ゴムタイヤガントリークレーンの構成と選択がコンテナターミナルの効率とコストに与える影響の分析

RTGアプリケーションの問題提起

背景：

世界貿易の継続的な成長に伴い、コンテナ船のサイズと貨物容量は増加しています。この傾向に適応するために、コンテナターミナルの建設は、大規模、深水、高効率の方向に徐々に発展してきました。この文脈では、コンテナターミナルヤードの特別な積み下ろし設備であるRTG（ゴムタイヤコンテナガントリークレーン）の仕様とパラメータの選択が特に重要です。

問題：

近年、港湾の荷役効率を向上させるため、各ターミナルはRTGの仕様やパラメータの選択において高速化を継続的に追求しており、揚重速度、トロリー速度などの重要なパラメータが向上してきました。しかし、この高速化の進展は新たな問題ももたらしています。

設備購入コストの増加: RTG の仕様とパラメータの改善は、より高度な技術と材料が必要であることを意味し、設備購入コストの増加に直接つながります。
運用コストの上昇: 高速 RTG は運用中に多くのエネルギーを消費し、メンテナンス要件も高くなるため、運用コストもそれに応じて増加します。
ターミナルの積み下ろし効率の向上効果を研究する必要がある：理論上はRTGの高速開発により積み下ろし効率が向上する可能性があるが、実際の運用では、多くの要因（待機時間、設備の故障率、オペレーターの熟練度など）が最終的な運用効率に影響を与える可能性がある。そのため、RTGの仕様とパラメータの高速開発がターミナルの積み下ろし効率に与える影響については、さらに研究と分析が必要である。

ヤードオペレーションにおけるRTGの効率測定と分析

効率測定ソフトウェア

RTG のヤード操作における効率をより科学的に評価するために、専用のシミュレーションソフトウェアを設計しました。このソフトウェアは、高度なアルゴリズムとモデルに基づいて、さまざまな操作シナリオでの RTG の操作をシミュレートし、操作効率を正確に計算できます。ソフトウェアのコア機能は次のとおりです。

パラメータ設定: ユーザーは、カスタマイズされたシミュレーションのために、持ち上げ速度、トロリー速度、ヤードレイアウトなど、RTG のさまざまな技術パラメータを入力できます。
操作シナリオのシミュレーション: ユーザーが入力したパラメータに従って、ソフトウェアはコンテナの積み下ろし、取り扱い、積み重ねなど、ヤードにおける RTG の実際の操作プロセスをシミュレートできます。
効率計算: シミュレーション結果に基づいて、ソフトウェアは、1 時間あたりに完了するコンテナの数、平均動作時間など、RTG の動作効率を自動的に計算できます。

RTG 効率計算 (理想的な状態 - スムーズな積み込みと積み下ろし)

パラメータ影響分析

RTG の運転効率において、リフティング速度とトロリー速度は 2 つの重要な技術的パラメータです。これら 2 つのパラメータが効率に与える影響をより深く理解するために、次の分析を実施しました。

揚重速度: 揚重速度は、RTG がコンテナを地面またはヤードから持ち上げて指定の位置に置く速度を決定します。理論上、揚重速度を上げると、コンテナ 1 個の積み込みと積み下ろしの時間が短縮され、全体的な作業効率が向上します。ただし、実際の作業では、機械構造、電力システム、安全規制など、多くの要因によって揚重速度の向上が制限されます。
トロリー速度: トロリー速度とは、RTG がコンテナを水平面上で移動する速度を指します。トロリー速度を上げると、ヤード内でのコンテナの移動時間が短縮され、作業効率が向上します。ただし、同様に、トロリー速度の増加も、機械構造、軌道条件、安全規制によって制限されます。

効率曲線分析

弊社が設計した効率計算ソフトウェアを使用して、さまざまな吊り上げ速度とトロリー速度での RTG の動作効率をシミュレートし、分析しました。結果は次の通りです。

効率向上の限界：リフト速度とトロリー速度の増加に伴い、RTG の運転効率は確かに向上しています。しかし、改善は徐々に減少し、「限界効果の減少」の傾向を示しています。これは、速度が一定程度まで増加すると、速度増加による効率向上が非常に限られることを意味します。
コスト増加は効率向上に比例しません。速度が上がると、RTG の購入コスト、運用コスト、メンテナンスコストもそれに応じて増加します。ただし、前述のように、効率向上には限界があります。そのため、費用対効果を最大化する最適な速度範囲が存在します。

実際のヤード運用におけるRTGの効率テスト

ケース分析

実際のヤード操作における RTG の効率パフォーマンスをより直感的に理解するために、コンテナの積み込みや受け取りなど、さまざまな操作タイプをカバーする 4 つの代表的な操作ケースを分析用に選択しました。

ケース1: ロード操作

業務内容：大型コンテナ船は大量の貨物を積載する必要があり、RTG はヤード上のコンテナを船のデッキまで移動する役割を担っています。

動作時間: 12 時間持続します。

効率パフォーマンス: 作業中、RTG は平均して 1 時間あたり 18 個のコンテナの積み下ろしを完了します。ただし、一般的な待機状況 (コンテナの到着待ち、船のデッキスペース待ちなど) により、実際の作業効率は理論上の期待値よりも低くなります。

