Corso di Gestione dei sistemi di trasporto. Cap. 9 I terminal container. S. Sacone, S. Siri - DIST

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1 Corso di Gestione dei sistemi di trasporto Cap. 9 I terminal container S. Sacone, S. Siri - DIST

2 Lo sviluppo dei container Vantaggi dell utilizzo dei container: unitizzazione del carico (merci movimentate come un pezzo unico) movimentazione facile e veloce grazie alla standardizzazione e all innalzamento del tenore tecnologico delle attrezzature di handling trasporto intermodale (movimento da origine a destinazione attraverso diverse modalità di trasporto) diminuzione del tempo di fermata della nave in porto (da più di 10 giorni a 2-3 giorni al massimo) maggior protezione del carico contro intemperie sovrapponibilità dei contenitori maggiore sicurezza e prevenzione dai furti (carico sigillato) operazioni di controllo e schedulazione più semplici S. Sacone, S. Siri - DIST 2

3 Lo sviluppo dei container prima metà dell 800: idea di utilizzare unità di carico standardizzate (trasporto di minerali e carbone in contenitori ben più piccoli di quelli attuali) 1956: la nave cisterna Ideal X trasporta da Newark (NJ) a Houston 58 contenitori di 35 piedi di lunghezza (1 piede = metri) 1958: prima nave portacontainer tra California e Hawaii 1960: primo trasporto internazionale di contenitori (da New York al Venezuela) - primo terminal container nel porto di Newark 1966: primo terminal container europeo (Rotterdam) primo servizio transatlantico tra Newark e Rotterdam (riduzione dei tempi di trasporto di circa 4 settimane) S. Sacone, S. Siri - DIST 3

4 Lo sviluppo dei container Da allora il processo di containerizzazione si è diffuso sempre di più, contribuendo all innovazione delle aree portuali e all automazione e specializzazione delle operazioni di movimentazione Oggi il 60% della merce trasportata via mare nel mondo viaggia in container, mentre alcune tratte (tra paesi forti e stabili economicamente) sono containerizzate al 100% L unità di misura per il container è il TEU (Twenty-Foot Equivalent Unit): un container da 20 piedi corrisponde ad 1 TEU un container da 40 piedi corrisponde a 2 TEU il concetto di TEU nasce alla fine degli anni 60 per la compilazione di statistiche S. Sacone, S. Siri - DIST 4

5 I porti mondiali (2002) S. Sacone, S. Siri - DIST 5

6 I porti mondiali (2002) Più del 50% del traffico mondiale è gestito dai porti asiatici (elevati spazi, efficienza organizzativa e forte sviluppo tecnologico) I porti europei vanno distinti tra Nord Europa (infrastrutture moderne, elevata automazione e collegamenti terrestri efficienti con il Centro Europa) e Mediterraneo (porti di transhipment altamente tecnologici e porti import-export meno sviluppati) I porti degli Stati Uniti sono molto frammentati, hanno a disposizione grandi spazi e l automazione è in via di sviluppo In America Latina i porti sono caratterizzati da scarsi livelli di automazione e connessioni terrestri inefficienti In Medio Oriente vi sono terminal molto recenti, altamente automatizzati e con ampi spazi (la maggior parte sono porti di transhipment) S. Sacone, S. Siri - DIST 6

7 Il terminal container Un terminal container è costituito da: due interfacce esterne, verso la banchina (carico/scarico delle navi), verso l interno (carico/scarico da treni e camion) sistema di stoccaggio sistema di interconnessione interna CAMION E TRENI Hinterland operation Internal operation STOCCAGGIO CONTAINER Quayside operation S. Sacone, S. Siri - DIST 7 NAVI

