Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Vận tải biển đóng vai trò trọng yếu trong giao thương quốc tế và phát triển kinh tế của Việt Nam nhờ lợi thế bờ biển dài và vị trí nằm trên tuyến hàng hải quốc tế. Trong hệ thống logistics hàng hải, cảng biển là đầu mối giao thông cốt lõi, nơi thực hiện các tác nghiệp tiếp nhận tàu, bốc dỡ, chuyển tải, lưu kho và bảo quản hàng hóa. Để nâng cao hiệu quả khai thác cảng, tối ưu hóa năng suất thiết bị và hạ giá thành dịch vụ xếp dỡ, việc lập quy trình công nghệ và tổ chức khai thác cảng chuyên biệt cho từng loại mặt hàng là yêu cầu bắt buộc.

Đồ án thiết kế môn học "Quản lý và khai thác cảng" do sinh viên Lê Thị Thanh Thùy (MSSV: 1954010046, Lớp: KT19A, Khoa Kinh tế Vận tải, Trường Đại học Giao thông Vận tải TP. Hồ Chí Minh) thực hiện dưới sự hướng dẫn của ThS. Nguyễn Thị Hồng Thu (tháng 11/2021). Đề tài tập trung giải quyết bài toán thiết kế hệ thống công nghệ và tổ chức bốc dỡ cho luồng hàng thép cây bó dài thông qua cảng biển.

Nhiệm vụ nghiên cứu và thiết kế của đồ án bao gồm 15 nội dung cụ thể:

  1. Nêu đặc điểm và quy cách hàng hóa.
  2. Chọn thiết bị xếp dỡ và công cụ mang hàng.
  3. Chọn tàu biển vận chuyển.
  4. Chọn kết cấu sơ đồ công nghệ xếp dỡ.
  5. Tính năng suất của thiết bị xếp dỡ.
  6. Tính khả năng thông qua tuyến tiền phương.
  7. Tính khả năng thông qua tuyến hậu phương.
  8. Tính diện tích kho bãi chứa hàng.
  9. Bố trí nhân lực trong các phương án xếp dỡ.
  10. Tính các chỉ tiêu lao động chủ yếu.
  11. Tính đầu tư cho công tác xếp dỡ.
  12. Tính chi phí cho công tác xếp dỡ.
  13. Tính các chỉ tiêu hiệu quả công tác xếp dỡ.
  14. Xây dựng quy trình công nghệ xếp dỡ.
  15. Lập kế hoạch giải phóng tàu.
  • Đối tượng nghiên cứu: Quy trình công nghệ xếp dỡ, định mức khai thác kỹ thuật, tổ chức nhân lực và hiệu quả kinh tế - kỹ thuật trong khai thác bốc dỡ hàng thép cây bó dài.
  • Phạm vi nghiên cứu: Mô hình bến cảng chuyên dùng tiếp nhận tàu hàng rời VTC-OCEAN, khối lượng hàng thông qua đạt 3.850.000 tấn/năm trong chu kỳ kinh doanh 365 ngày/năm.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và mô hình tính toán

Nghiên cứu áp dụng hệ thống lý thuyết quản lý và khai thác cảng biển, tiêu chuẩn kỹ thuật xếp dỡ hàng siêu trường siêu trọng/hàng kim khí, cùng các mô hình toán học định lượng:

  • Lý thuyết chu kỳ xếp dỡ: Xác định thời gian một chu kỳ công tác của thiết bị chu kỳ ($T_{CK}$) qua tổng thời gian các thao tác có hàng và không hàng (nâng, quay, di chuyển, hạ, tháo móc).
  • Mô hình cân bằng năng lực thông qua cảng: Tính toán năng suất giờ ($p_h$), năng suất ca ($p_{ca}$), năng suất ngày ($p$) và khả năng thông qua của tuyến tiền phương ($P_{\Sigma TP}$), tuyến hậu phương ($P_{\Sigma HP}$) dựa trên hệ số phân bổ luồng hàng ($\alpha_i$), hệ số sử dụng thời gian ($k_y$), hệ số tác động tương hỗ giữa các cần trục ($k_{ct}$) và hệ số bất bình hành hàng hóa ($k_{bh} = 1,25$).
  • Mô hình tính toán bãi và định mức lao động: Cân bằng dung lượng hàng tồn bãi trung bình ($E_h$), kiểm tra tải trọng nền bãi theo áp lực cho phép ($[p]$), tính toán quỹ lao động thủ công ($T_{tc}$) và cơ giới ($T_{cg}$).
  • Phương pháp hạch toán kinh tế kỹ thuật: Tính tổng mức vốn đầu tư xây dựng ($K_{XD}$ bao gồm chi phí thiết bị $K_1$, xây lắp $K_2$, quản lý tư vấn $K_3$, dự phòng $K_4$), chi phí vận hành khai thác ($C_{XD}$ gồm khấu hao $C_1, C_2$, tiền lương $C_3$, năng lượng - nhiên liệu $C_4$) và suất đầu tư đơn vị ($k_{XD}$).

