Capacity assessment of Lasse’s quay and the impact of the quay extensions on waiting time by using a digital twin : Case Vaasa Harbour

Abstract

Layout changes can be expensive. Especially changes in the layout of ports, such as the construction of new quays or the extension of quays, are often very expensive and the implementation of the construction work often takes a lot of time. For this reason, it is necessary to use the most appropriate means and tools to study the needs and possible effects of the extensions, so that the effects of the expensive construction works can be evaluated as comprehensively as possible. It is also often necessary to compare different extension options with each other to choose a solution where the ratio of costs and benefits is as efficient as possible.

Kvarken Ports Ltd, which operates the port of Vaasa, wanted to find out the impact of different expansion options on the port's capacity and waiting times, as well as the most suitable schedule for liner traffic and the best possible location of the ramp used by liner traffic in the port. The study examined three different expansion phases. Phase 1, where the length of Lasse's Quay was increased by 144 meters, Phase 2, where the ramp used by liner traffic is located at the southern end of Lasse's Quay, and Phase 2, where the liner traffic ramp is located in the new quay area.

Anylogic 8 software was used in the study, which is a versatile simulation software that can be used to implement various simulation models such as logistics, supply chain, and production facility simulations. Anylogic 8 was used to create Discrete-event simulation models of the Present state of the port, Phase 1, and two different versions of Phase 2. The operation of these models was tested by increasing Lasse's Quay traffic between 0-25% in six different simulation runs per scenario model. The schedules for the 5-year simulation tests were created using the 2021-2022 schedule data. Data on the utilization rate of Lasse's Quay and the waiting times of ships were collected from different scenarios.

Based on the results of the study, it can be concluded that the planned extensions will significantly reduce waiting times at Lasse's Quay in all traffic growth scenarios. The best location for the liner traffic ramp is in the new quay area, but also the location at Lasse's quay does not cause excessive congestion and is cheaper and faster to implement. The best arrival time for liner traffic is on Tuesday at 4 p.m. It is worth noting that with better planning and traffic optimization, the operation of Lasse's Quay could be made more efficient.

Layout muutokset voivat olla kalliita. Erityisesti satamien layoutin muutokset, kuten uusien laiturien rakentaminen tai laiturien laajentaminen, ovat usein erittäin kalliita ja rakennustöiden toteuttaminen vie usein paljon aikaa. Tästä syystä laajennustarpeiden ja mahdollisten vaikutusten selvittämiseen on käytettävä tarkoituksenmukaisia metodeita ja työkaluja, jotta kalliiden rakennustöiden vaikutukset voidaan arvioida mahdollisimman kattavasti. Usein on myös tarpeen vertailla eri laajennusvaihtoehtoja keskenään, jotta voidaan valita ratkaisu, jossa kustannusten ja hyötyjen suhde on mahdollisimman tehokas.

Vaasan satamaa operoiva Kvarken Ports Oy halusi selvittää erilaisten laajennusvaihtoehtojen vaikutusta sataman kapasiteettiin ja odotusaikoihin, sopivimman aikataulun linjaliikenteelle, sekä linjaliikenteen käyttämän rampin parhaan mahdollisen sijoituspaikan satamassa. Tutkimuksessa tarkasteltiin kolmea eri laajennusvaihetta: Vaihe 1, jossa Lassen laiturin pituutta kasvatettiin 144 metriä; Vaihe 2, jossa linjaliikenteen käyttämä ramppi sijaitsee Lassen laiturin eteläpäässä; ja toinen vaihtoehto Vaiheesta 2, jossa linjaliikenteen käyttämä ramppi sijaitsee uudella laiturialueella.

Tutkimuksessa käytettiin työkaluna Anylogic 8 -ohjelmistoa, joka on monipuolinen simulointiohjelmisto, jonka avulla voidaan luoda ja toteuttaa erilaisia simulaatiomalleja, kuten logistiikka-, toimitusketju- ja tuotantolaitossimulaatioita. Anylogic 8:lla luotiin Diskreetti-tapahtumasimulaatiomallit sataman nykytilasta, vaiheesta 1 ja vaiheen 2 kahdesta eri vaihtoehdosta. Näiden mallien toimintaa testattiin lisäämällä Lassen laiturin liikennettä välillä 0–25 % kuudessa eri liikenteen kasvuskenaariossa. 5 vuoden simulaatiotestien aikataulut luotiin käyttämällä vuosien 2021–2022 aikataulutietoja. Eri skenaarioista kerättiin tietoja Lassen laiturin käyttöasteesta ja laivojen odotusajoista.

Tutkimuksen tulosten perusteella voidaan päätellä, että kaikki suunnitellut laajennukset vähentävät merkittävästi Lassen laiturin liikenteen odotusaikoja kaikissa liikenteen kasvuskenaarioissa. Linjaliikenteen käyttämän rampin paras mahdollinen sijainti on uudella laiturialueella, mutta myöskään sijainti Lassen laiturilla ei aiheuta liiallista ruuhkautumista ja on kustannuksiltaan halvempi, sekä nopeampi toteuttaa. Linjaliikenteen paras saapumisaika Lassen laituriin on tiistaina klo 16. On huomionarvoista, että paremmalla suunnittelulla ja liikenteen optimoinnilla Lassen laiturin toimintaa voitaisiin tehostaa.