8 Il terminal container Trains RAILWAY YARD YARD GATE Trucks QUAY Ships S. Sacone, S. Siri - DIST 8

9 Il terminal container Le principali operazioni in un terminal container: quando una nave arriva in porto, deve essere assegnata ad una banchina dotata di apposite strutture per carico/scarico ed i container di import scaricati sono trasportati nel piazzale (waterside transhipment process) i container che arrivano via gomma o ferro sono movimentati nelle apposite aree e da qui presi e spostati nel piazzale (hinterland transhipment process o landside transhipment process) movimentazioni ulteriori possono risultare necessarie (ad es. movimentazione dei vuoti, movimentazioni di rehandling all interno del piazzale, ecc.) S. Sacone, S. Siri - DIST 9

10 Il terminal container l arrivo via gomma è costoso ma molto flessibile l arrivo via rotaia è sicuramente meno costoso del precedente ma con rigidità superiori l arrivo via nave è decisamente il più rigido La gestione di un terminal container marittimo si basa sul fatto che la nave fa profitto se naviga e perde se è ferma in porto Molte società terminaliste si dotano di terminal situati nell hinterland (dry port), dove la merce arriva via rotaia e via gomma, in modo da non sovraccaricare eccessivamente il terminal a mare S. Sacone, S. Siri - DIST 10

11 Il terminal container navi deep-sea vessel: servono i porti più grandi (hub ports) capacità di carico elevate navi feeder : collegano i porti principali con porti regionali più piccoli capacità di carico ridotte chiatte: trasportano container nell hinterland su fiumi o canali da un punto di vista funzionale, sono mezzi di trasporto per l hinterland e quindi assimilabili a treni e camion da un punto di vista più operativo, sono navi che devono essere servite da gru di banchina S. Sacone, S. Siri - DIST 11

12 Il terminal container Dagli anni 50 e 60 la dimensione delle navi è sempre aumentata Fino alla metà degli anni 80 le dimensione massime erano imposte dal passaggio nel Canale di Panama (4500 TEU) Dalla seconda metà degli anni 80 è iniziata la progettazione delle navi Post Panamax, Super Post Panamax, Ultra Large Container Ship (che attualmente rappresentano il 30% della flotta mondiale) Esistono limiti infrastrutturali, relativi alle caratteristiche dei terminal portuali, che non consentono attualmente di costruire navi oltre i TEU di capacità Si ipotizza per la fine del decennio la costruzione di navi di capacità intorno ai TEU (per le rotte più lunghe e di traffico più intenso e stabile, come i collegamenti fra Europa ed Asia) S. Sacone, S. Siri - DIST 12

13 Il terminal container S. Sacone, S. Siri - DIST 13

14 Il terminal container Ulteriore classificazione delle navi portacontainer: navi portacontainer lo-lo (lift on-lift off), in cui l imbarco e lo sbarco di ogni contenitore avviene tramite movimentazione verticale con un sistema di sollevamento (gru) navi portacontainer ro-ro (roll on-roll off), dotate di grandi portelloni, in genere a poppa, che si aprono davanti alle banchine per permettere il carico/scarico di merci tramite mezzi terrestri Classificazione dei terminal in base al flusso delle merci: terminal di tipo import, se il flusso prevalente è da nave a camion/treni terminal di tipo export, se il flusso prevalente è da camion/treni a nave terminal di transhipment, se il flusso prevalente è da navi madre (deep-sea vessel) a navi più piccole (feeder vessel) S. Sacone, S. Siri - DIST 14

15 Il terminal container Un camion ha una capacità massima di 3 TEU Un treno ha una capacità massima di 120 TEU La suddivisione tra diverse modalità di trasferimento della merce nell hinterland varia molto da un porto ad un altro: Hamburg: 47% camion, 35% feeder, 18% treno Rotterdam: 50% camion, 40% feeder, 10% treno Hong Kong: più del 90% camion, meno del 10% feeder, 0% treno Singapore: 20% camion, 80% feeder, 0% treno S. Sacone, S. Siri - DIST 15

16 Il terminal container L area di stoccaggio del terminal è suddivisa in diversi block, in cui la locazione del container è definita in base alle tre coordinate spaziali row, bay e tier Alcune aree sono riservate a container speciali: reefer container, che necessitano di energia elettrica container con merce pericolosa container di dimensioni non standard Spesso l area di stoccaggio è suddivisa in aree per: container in export container in import container speciali container vuoti In alcuni casi vi sono apposite aree all interno del piazzale, in cui i container vengono aperti e la merce al loro interno lavorata S. Sacone, S. Siri - DIST 16