Phương pháp nghiên cứu

  • Phương pháp phân tích - tổng hợp kỹ thuật: Phân loại tính chất cơ lý hóa của hàng thép cây để lựa chọn công cụ mang hàng và phương thức bảo quản.
  • Phương pháp tính toán định lượng kỹ thuật: Thiết lập các bảng biểu cân bằng công suất máy móc, số lượng cầu bến, diện tích bãi chứa và số ca lao động.
  • Phương pháp so sánh phương án kinh tế: Đánh giá 3 phương án bố trí số lượng cần trục tiền phương trên một cầu tàu ($n_1 = 2$, $n_1 = 3$, $n_1 = 4$) nhằm tìm ra phương án tối ưu về vốn đầu tư và thời gian giải phóng tàu.

Nguồn dữ liệu

Số liệu thông số kỹ thuật của tàu biển VTC-OCEAN, thông số cần trục chân đế KIROP (Liên Xô), xe nâng Heli CPCD100-W5G (Anhui Heli Co., Ltd), các định mức chi phí và đơn giá xây dựng cơ bản của ngành giao thông vận tải đường thủy tại thời điểm nghiên cứu (năm 2021).

Thiết kế và triển khai giải pháp kỹ thuật - công nghệ

1. Đặc tính quy cách hàng hóa và mã hàng thiết kế

Hàng hóa là thép cây bó dài dùng trong xây dựng:

  • Thép có dạng thanh tròn, đặc, có gân nổi; chiều dài thanh $L = 11,7\text{ m}$, đường kính $\Phi = 16\text{ mm}$, trọng lượng $19,96\text{ kg/cây}$.
  • Đóng bó: 150 cây/bó, trọng lượng khoảng 3 tấn/bó.
  • Mã hàng chuẩn thiết kế: Gồm 3 bó thép ($Q_h = 9\text{ tấn}$), thành lập bằng cách dùng xà beng/cáp nét luồn cáp hoặc móc cẩu chuyên dụng.
  • Dung tích đơn vị: $\gamma = 0,1374\text{ m}^3/\text{tấn}$; Trọng lượng đơn vị: $\delta = 7,28\text{ tấn/m}^3$.
  • Giới hạn kỹ thuật xếp bãi: Chiều cao chất xếp cho phép $[h] = 1,3\text{ m}$; Áp lực cho phép lên nền bãi $[p] = 10\text{ tấn/m}^2$.

2. Thiết bị xếp dỡ và công cụ mang hàng

  • Tuyến tiền phương: Cần trục chân đế Model KIROP (xuất xứ Liên Xô), sức nâng 10 tấn, tầm với $R_{max} = 30\text{ m}$, $R_{min} = 8\text{ m}$, chiều cao nâng $20 - 25\text{ m}$, tốc độ nâng hàng $75\text{ m/phút}$, tốc độ di chuyển $27\text{ m/phút}$, tổng công suất động cơ chính phục vụ tính toán điện năng $N_{dc} = 320\text{ kW}$.
  • Tuyến hậu phương: Xe nâng Heli CPCD100-W5G, sức nâng 10 tấn, chiều cao nâng $3\text{ m}$, công suất động cơ 82,5 kW (tương đương 190 mã lực), tốc độ di chuyển có hàng $26\text{ km/h}$, kích thước càng nâng $1,22 \times 0,175 \times 0,08\text{ m}$.
  • Công cụ mang hàng chuyên dụng: Ngáng cân bằng kéo sắt thép (dài $6\text{ m}$, tải trọng 20 tấn), bộ cáp đôi có móc di động (dài $8\text{ m}$, tải trọng 20 tấn), xà beng và móc đáp.