ケース2: コンテナ受入作業

業務内容：港に到着した大量のコンテナは荷降ろししてヤードに積み上げる必要があり、この工程におけるハンドリング作業はRTGが担当します。

動作時間: 8 時間持続します。

効率パフォーマンス: RTG は平均して 1 時間あたり 20 個のコンテナの荷降ろしと積み付けを完了します。ただし、ヤードのレイアウトが複雑なため、RTG は適切な積み付け場所を探すのに多くの時間を費やし、実際の作業効率が低下しました。

ケース3：混合作業（船積み＋コンテナ回収）

操作の説明: RTG は、船積みとコンテナ回収の両方の操作を同じ期間内に処理する必要があります。

稼働時間：10時間。

効率性能：混合運転モードでは、RTG の平均運転効率は大きく影響を受け、1 時間あたり 15 個のコンテナしか積み下ろしできません。これは主に、操作の切り替えと待機時間の増加によるものです。

ケース4: 夜間運転

運用説明: 時間リソースを最大限に活用するために、ターミナルは RTG を夜間に運用するように配置します。

動作時間：6時間。

効率性能：夜間の作業環境は比較的静かであるにもかかわらず、RTG の平均作業効率は大幅に改善されておらず、1 時間あたり 17 個のコンテナの積み下ろしが行われています。これは主に、夜間の照明条件が限られていることやオペレーターの疲労などの要因によるものです。

効率比較

実際の作業効率と理論上の作業効率を比較すると、実際の作業効率は理論上の期待よりも一般的に低いことがわかりました。これは主に、コンテナの到着待ち、船のデッキスペースの待ち、適切な積み重ね場所の検索、作業の切り替えなど、待機時間が広範囲に存在するためです。これらの要因により、作業プロセス中にRTGの時間が無駄になり、実際の作業効率が低下します。

RTGがコンテナターミナルの運用効率に与える影響の分析

RTGの役割:

RTG（ゴムタイヤコンテナガントリークレーン）は、コンテナターミナルヤード運営の主要な機械設備であり、ターミナル全体の運営効率に重大な影響を及ぼします。コンテナの迅速かつ効率的な積み込み、積み下ろし、積み込みのための重要な設備であり、ターミナルの処理能力とサービス品質に直接関係しています。

多要因の影響:

ただし、コンテナターミナルの運用効率は RTG のパフォーマンスによって決まるだけでなく、さまざまな要因によっても左右されます。これらの要因には、以下が含まれますが、これらに限定されません。

生産組織: 合理的な生産計画と運用プロセスは、ターミナルの効率的な運用を保証するための基礎です。効果的な生産組織は、設備のアイドル時間を減らし、運用効率を向上させることができます。
人的要因: オペレーターのスキルレベル、仕事に対する姿勢、チームワーク能力は、ターミナルの運用効率に直接影響します。熟練したオペレーターは、タスクをより速く完了し、エラーや遅延を減らすことができます。
船の種類と航路: 船の種類と航路によって、ターミナルの運用効率に対する要件は異なります。大型船では積み下ろしに長い時間がかかり、密集した航路ではターミナルに高い処理能力が求められます。
機械設備: ターミナルには、RTG のほか、岸壁クレーン、コンテナトラックなど、さまざまな機械設備も装備されています。これらの設備の性能と調整も、ターミナルの運用効率に直接影響します。
天候と環境：厳しい気象条件（強風、大雨など）はRTGの運行を妨げ、運行効率を低下させる可能性があります。同時に、ターミナルの地理的位置と周辺環境も運行効率に影響を与える可能性があります。

要約と提案

コンテナターミナルヤードの運用では、RTG（ゴムタイヤコンテナガントリークレーン）のパラメータ選択が運用効率とコストのバランスにとって重要です。RTGの吊り上げ速度やトロリー速度などのいくつかの重要なパラメータを合理的に削減することで、運用効率を許容レベルに維持しながら、機器の購入コスト、燃料消費量、メンテナンスコストを効果的に削減できます。

RTGのパラメータを適切に下げることは、燃料消費やメンテナンス費用などの直接的なコストを削減するだけでなく、設備の安定性と耐久性を向上させることで、設備の故障による運転中断や修理費用を間接的に削減することにもつながります。これらの対策の相乗効果により、ターミナル生産の経済的利益が大幅に向上し、激しい市場競争の中でターミナルが優位性を維持できるようになります。

今後は、RTGの経済運用の合理的なパラメータ範囲についてさらに研究し、運用効率とコストのバランスをとる必要があります。これは、より多くの実際のテストデータとシミュレーション分析を通じて実現できます。同時に、人工知能技術をRTGの運用スケジュールと最適化に導入して、ターミナルの積み下ろし効率と経済的利益をさらに向上させることも検討できます。