17 Il terminal container Risulta fondamentale, a livello strategico, valutare la domanda potenziale di servizi portuali: se il sistema viene sovradimensionato rispetto agli effettivi flussi di domanda, si rischia di non assorbire gli ingenti costi fissi relativi ai capitali immobilizzati se il sistema viene sottodimensionato rispetto agli effettivi flussi di domanda o se la rete di accesso-deflusso allo scalo è insufficiente a smaltire il traffico, si possono verificare fenomeni di congestione, con il conseguente allungamento del transit time L abbassamento della qualità del servizio fornito comporta: dirottamento dei carichi dei clienti tradizionali non acquisizione della potenziale domanda S. Sacone, S. Siri - DIST 17

18 Il terminal container La competitività di un terminal può essere misurata in termini di movimentazione veloce, tariffe basse per carico e scarico, flessibilità, affidabilità e sicurezza Indicatori tecnico-economici per valutare la produttività e le performance di un terminal container: grado di saturazione di banchina o produttività di banchina (si esprime in termini di ore di occupazione su base giornaliera o in percentuale) numero di container manipolati per ora (dipende da aspetti organizzativi, tecnologici, professionali, oltre che dall ampiezza delle aree di stoccaggio e dalla qualità dei raccordi con le infrastrutture esterne) rotazione dei container (rapporto tra quantità di container manipolati in entrata e in uscita e l estensione dell area di banchina) S. Sacone, S. Siri - DIST 18

19 Il terminal container Situazioni esterne, non direttamente controllabili, influenzano la produttività del terminal: insufficienti infrastrutture di accesso al terminal incombenze doganali o di altra natura amministrativa situazione politico-sociale-sindacale Il costo delle fasi portuali rappresenta dal 15% al 30% sul complesso dei costi di trasferimento intermodale delle merci Tale costo è uno degli elementi che le compagnie di navigazione tengono maggiormente in considerazione quando devono decidere le rotte da seguire S. Sacone, S. Siri - DIST 19

20 Tecnologie elettronico-informatiche La movimentazione delle merci è da sempre accompagnata da un ingente flusso di documenti e informazioni Con l introduzione del container e con la crescita del commercio internazionale, è ancora maggiore l esigenza di utilizzare e scambiare informazioni in modo rapido, sicuro e a basso costo Gli operatori dei terminal container devono comunicare continuamente con l esterno (agenti, spedizionieri, compagnie di navigazione, ferroviarie o di autotrasportatori, guardia costiera, dogane, ecc.) La comunicazione elettronica si basa su standard internazionali (Electronic Data Interchange For Administration, Commerce and Transport = EDIFACT ) S. Sacone, S. Siri - DIST 20

21 Tecnologie elettronico-informatiche Dal punto di vista dell operatore del terminal, le informazioni più importanti sono: il bayplan della nave, comunicato prima che la nave arrivi in porto, contenente i dati precisi e la posizione dei container sulla nave la lista dei container da caricare/scaricare, con i dati specifici di ogni container le informazioni sullo stivaggio della nave, indicanti la posizione che i container in export dovranno occupare sulla nave (base di partenza su cui costruire il piano di allocazione dei container nel piazzale) le informazioni riguardo agli arrivi di treni e camion le istruzioni per la schedulazione ed il carico dei treni S. Sacone, S. Siri - DIST 21

22 Tecnologie elettronico-informatiche Oltre alla comunicazione con l esterno, molto importante per l ottimizzazione delle operazioni del terminal è la comunicazione interna: dalla metà degli anni 80: comunicazione via radio, utilizzata per assegnare i job alle gru e agli altri mezzi di movimentazione a partire dagli anni 90: il GPS viene utilizzato al fine di identificare automaticamente la posizione dei container nel piazzale a causa delle problematicità che si riscontrano in un terminal container, si è passati all utilizzo del sistema DGPS, che permette un notevole miglioramento delle prestazioni, attraverso l utilizzo di due ricevitori S. Sacone, S. Siri - DIST 22