3. Phương tiện vận tải thủy

Tàu chở hàng rời VTC-OCEAN (quốc tịch Việt Nam, chủ sở hữu Vitranschart JSC):

  • Trọng tải: 23.492 DWT; Dung tích toàn phần: 14.762 GT.
  • Chiều dài lớn nhất ($L_T$): $154,38\text{ m}$; Chiều rộng ($B$): $26\text{ m}$; Chiều cao mạn: $13,35\text{ m}$; Mớn nước ($d$): $6,2\text{ m}$.
  • Số lượng hầm hàng: 4 hầm ($n_h = 4$).

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Đặc điểm và quy cách hàng hóa

Phân tích tính chất lý hóa của thép cây bó dài: dễ bị oxy hóa và gỉ sét trong môi trường độ ẩm cao hoặc tiếp xúc với muối/axit. Đưa ra yêu cầu kỹ thuật bảo quản tại bãi lộ thiên: nền bãi phải bằng phẳng, chịu tải cao, có gỗ lót cách đất tại 3 điểm cách đều nhau. Dưới hầm tàu, hàng được bốc dỡ theo bậc thang từ miệng hầm xuống đáy; tại bãi bốc xếp theo từng tầng có thanh chèn gỗ tạo khe hở.

Chương 2: Thiết bị, công cụ mang hàng

Lựa chọn và thuyết minh tính năng kỹ thuật của cần trục chân đế KIROP cho tuyến tiền phương và xe nâng CPCD100-W5G cho tuyến hậu phương. Xác định tải trọng mã hàng chuẩn $Q_h = 9\text{ tấn}$ phù hợp với sức nâng 10 tấn của cả hai loại thiết bị, bảo đảm hệ số an toàn trong quá trình cẩu chuyển.

Chương 3: Tàu biển

Xác định các thông số kỹ thuật của tàu hàng rời VTC-OCEAN làm cơ sở tính toán chiều dài cầu tàu cần thiết, số lượng hầm hàng cho phép bố trí thiết bị đồng thời và định mức thời gian đỗ bến làm hàng.

Chương 4: Lựa chọn kết cấu của sơ đồ công nghệ xếp dỡ

Xác lập 5 phương án tác nghiệp xếp dỡ cơ bản trong cảng:

  • Phương án 1 (Tàu – Ô tô): Cần trục chân đế bốc trực tiếp từ hầm tàu lên xe tải của chủ hàng (chuyển thẳng, chiếm tỷ trọng $\alpha_1 = 35%$).
  • Phương án 2 (Tàu – Bãi tiền phương): Cần trục đưa hàng từ hầm tàu đặt tại bãi tiền phương trong tầm với cần trục ($\alpha_2 = 65%$).
  • Phương án 4 (Bãi tiền phương – Ô tô): Xe nâng bốc hàng từ bãi tiền phương giao lên ô tô ($\alpha_4 = 50%$ lượng hàng qua bãi).
  • Phương án 5 (Bãi tiền phương – Bãi hậu phương): Xe nâng vận chuyển nội bộ sang bãi chứa hậu phương ($\alpha_5 = 50%$ lượng hàng qua bãi).
  • Phương án 6 (Bãi hậu phương – Ô tô): Xe nâng bốc thép từ bãi hậu phương giao lên ô tô cho chủ hàng.

Chương 5: Năng suất của thiết bị theo các phương án

Tổng hợp thời gian chu kỳ công tác của thiết bị:

  • Cần trục chân đế: $T_{CK1} = T_{CK2} = 180\text{ giây}$.
  • Xe nâng hàng: $T_{CK4} = T_{CK5} = T_{CK6} = 240\text{ giây}$.

Từ đó tính toán các chỉ tiêu năng suất cho từng phương án:

Thông số Đơn vị PA 1 (Tàu - Ô tô) PA 2 (Tàu - Bãi TP) PA 4 (Bãi TP - Ô tô) PA 5 (Bãi TP - Bãi HP) PA 6 (Bãi HP - Ô tô)
Trọng lượng mã hàng ($Q_h$) Tấn 9 9 9 9 9
Chu kỳ ($T_{CKi}$) Giây 180 180 240 240 240
Năng suất giờ ($p_{hi}$) Tấn/máy-giờ 180 180 135 135 135
Năng suất ca ($p_{cai}$) Tấn/máy-ca 1.080 1.080 810 810 810
Năng suất ngày ($p_i$) Tấn/máy-ngày 3.240 3.240 2.430 2.430 2.430

