis in een tijdsplanning verwerkt, zodanig dat het doel van de Nautische Sector wordt ondersteund. Dit doel is: een vlotte en veilige scheepsafhandeling. Hoofdstuk 3: Probleembeschrijving en doelstelling 13

23 3.4. Programma van eisen Om een bruikbaar simulatieprogramma te ontwerpen, is het van belang van tevoren te omschrijven wat van het programma verwacht wordt. De rode draad door het onderzoek is het inzichtelijk maken van processen binnen het systeem en het aandagen van een oplossing voor de planning, door middel van het ontwikkelen van en het experimenteren met een simulatiemodel. De centrale vragen hierbij zijn: - Wat is de planningshorizon? - In welke volgorde moeten de schepen worden ingedeeld om een vlotte en veilige verkeersafwikkeling te realiseren? - Welke uitvoer dient het model te geven met betrekking tot de doelstelling? - Welke vereenvoudigingen kan men doorvoeren in het model, zonder dat dit de resultaten beïnvloedt? Op deze vragen wordt achtereenvolgens in onderstaande paragrafen ingegaan De planningshorizon De planningshorizon wordt gedefinieerd als de tijd waarover vooruit wordt gezien. De planningshorizon bepaalt in dit systeem sterk de mate van onzekerheid. Hoe verder vooruit wordt gezien, des groter het aantal onzekerheden. De planningshorizon bepaalt daarom ook het niveau waarop de planning wordt uitgevoerd (strategisch of operationeel). Een strategische planning houdt in dit verband in, een planning omtrent de doelstellingen en de algemene besturing van de sluis. Bij een strategische planning wordt over het algemeen gekeken op lange termijn. Eén van de onderzekerheden ontstaat, doordat niet alle elementen (zoals het aanbod) bekend zijn. De operationele planning wordt voor de korte termijn uitgevoerd. Bij de operationele planning moet een optimale volgorde worden gevonden voor, in dit geval, het schutten. Alle elementen voor de planning liggen dan grotendeels vast. Voor dit onderzoek wordt een operationele planning gegenereerd. De planningshorizon wordt vastgesteld op circa 24 uur voor aanvang van de dag waarvoor de planning wordt gemaakt. Het scheepsaanbod is dan grotendeels bekend (op blindgangers na). Op die manier kan men vroegtijdig conflictsituaties herkennen en heeft men voldoende tijd om eventueel maatregelen te nemen. De aankomst- en vertrektijden zijn nog wel aan veranderingen onderhevig. Bij wijzigingen kan opnieuw een planning worden gemaakt. Het resultaat van de planning kan worden gebruikt bij de uitvoering ervan Doelfunctie bij het opstellen van de planning De doelfunctie van het model als planningsondersteunend systeem is om een planning te genereren, waarbij een vlotte en veilige verkeersafwikkeling plaatsvindt. Vlot is in dit verband een subjectief begrip; vlot in het algemeen zal zelden door ieder individueel schip als vlot worden ondervonden. In dit onderzoek wordt uitgegaan van de volgende doelfunctie: De aansturing van de logistieke processen rond de sluis moet leiden tot een vermindering van de hinder voor Noordersluisgebonden schepen, door het optimaliseren van het gebruik van de sluis en het tijdig signaleren van knelpunten. Deze hinder, die een bepaald schip ondervindt, moet worden afgeleid uit de gevolgen van een vertraging en de gevoeligheid voor (ongeplande) wachttijden. Hierbij worden de gevolgen van deze vertragingen en wachttijden bekeken voor verschillende type schepen. In dit onderzoek is zorgvuldig aandacht besteed aan de manier waarop dit onderscheid wordt gemaakt en hoe dit zich vertaalt naar een standaard planmethode. Dit heeft geresulteerd in een toewijzingsstrategie voor het de sluis: de spelregels van het model. De strategie wordt behandeld in de volgende paragraaf. Hoofdstuk 3: Probleembeschrijving en doelstelling 14

24 Toewijzingsstrategie voor de sluis Aan de hand van een toewijzingsstrategie wordt bepaald hoe een schip wordt behandeld bij de indeling van de sluis. Het naleven van bepaalde strategieën is van invloed op: - De gemiddelde wachttijd; - De wachttijdverdeling tussen de schepen onderling; - De bezettingsgraad van de sluis; - Het aantal lege schuttingen op een dag. De huidige planning en besturing van de sluis zijn voor een groot deel afhankelijk van menselijk handelen en daarmee nauwelijks modelleerbaar. Aan de hand van interviews met diversen experts uit de praktijk zijn een aantal richtlijnen opgesteld, die bij het toewijzen van de sluis aan schepen een rol zullen spelen. Deze richtlijnen zijn: - Verwachte aankomst- en vertrektijd van een schip: Men zal bij het opstellen van de planning uiteraard rekening moeten houden met de ETA en ETD van de schepen. Wettelijk gezien heeft het schip dat als eerste komt ook het recht om als eerste geschut te worden. De basisregel luidt dan ook: First Come First Served (FCFS) Dit houdt in dat de schepen in principe worden geschut op volgorde van hun verwachte aankomst- of vertrektijd. - Urgentie van schepen: Voor tijgebonden schepen wordt geprobeerd de eerstvolgende tijpoort te benutten. Dit zal mogelijke ten koste van andere schepen moeten gaan. Dan zijn er nog de containerschepen en de passagiersschepen. Beide type schepen varen volgens een strak vaarschema (lijndiensten). Er wordt verondersteld dat deze schepen daarom meer zullen lijden onder een vertraging. Met betrekking tot de urgentie van schepen wordt onderscheid worden gemaakt tussen: a. Ontheffingsschepen; b. Stroomgevoelige schepen; c. Lijndiensten; d. Overige scheepvaartverkeer. - Lege schuttingen vermijden, om langere wachttijden te voorkomen: Indien men niet van de basisregel zou afwijken, dan zal de sluis ongetwijfeld een groot aantal keer leeg moeten worden geschut. Om suboptimalisatie tegen te gaan zal men de sluis bij voorkeur heen en weer schutten zonder lege schuttingen. - Efficiënt volplannen: Onder efficiënt volplannen wordt verstaan: het tegelijkertijd schutten van twee schepen, die binnen afzienbare afstand van elkaar varen. Gezien de afmetingen van de sluiskolk wordt uitgegaan van maximaal twee schepen per schutting (zie aannamen en uitgangpunten in paragraaf 3.4.5). Hoofdstuk 3: Probleembeschrijving en doelstelling 15