23 La struttura tecnica del piazzale Movimentazione dei container: Carico e scarico di navi Stoccaggio dei container Carico e scarico di treni/ camion Interconnessione interna Il terminalista sceglie i mezzi di movimentazione in base a: costo di acquisizione e tempi di messa in opera prestazioni costi operativi costi di manutenzione ordinaria e di riparazione affidabilità velocità operativa S. Sacone, S. Siri - DIST 23

24 Carico e scarico di navi (Lo-Lo) Per l imbarco/sbarco di navi Lo-Lo si utilizzano gru portainer o quay crane o ship-to to-shore crane: sono generalmente su rotaia (RMG), in alcuni casi su gomma (RTG) S. Sacone, S. Siri - DIST 24

25 Carico e scarico di navi (Lo-Lo) Il trolley si muove lungo il braccio della gru ed è dotato di uno spreader, che è il dispositivo atto a prelevare e trattenere il container durante la movimentazione Anche la cabina si muove orizzontalmente lungo il braccio della gru per consentire all operatore la migliore visuale nelle operazioni di aggancio/sollevamento e abbassamento/sgancio S. Sacone, S. Siri - DIST 25

26 Carico e scarico di navi (Lo-Lo) I sistemi di funzionamento che caratterizzano le gru di banchina sono: il sistema di traslazione orizzontale della gru lungo i binari il sistema di traslazione orizzontale del carrello il sistema di abbassamento/sollevamento del braccio lato mare (boom) il sistema di abbassamento/sollevamento dello spreader Le gru sono classificate in base al tipo di navi che possono servire: gru di tipo Feeder, Panamax, Post Panamax, Super Post Panamax (attualmente in grado di raggiungere la ventiduesima fila di una nave portacontenitori) La produttività teorica delle gru a trolley singolo è di TEU/h, mentre in condizioni operative è di TEU/h. Esistono diversi sistemi per aumentare la capacità di movimentazione delle gru di banchina (spreader twin-lift, tandem-twin-twenties, tandem-forties e le gru di tipo double-trolley) S. Sacone, S. Siri - DIST 26

27 Carico e scarico di navi (Lo-Lo) Sistema twin lift: lo spreader permette l elevazione contemporanea di due contenitori da 20 grazie alla presenza di otto twist-lock (meccanismo per l aggangio/sgancio dei contenitori) S. Sacone, S. Siri - DIST 27

28 Carico e scarico di navi (Lo-Lo) Sistemi tandem-twin twin-twentiestwenties e tandem-forties forties: consentono allo spreader di agganciare quattro container da 20 oppure due da 40 in ogni operazione di sollevamento (sistema poco diffuso ed ancora in fase di valutazione) S. Sacone, S. Siri - DIST 28

29 Carico e scarico di navi (Lo-Lo) Gru double-trolley trolley: il trolley principale (guidato da un operatore) muove il container dalla nave ad una piattaforma da cui il secondo trolley (che può essere automatico) muove il container fino alla banchina Possono aumentare la produttività del 50% ma costano 30-50% in più delle gru convenzionali (necessità di un altro gruista nel caso in cui il secondo trolley non sia automatizzato) S. Sacone, S. Siri - DIST 29

30 Stoccaggio dei container La fase di stoccaggio è critica per il buon funzionamento del terminal, dovendosi integrare con gli altri sottosistemi in modo da coordinare i ritmi dei diversi flussi di container che devono essere impilati o disimpilati La scelta dei mezzi è condizionata dalla disponibilità di spazio ed è legata alla flessibilità e autonomia dei vari mezzi e a vincoli di tipo operativo I mezzi dedicati allo stoccaggio di container sono: straddle carrier RTG (Rubber Tyred Gantry) RMG (Rail Mounted Gantry) OHBC (OverHead Bridge Crane) reach stacker forklift front loader S. Sacone, S. Siri - DIST 30