Chương 6: Tính khả năng thông qua của tuyến tiền phương

Tính toán với lượng hàng $Q_n = 3.850.000\text{ tấn/năm}$, thời gian kinh doanh $T_n = 365\text{ ngày}$, $k_{bh} = 1,25$, lượng hàng ngày căng thẳng nhất $Q_{ng_max} = 13.184,93\text{ tấn/ngày}$. Năng suất ngày của 1 thiết bị tiền phương $P_{TP} = 3.240\text{ tấn/máy-ngày}$. Tiến hành so sánh 3 phương án số lượng cần trục trên 1 cầu tàu ($n_1 = 2, 3, 4$):

Chỉ tiêu Đơn vị Phương án $n_1 = 2$ Phương án $n_1 = 3$ Phương án $n_1 = 4$
Năng lực thông qua 1 cầu tàu ($P_{ct}$) Tấn/cầu tàu-ngày 4.536 6.804 9.072
Số cầu tàu cần thiết ($n$) Cầu tàu 3 2 2
Tổng năng lực tuyến tiền phương ($P_{\Sigma TP}$) Tấn/ngày 13.608 13.608 18.144
Thời gian làm việc thực tế ($x_{TP}$) Giờ/năm 3.564,81 3.564,81 2.673,61
Giới hạn làm việc tối đa ($x_{max}$) Giờ/năm 6.030 6.030 6.030
Số ca làm việc thực tế trong ngày ($r_{TP}$) Ca/ngày 2,03 2,03 1,53
Kiểm tra điều kiện kỹ thuật ($x_{TP} < x_{max}; r_{TP} < 3$) - Thỏa mãn Thỏa mãn Thỏa mãn

Chương 7: Tính khả năng thông qua của tuyến hậu phương

Năng lực thông qua của 1 xe nâng đạt $P_{HP} = 1.620\text{ tấn/máy-ngày}$. Số lượng xe nâng cần thiết ($N_{HP}$) được xác định:

  • Với $n_1 = 2$ và $n_1 = 3$: Bố trí 6 xe nâng ($N_{HP} = 6$), năng lực tuyến hậu phương đạt $9.720\text{ tấn/ngày}$, thời gian làm việc thực tế $x_{HP} = 4.634,26\text{ giờ/năm} < 6.030\text{ giờ/năm}$, số ca làm việc $r_{HP} = 2,65\text{ ca/ngày} < 3\text{ ca/ngày}$.
  • Với $n_1 = 4$: Bố trí 8 xe nâng ($N_{HP} = 8$), năng lực tuyến hậu phương đạt $12.960\text{ tấn/ngày}$, $x_{HP} = 3.475,69\text{ giờ/năm}$, $r_{HP} = 1,98\text{ ca/ngày}$.

Chương 8: Tính diện tích kho bãi chứa hàng ở cảng

Lượng hàng lưu chuyển qua bãi trong năm: $Q_k = 2.502.500\text{ tấn/năm}$. Thời gian bảo quản bình quân $t_{bq} = 15\text{ ngày}$.

  • Lượng hàng tồn bãi trung bình: $E_h = 102.842,47\text{ tấn}$.
  • Áp lực tính toán thực tế lên nền bãi: $p = \delta \cdot [h] = 7,28 \times 1,3 = 9,46\text{ tấn/m}^2 \le [p] = 10\text{ tấn/m}^2$.
  • Diện tích hữu ích chứa hàng: $F_h = 10.871,3\text{ m}^2$.
  • Với hệ số đường đi, văn phòng $k_1 = 0,4$ và hệ số dự trữ mùa cao điểm $k_2 = 0,25$, tổng diện tích bãi chứa yêu cầu là $F_k = 19.024,78\text{ m}^2$.

Chương 9: Bố trí nhân lực trong các phương án xếp dỡ

Bố trí nhân sự chi tiết cho từng máng làm hàng:

  • Phương án 1 (Tàu - Ô tô): 18 người (8 công nhân hầm tàu chia làm 4 nhóm lập mã, 8 công nhân xếp dỡ trên ô tô chia làm 2 nhóm, 1 lái cẩu, 1 công nhân tín hiệu).
  • Phương án 2 (Tàu - Bãi TP): 12 người (8 công nhân hầm tàu, 2 công nhân tháo móc tại bãi, 1 lái cẩu, 1 tín hiệu).
  • Phương án 4 (Bãi TP - Ô tô): 1 người (1 lái xe nâng tự thao tác).
  • Phương án 5 (Bãi TP - Bãi HP): 2 người (1 lái xe nâng, 1 công nhân kê lót gỗ tại bãi hậu phương).
  • Phương án 6 (Bãi HP - Ô tô): 1 người (1 lái xe nâng).

