Includes a title page in Arabic

Thesis (M.Sc.) Master Egypt - Japan University of Science and Technology (E - JUST) - School of Innovative Design Engineering - Industrial Engineering and Systems Management Department 2024

Congestion in the container terminal (CT) has negatively affected the overall productivity of the available resources in the port The uncontrolled arrivals of external trucks (ET) into the CT can lead to severe disorder during the peak hours of operation Longer queues at the gate and yard area translate to longer turnaround time , implying that the truck will spend more time accomplishing the loading and unloading operations in a CT As a result , this will lead to increased truck idling-related emissions , underutilization of terminal resources and higher operational costs for the trucking companies In this study a discrete event simulation (DES) model of a conventional CT is developed to illustrate the dual transaction approach of external container truck trips The CT simulation model was built using AnyLogic® software Three experiments were conducted to evaluate the effectiveness of the developed model on the performance of the CT The model was applied to a hypothetical conventional CT , and various input parameters from the literature were used to verify the model's accuracy The key performance indicator considered in this study was the average truck turnaround time (TTT) First , simulation experiments were carried out to study the effect of considering the uncertainty of CT gate and yard operations in the average TTT during schedule execution Two scenarios were considered , i.e. , the arrival of trucks within and outside the preferred time window (TW) Results from fixed parameters (3 gate counters) , 50 replications , and random seed simulation runs indicate that variability in the output TTT values for both cases arose from uncertainty in the processes at the gate and yard areas This implied that it was crucial for a decision-maker to not always rely on average values but also consider the distribution of values and the inherent variability in the process Secondly , the operations at the Entry gate were optimized to determine the best possible number of gates to be opened during each TW by conducting simulation optimization experiments Findings indicated that the optimization algorithm converged at 200 iterations , beyond which no significant improvement was observed. Additionally, a maximum of two gates were required to be opened during each TW for a one-day long planning horizon of 12 two-hour time slots to achieve the average minimum gate operating cost of $335.31 Thirdly , a simulation-based optimization iteration experiment was conducted to integrate the developed CT simulation model and a mathematical optimization from the literature The simulation output of the average time spent by the ETs in each block during each TW was used to iteratively update the representative congestion factors in the mathematical model to yield an optimized schedule Results from the latter experiment indicate an inverse relationship between productivity factor (PF) values and YC service time The managerial implications of the research findings are expected to enlighten the various stakeholders on the benefits of considering uncertainty during the scheduling and planning of drayage operations The truckers will be able to know the expected TTT after arriving at the CT at a specific TW Moreover , the terminal operators can see the congestion level at each part of the yard area in advance , enabling them to compute the total workload of each yard crane for the entire day of operation The potential benefits of using the dual transactions include reduced empty truck trips which results in reduced emissions , reduced container delivery costs and increased truck capacity utilization This approach would also incentivize truck collaboration and trip sharing among the truckers and eventually share profits amongst themselves This study contributes to realization of United Nations Sustainable Development Goals numbers 9 (Industry , innovation and infrastructure) , 11 (Sustainable cities and communities) , 12 (Responsible consumption and production) and 13 (Climate action)

يؤثر الازدحام في محطات تداول الحاويات سلبا على الإنتاجية العامة للموارد المتاحة في الميناء يمكن أن يؤدي وصول الشاحنات الخارجية غير المنظم إلى محطة الحاويات إلى فوضى شديدة خلال ساعات الذروة التشغيلية فترات الانتظار الأطول عند البوابة و في منطقة الفناء تعني وقتا أطول للتعامل مع الشاحنات مما يعني أن الشاحلة ستقضي وقتا أطول في إنجاز عمليات التحميل و التفريغ في محطة الحاويات و نتيجة لذلك ، سيؤدي ذلك إلى زيادة انبعاثات الكربون الصادرة اثناء انتظار الشاحنات، مما يؤثر على المناخ و يزيد من تأثير الاحتباس الحراري في هذه الدراسة تم تطوير نموذج محاكاة الأحداث المنفصلة لمحطة تداول حاويات تقليدية مع انتهاج أسلوب المعاملات المزدوجة تم بناء نموذج محاكاة لمحطة الحاويات باستخدام برنامج (AnyLogic) أجريت ثلاث تجارب لتقييم فعالية النموذج المطور على أداء محطة الحاويات تم تطبيق النموذج على محطة حاويات تقليدية افتراضية و استخدمت مدخلات مختلفة من الأدبيات للتحقق من سلامة النموذج كان المؤشر الرئيسي للأداء هو متوسط زمن دوران الشاحنات أولاً ، أجريت تجارب المحاكاة لتقييم تأثير العشوائية في عمليات بوابة الفناء على متوسط وقت دوران الشاحنات خلال تنفيذ الجداول التشغيل الزمنية تم دراسة حالتين هما : وصول الشاحنات داخل و خارج النافذة الزمنية المفضلة أسفرت نتائج تجربة المعاملات الثابتة (3) بوابات 50 تكرارا ، تشغيل محاكاة بمجموعة ارقام عشوائية واحدة عن متوسط قيم زمن دوران الشاحنات بلغ 28.1 و 27.9 دقيقة للحالتين الأولى و الثانية على التوالي حيث انه من المهم لصانع القرار ألا يحمد دائما على القيم المتوسطة للمتغيرات ، و لكن أيضاً أن يأخذ في الاعتبار التوزيع الاحصائي البيانات و العوامل السببية المحتملة فقد تم دراسة تحسين العمليات عند بوابات الدخول لتحديد أفضل عدد ممكن من البوابات التي يجب تشغيلها خلال كل نافذة زمنيه من خلال إجراء تجارب تحسين المحاكاة أشارت النتائج إلى أن خوارزمية التحسين تلاقت عند 200 تكرار لم يلاحظ بعدها أي تحسن ملموس بالإضافة إلى ذلك ، كانت هناك حاجة لفتح بوابتين كحد أقصى خلال كل نافذة زمنيه لخطة تمتد ليوم واحد من 12 فترة زمنية لمدة ساعتين و التي أسفرت عن أقل تكلفة تشغيل للبوابة بقيمة 335.31 دولاراً ثالثا ، أجريت تجربة تحسين قائمة على المحاكاة لدمج نموذج محطة الحاويات المطور و نموذج آخر للتحسين الرياضي مستقى من الأدبيات تم استخدام مخرجات المحاكاة لمتوسط الزمن الذي تقضيه الشاحنات الخارجية في كل منطقة تخزين خلال كل نافذة زمنيه لتحديث عوامل الازدحام في نموذج التحسين بشكل متكرر للحصول على جدول محسن أشارت نتائج التجربة الأخيرة إلى وجود علاقة عكسية بين قيم عامل الإنتاجية و وقت خدمة رافعة الفناء من المتوقع أن تسلط الآثار الإدارية من نتائج البحث الضوء على الفوائد المختلفة لأصحاب المصلحة من حيث أخذ العشوائية في الاعتبار أثناء جدولة و تخطيط عمليات الشحن كما سيتمكن السائقون من معرفة متوسط وقت دوران الشاحنات المتوقع عند وصولهم إلى محطة الحاويات في نافذة زمنية معينة بالإضافة إلى ذلك ، سيكون مشغلو المحطة في وضع يمكنهم من معرفة مستوى الازدحام مسبقاً في كل منطقه من فناء التخزين بالمحطة مما سيمكنهم من حساب إجمالي عبد العمل لكل رافعة فناء طوال يوم التشغيل

Issued also as a digital file (for more information please check our Digital Repository)

(IDE) School of Innovative Design Engineering (IME) Industrial and Manufacturing Engineering