31 Stoccaggio dei container Straddle carrier: carrelli elevatori a forma di portico, dotati di motori a combustione interna, montati su ruote capacità di elevazione dei container limitata (da 2 a 4 tiri) dimensioni e ingombri limitati, elevata flessibilità (facilità nel modificare le traiettorie grazie alle ruote sterzanti senza diminuire la velocità) e elevata velocità possono essere dotati di spreader twin-lift 8 movimenti/ora S. Sacone, S. Siri - DIST 31

32 Stoccaggio dei container Gli straddle carrier possono essere utilizzati solo per la movimentazione o per la movimentazione e lo stoccaggio L area di stoccaggio viene divisa in row distanziate tra loro almeno di 1,5 m per permettere alla struttura esterna del mezzo di sormontare la fila; inoltre i contenitori di una stessa fila sono leggermente distanziati La disposizione su tiri effettiva è inferiore rispetto a quella teorica (si cerca di minimizzare il numero di operazioni di rehandling) Gli straddle carrier sono adeguati nei terminal con ampi spazi (sfruttamento non intensivo della superficie) S. Sacone, S. Siri - DIST 32

33 Stoccaggio dei container Rubber Tyred Gantry (RTG) crane: gru a portico concepite per lo stoccaggio e il disimpilaggio di contenitori nel piazzale si muovono su gomme, tramite un motore a combustione interna si spostano su traiettorie rettilinee nell area di stoccaggio a cui sono dedicati e, in caso di necessità, possono spostarsi in altre aree (grazie alle ruote) non trasportano ma impilano/disimpilano solamente i container su diversi tiri, quindi richiedono mezzi ausiliari 12 movimenti/ora S. Sacone, S. Siri - DIST 33

34 Stoccaggio dei container Le gru RTG permettono di sovrapporre i container fino a 6 tiri e abbracciare fino a 8 file Normalmente è presente una corsia dedicata all accesso dei camion S. Sacone, S. Siri - DIST 34

35 Rail Mounted Gantry (RMG) crane: Stoccaggio dei container gru a portale installate su rotaie ed alimentate elettricamente si possono spostare solamente su traiettorie rettilinee nell area di stoccaggio a cui sono dedicate e non possono raggiungere aree parallele capacità elevata di stoccaggio (larghezze superiori a 50 m 15 file) elevata facilità di automazione 18 movimenti/ora S. Sacone, S. Siri - DIST 35

36 Stoccaggio dei container in un block si usano normalmente 2 RMG, per evitare lunghe interruzioni in caso di guasti e quindi per incrementare produttività ed affidabilità: i container che devono essere movimentati da una parte all altra sono temporaneamente stoccati in un area intermedia i cosiddetti double-rmg systems sono i sistemi più avanzati, con una produttività leggermente superiore rispetto ai sistemi tradizionali, costituiti da due RMG di diverse larghezze e altezze che si sovrappongono nel movimento nonostante molti RMG siano guidati da operatori, la tendenza attuale è verso RMG automatici senza autista, come avviene nei terminal di Rotterdam, Hamburg, Thamesport, al fine di automatizzare la movimentazione nel piazzale S. Sacone, S. Siri - DIST 36

37 Stoccaggio dei container OverHead Bridge crane (OHBC): sono costituite da un insieme di travi di sostegno che formano una struttura fissa sopra la quale viene installata la gru rispetto alle altre gru a portico, le dimensioni e le velocità operative possono essere maggiori richiedono opere civili che riguardano la struttura fissa e le opere di fondamenta gru di nuova concezione attualmente utilizzate in terminal con traffici molto elevati (per esempio a Singapore) sono i mezzi per lo stoccaggio nel piazzale con prestazioni complessive migliori S. Sacone, S. Siri - DIST 37

38 Reach stacker: elevata flessibilità bassi costi di acquisto Stoccaggio dei container sono dotati di uno spreader, in grado di agganciare/sganciare i contenitori, collegato ad un braccio telescopico estensibile che permette il raggiungimento della seconda e terza fila di contenitori produttività media di 13 TEU/h S. Sacone, S. Siri - DIST 38