Chương 10: Tính các chỉ tiêu lao động chủ yếu

  • Mức sản lượng tổng hợp: PA1 đạt $60\text{ tấn/người-ca}$; PA2 đạt $90\text{ tấn/người-ca}$; PA4 đạt $810\text{ tấn/người-ca}$; PA5 đạt $405\text{ tấn/người-ca}$; PA6 đạt $810\text{ tấn/người-ca}$.
  • Tổng nhu cầu lao động trong năm:
    • Lao động thủ công: $T_{tc} = 44.680\text{ người-ca}$.
    • Lao động cơ giới: $T_{cg} = 11.764\text{ người-ca}$.
    • Tổng số công nhân xếp dỡ: $T_c = 56.443\text{ người-ca}$.
  • Năng suất lao động bình quân: Thủ công đạt $86,17\text{ tấn/người-ca}$; Cơ giới đạt $327,27\text{ tấn/người-ca}$; Bình quân toàn cảng đạt $68,21\text{ tấn/người-ca}$.

Chương 11: Tính chi phí đầu tư xây dựng cảng

Tính toán chi tiết các hạng mục vốn đầu tư xây dựng ($K_{XD}$):

  • Chi phí thiết bị ($K_1$): Cần trục chân đế ($30\text{ tỷ đồng/máy}$), xe nâng ($960\text{ triệu đồng/máy}$), công cụ mang hàng (ngáng, cáp đôi, xà beng, móc đáp).
  • Chi phí công trình ($K_2$): Cầu tàu ($2\text{ tỷ đồng/m}$ dài), bãi chứa ($2\text{ triệu đồng/m}^2$), đường giao thông nội bộ ($1,5\text{ triệu đồng/m}^2$, diện tích $F_{GT} = 9.512,39\text{ m}^2$), công trình chung ($200\text{ triệu đồng/m}$ dài cầu tàu).
  • Chi phí quản lý dự án, tư vấn ($K_3 = 10%(K_1 + K_2)$) và chi phí dự phòng ($K_4 = 8%(K_1 + K_2 + K_3)$).
  • Suất vốn đầu tư đơn vị trên mỗi tấn hàng thông qua ($k_{XD}$):
    • Phương án $n_1 = 2$: $k_{XD} = 387.438,961\text{ đồng/tấn}$.
    • Phương án $n_1 = 3$: $k_{XD} = 282.802,338\text{ đồng/tấn}$.
    • Phương án $n_1 = 4$: $k_{XD} = 301.930,649\text{ đồng/tấn}$.

Chương 12: Chi phí cho công tác xếp dỡ

Tổng hợp các thành phần chi phí khai thác thường xuyên:

  • Chi phí khấu hao thiết bị xếp dỡ và công cụ mang hàng ($C_1$): Tỷ lệ khấu hao cơ bản và sửa chữa lớn cần trục là $14%$, xe nâng là $16%$, công cụ mang hàng là $8%$.
  • Chi phí khấu hao công trình ($C_2$): Khấu hao cầu tàu ($6,5%$), bãi chứa ($7,5%$), đường giao thông ($7,5%$), công trình phụ trợ ($10%$).
  • Chi phí tiền lương công nhân ($C_3$): Tính theo đơn giá sản phẩm xếp dỡ (PA1: $20.000\text{ đ/tấn}$; PA2: $40.000\text{ đ/tấn}$; PA4: $20.000\text{ đ/tấn}$; PA5: $15.000\text{ đ/tấn}$; PA6: $20.000\text{ đ/tấn}$).
  • Chi phí điện năng, nhiên liệu ($C_4$): Điện lưới vận hành cần trục ($3.000\text{ đ/kWh}$), điện chiếu sáng, dầu diesel cho xe nâng ($10.000\text{ đ/kg}$), chi phí dầu mỡ và vật liệu lau chùi phụ trợ ($k_{dv} = 1,02$).

Chương 13: Các chỉ tiêu hiệu quả công tác xếp dỡ

Tổng hợp tổng chi phí vận hành $C_{XD}$, xác định giá thành xếp dỡ đơn vị và tính toán các chỉ tiêu hiệu quả tài chính, tỷ suất sinh lời trên vốn đầu tư cho cảng.

