Digitales Modell optimiert das Stauen der Schiffsfracht

VDI nachrichten, Hamburg, 21. 1. 05 -Schiffskapazität wird immer knapper. Deshalb steigen die Anforderungen an die Beladungsplanung der Frachtschiffe. Die Hamburger Rickmers-Linie nutzt deshalb Prozesssimulation, um Container und unterschiedliche Projektladungen dichter und sicherer als bisher auf und unter Deck zu Packen. Über Buchungslisten und zweidimensionale Staupläne hinaus setzt sie dafür erstmalig ein 3D-CAD-Modell ihrer „Superflex-Multi-Purpose“-Schiffe ein, um die routinemäßige Beladungsplanung zu verbessern.

Künftig müssen Schiffskapazitäten von den Reedereien noch genauer geplant werden, „nicht zuletzt da sie durch die wachsende Nachfrage aus Asien knapper werden“, wie Jan B. Steffens hervorhebt. Zudem, so der Geschäftsführer der Rickmers-Linie, Hamburg, gibt „eine zuverlässige Planung den Herstellern Sicherheit für ihre Projektlogistik“. Deshalb hat die Hamburger Reederei mit dem „Rickmers Cargo Operations Simulation System“(Ricosys) ein integriertes Cargo-Management-System der neuen Generation entwickelt.
Steffens: „Mit Ricosys können wir zu einem weitaus früheren Zeitpunkt als bisher mit dem Kunden über Detailfragen der Ladungssicherung, z. B. der Positionierung und Dimensionierung von Anschlag- und Laschpunkten sprechen. Durch die Simulation erhält er schon lange vor Verladung einen genauen Eindruck davon, wie wir seine wertvolle Fracht bewegen und kann zudem seine Ideen und Anregungen in den Planungsprozess einbringen.“
Bislang führte die Reederei die Beladungsplanung von Frachtschiffen auf Basis von Buchungslisten und zweidimensionalen Stauplänen durch. Jetzt setzt sie erstmalig ein 3D-CAD-Modell ihrer neuartigen „Superflex-Multi-Purpose“-Schiffe ein, um die routinemäßige Beladungsplanung zu beschleunigen und zu verbessern. Der Anwendungsbereich Stauplanung zeigt damit, dass CAD-Modelle auch außerhalb der Produktentwicklung nutzbringend eingesetzt werden können.
Die Hamburger operieren mit neun baugleichen Mehrzweckschiffen im sogenannten „Pearl-String-Round-the-World“-Liniendienst sowie mit drei Schwergutschiffen auf der Route Europa – Mittlerer Osten und Indien. Das Traditionsunternehmen ist auf den termingerechten und sicheren Transport von übergroßen und schweren Projektladungen bis zu 90 m Länge und 640 t Stückgewicht, sowie konventioneller Ladung spezialisiert.
Grundlage von Ricosys ist ein digitales Modell des Frachtschiffes, das die zeitgerechte Erledigung der anfallenden Aufgaben bei der Beladungsplanung unterstützt. Erreicht wird damit eine Verringerung des Stauverlusts, eine Erhöhung der Schiffsicherheit durch die exakte Berechnung der Ladungssicherung, der Schiffsstabilität und der Strukturfestigkeit. Und die Beschleunigung der Beladungsplanung reduziert darüber hinaus auch noch die Planungszeit.
Ein Fallbeispiel aus der Praxis war der Transport von drei selbstfahrenden Containerportalkränen, die jeweils 120 t schwer, 26 m lang und 21 m hoch waren. Zum Zeitpunkt der Kundenanfrage war zunächst zu klären, ob und wie die Portalkräne mit den schiffseigenen Kränen an Bord gebracht werden können und wo sie an Deck am besten verstaut werden. Mit Hilfe der Simulation wurde so schon der gesamte Beladungsvorgang am Rechner in Hamburg durchgespielt, lange bevor das Schiff nach Japan auslief.
Dafür erstellt der Schiffsplaner zuerst ein CAD-Modell der Portalkräne und simuliert die Bewegung der schiffseigenen Kräne während des Ladevorgangs. Es gilt einen Weg zu finden, um die Ladung ohne Kollision an Bord zu heben. Dabei ist die von der Last abhängige maximal zulässige Auslage der Kräne zu berücksichtigen. Die Ergebnisse der Durchführbarkeitsstudie werden dann dem Kunden in einer Simulation anschaulich präsentiert.
Die gesamte nachfolgende Planung für das Stauen und Sichern der Ladung wird anhand des CAD-Modells durchgeführt und praxisnah visualisiert. Hierzu gehören die Konfiguration des Hebegeschirrs, die Unterbaukonstruktion zum Verstauen sowie die Entwicklung eines komplexen Schemas für das Verzurren und Sichern der Ladung. Für die Unterbaukonstruktion und die Ladungssicherung wird ein CAD-Modell aus Standardelementen konfiguriert.
Den Festigkeitsnachweis der Ladungssicherung ermöglicht ein integriertes Berechnungsprogramm. Stückliste und Ergebnisdokumente werden per Programm aus dem CAD-Modell abgeleitet. Mit Hilfe des Modells werden die erforderlichen Werte für die Lastverteilung berechnet und die Einhaltung der Grenzwerte für die Tragfähigkeit des Decks geprüft.
Über die Projektladung hinaus lässt sich auch die gesamte Stauplanung mit einem 3D-CAD-Modell optimieren. Das Modell des beladenen Schiffes kann per Programm aus der Ladungsliste erzeugt werden. Der Planer kann graphisch interaktiv die Ladung im Schiff platzieren, verschieben und sich zu jedem Zeitpunkt einen räumlichen Eindruck über den aktuellen Beladungszustand verschaffen und so Stauverluste minimieren.
Das Cargo-Management-System überprüft die Platzierungsregeln und stellt z. B. sicher, dass die Bestimmungen für den Transport von Gefahrgütern eingehalten werden. Die erforderlichen Ladungsdokumente werden aus dem dreidimensionalen Stauplan per Programm erzeugt. Als weitere Ausbaustufe werden die hydrostatischen Berechnungen für Tiefgang, Trimm und Schiffsstabilität in die Stauplanung mit Ricosys integriert.
Das System ist ein wichtiger Baustein des weltumspannenden „Pearl-String“-Liniendienstes. Mit einer Frequenz von 14 Tagen werden auf einer ostgehenden Route um die Welt die wichtigen industriellen Zentren in Europa, Asien und Amerika miteinander verbunden. Die Entwicklung und Einführung des innovativen Softwaretools ermöglicht der Reederei eine bisher nicht gekannte Planungssicherheit und Zuverlässigkeit im sensiblen Projekttransport von schwerer und übergroßer Ladung. Verschiebt sich beispielsweise der Anlieferungstermin eines oder mehrerer gebuchter Schwerstücke kann die Stauplanung problemlos auf die Beladungskonfiguration des nachfolgenden Schiffes übertragen und die verspäteten Güter darauf verladen werden.JÜRGEN KAISER/Si