39 Fork lift: Stoccaggio dei container usati soprattutto per movimentare container vuoti riescono ad accatastare fino a 8 pile di container vuoti produttività media di 14 TEU/h alcuni sono dotati di spreader, in quel caso vengono utilizzati per l usuale movimentazione di contenitori pieni (12 TEU/h) S. Sacone, S. Siri - DIST 39

40 Front loader: Stoccaggio dei container usati soprattutto per movimentare container vuoti riescono ad accatastare fino a 9 pile di container vuoti produttività media di 10 TEU/h S. Sacone, S. Siri - DIST 40

41 Carico e scarico di treni/camion per movimentare i contenitori arrivati e in partenza su treno si utilizzano RMG e/o carrelli elevatori (reach stacker, fork lift e front loader) nel caso il flusso non sia elevato per movimentare i contenitori in arrivo e in partenza su camion si utilizzano carrelli elevatori (reach stacker, fork lift e front loader) e/o straddle carrier per velocizzare l entrata e l uscita dei contenitori su nave/camion si utilizzano sistemi in grado di acquisire dati in modo automatico: i primi sistemi si basavano sulla lettura in radiofrequenza (RFID) di etichette attive collocate sui contenitori o sui trailer poi sono stati sviluppati sistemi di acquisizione dati mediante codice a barre o banda magnetica attualmente si utilizzano sistemi ottici di lettura dei dati mediante riconoscimento di immagini S. Sacone, S. Siri - DIST 41

42 Sistema di interconnessione interna il collegamento tra i vari sottosistemi del terminal viene effettuato da mezzi di movimentazione orizzontale che trasferiscono i container se nel terminal si utilizzano straddle carrier, reach stacker o forklift, questa funzione può essere svolta da tali mezzi se la gestione del piazzale è affidata a RMG e/o RTG, sono necessari mezzi ausiliari trattori a ralla multitrailer veicoli automatici come gli AGV S. Sacone, S. Siri - DIST 42

43 Sistema di interconnessione interna Trattori a ralla: sono dotati di un pianale su cui possono essere caricati due container da 20 o uno da 40 questi pianali hanno caratteristiche diverse rispetto a quelli usati per il trasporto stradale (questi ultimi devono sopportare lunghi viaggi ad elevate velocità rispettando la regolamentazione imposta dalle norme di circolazione) S. Sacone, S. Siri - DIST 43

44 Sistema di interconnessione interna Multi-trailer trailer system (MTS): aggangio di più pianali, uno dietro l altro, che vengono movimentati da un trattore a ralla vi è un unico operatore che guida il multitrailer la capacità massima si ha con un trattore a ralla (che svolge la funzione di trazione) e 4-7 pianali, ciascuno dei quali può trasportare 2 TEU S. Sacone, S. Siri - DIST 44

45 Sistema di interconnessione interna nei multi-trailer, i pianali sono dotati di ruote autosterzanti che consentono di seguire la traiettoria impostata dal trattore a ralla (permettendo al multi-trailer di muoversi in spazi limitati) si utilizza uno specifico sistema di frenata, per cui quando l operatore aziona i freni, la forza frenante viene prima applicata all ultimo trailer, successivamente viene trasmessa ai pianali anteriori fino a che non viene applicata al trattore a ralla la connessione tra i pianali, le connessioni elettriche e il sistema di frenata sono totalmente controllabili in cabina dall operatore può essere utilizzato sia per la connessione banchina-piazzale sia per quella fascio di binari-piazzale S. Sacone, S. Siri - DIST 45

46 Sistema di interconnessione interna Automated Guided Vehicle (AGV): veicoli a funzionamento automatico in grado di muoversi, frenare ed individuare gli ostacoli automaticamente, seguendo una rete costituita da fili elettrici o transponder interrati non hanno bisogno di un operatore a bordo possono trasportare un container da 40 o due da 20 richiedono elevati investimenti S. Sacone, S. Siri - DIST 46