25 Voor de toewijzing van de sluis aan de schepen zijn vervolgens een aantal regels opgesteld, waarbij zoveel mogelijk aan de verschillende richtlijnen tegemoet wordt gekomen. Deze zogenaamde spelregels van het model zijn manipuleerbaar. De invloed ervan op de uiteindelijke resultaten wordt onderzocht met behulp van een gevoeligheidsanalyse, die in hoofdstuk 8 wordt beschreven. 1. Ontheffingsschepen krijgen voorrang op alle andere schepen (b,c,d) indien zij in dat geval niet een getij over hoeven te liggen ; 2. Stroomgevoelige schepen hebben voorrang op de lijndiensten en al het overig scheepvaartverkeer (c en d), indien zij in dat geval niet over hoeven te liggen ; 3. Lijndiensten hebben voorrang op overige schepen (d) als zij anders langer moeten wachten dan 45 minuten; 4. Er wordt alleen leeggeschut als dit niet leidt tot langere wachttijden. Een en ander wordt verderop in dit rapport toegelicht; 5. Schepen worden tegelijkertijd geschut indien dit leidt tot minder vertragingen. Deze regels geven aan in welke situatie wordt afgeweken van de basisregel. In bepaalde situaties kan het zijn, dat één of meerdere regels niet kunnen worden nagekomen. Dit zal het geval zijn wanneer in zo n situatie meerdere regels (beperkingen) moeten worden toegepast, die niet samen gaan. In een dergelijk geval wordt in de eerste plaats de meest belangrijke regel gevolgd (dus eerst regel 1, dan regel 2, etc) Gewenste uitvoer Het programma moet dienen als verlengstuk voor de menselijke beslisser. Uiteindelijk moet het een voorstel voor een planning leveren. Zoals dit werd beschreven in de doelstelling, moeten aan de hand van deze planning conflictsituaties worden herkend. Hierbij is het van belang, dat de planning op een overzichtelijke manier wordt weergegeven. Het resultaat dient te worden weergegeven in de vorm van een balkenschema, waarin alle schuttingen in de tijd worden weergegeven. Bovendien moeten hierin de ETA s en ETD s van de schepen worden weergegeven, zodat eenvoudig kan worden afgelezen waar zich precies conflictsituaties voordoen Aannamen en uitgangspunten Gezien de complexheid van het systeem is het wenselijk een aantal aannames en uitgangspunten op te stellen, die binnen onderzoeksgebied liggen. Deze aannames en uitgangspunten moeten het systeem enigszins vereenvoudigen. Een belangrijk instrument bij deze vereenvoudiging vormde de mindmap (zie figuur 2.2). Het systeem en de systeemgrenzen - Het model wordt aan de westzijde begrensd door de Kruispost. Schepen komen hier volgens ETA het systeem binnen. De vaartijd naar de sluis vanaf dit punt is ongeveer een uur. De grens aan de oostzijde is de Houtrak. Voor de vaartijd naar de sluis vanaf dit punt is eveneens uitgegaan van circa één uur. Scheepsaanbod en vaargedrag - Het model gaat alleen uit van Noordersluisgebonden schepen. Dit zijn: Schepen met een lengte groter dan 180 meter, een breedte groter dan 18 meter of een diepgang groter dan 8 meter. Hierbij wordt aangenomen dat hooguit twee schepen tegelijkertijd in de kolk passen. Meeschutten van ander scheepvaartverkeer wordt niet meegenomen; - Het vaarschema van een schip is opgebouwd uit deterministische grootheden. Aangezien er een planmethode wordt ontwikkeld is het niet relevant om aan de vaartijden van schepen stochastische waarden toe te kennen; - Schepen kunnen elkaar binnen het model niet inhalen, zij kunnen elkaar uiteraard wel ontmoeten; - Schepen met een gevaarlijke lading aan boord worden uit veiligheidsoverwegingen meestal niet met andere schepen tegelijkertijd geschut. Hier wordt geen rekening mee gehouden. Hoofdstuk 3: Probleembeschrijving en doelstelling 16