Chương 14: Xây dựng quy trình công nghệ xếp dỡ

Mô tả chi tiết các bước tác nghiệp kỹ thuật tại hiện trường: trình tự mở nắp hầm hàng, kỹ thuật luồn cáp và móc ngáng cân bằng, thao tác nâng và quay cần trục, tín hiệu an toàn khi hạ tải xuống sàn xe ô tô hoặc nền bãi, quy định khoảng cách an toàn lao động và các biện pháp phòng chống xô lệch, rơi vãi hàng bó dài.

Chương 15: Lập kế hoạch giải phóng tàu

Lập biểu đồ tác nghiệp giải phóng tàu VTC-OCEAN, tính toán thời gian chiếm dụng cầu bến của tàu dựa trên định mức xếp dỡ của các máng cần trục, bảo đảm giải phóng tàu đúng hạn và tối ưu hóa hệ số sử dụng cầu bến.

Kết quả và đóng góp

1. Kết quả tính toán kỹ thuật và kinh tế

Nghiên cứu đã hoàn thiện toàn bộ các thông số thiết kế cho bến chuyên dùng tiếp nhận hàng thép cây bó dài với công suất 3,85 triệu tấn/năm:

Hạng mục thông số Giá trị thiết kế tối ưu ($n_1 = 3$) Phương án so sánh ($n_1 = 2$) Phương án so sánh ($n_1 = 4$)
Số lượng cầu tàu ($n$) 2 cầu tàu 3 cầu tàu 2 cầu tàu
Chiều dài tuyến cầu tàu ($L_{CT}$) 338,76 m 508,14 m 338,76 m
Số cần trục tiền phương ($N_{TP}$) 6 máy KIROP 6 máy KIROP 8 máy KIROP
Số xe nâng hậu phương ($N_{HP}$) 6 máy Heli 6 máy Heli 8 máy Heli
Năng lực thông qua tiền phương 13.608 tấn/ngày 13.608 tấn/ngày 18.144 tấn/ngày
Diện tích bãi chứa yêu cầu ($F_k$) 19.024,78 m² 19.024,78 m² 19.024,78 m²
Tổng quỹ lao động bốc dỡ ($T_c$) 56.443 người-ca 56.443 người-ca 56.443 người-ca
Suất đầu tư đơn vị ($k_{XD}$) 282.802,338 đồng/tấn 387.438,961 đồng/tấn 301.930,649 đồng/tấn

2. Đề xuất kỹ thuật và khai thác

  • Lựa chọn phương án bố trí: Phương án bố trí 3 cần trục/cầu tàu ($n_1 = 3$) được lựa chọn là phương án tối ưu do có suất vốn đầu tư đơn vị thấp nhất ($282.802,338\text{ đ/tấn}$), giúp tiết kiệm 1 cầu tàu xây dựng mới so với phương án $n_1 = 2$ mà vẫn đáp ứng đầy đủ yêu cầu giải tỏa hàng ngày căng thẳng nhất ($13.184,93\text{ tấn/ngày}$).
  • Công nghệ xếp dỡ kết hợp: Sử dụng ngáng cân bằng 6m và bộ cáp đôi móc di động giúp nâng cao tính ổn định của mã hàng 9 tấn, loại trừ hoàn toàn nguy cơ cong vênh thanh thép trong quá trình nâng hạ.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế của đồ án: Các tính toán được thực hiện dựa trên giả định thời gian chu kỳ thiết bị ($T_{CK}$) cố định và lượng tàu đến phân bố đều theo hệ số bất bình hành giả định ($k_{bh} = 1,25$), chưa mô phỏng động hàng đợi tàu trong điều kiện thời tiết xấu hoặc tắc nghẽn luồng hàng hải.
  • Hướng mở rộng: Ứng dụng các phần mềm mô phỏng dòng rời rạc (như Arena hoặc AnyLogic) để kiểm chứng năng lực giải phóng tàu, đồng thời nghiên cứu tự động hóa công đoạn móc và tháo mã hàng thép nhằm giảm thiểu tỷ trọng lao động thủ công trong hầm tàu.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo cho:

  • Sinh viên chuyên ngành Kinh tế Vận tải biển, Quản trị Logistics và Khai thác Cảng trong quá trình thực hiện đồ án môn học, đồ án tốt nghiệp.
  • Cán bộ kỹ thuật và điều độ tại các cảng tổng hợp, bến cảng chuyên dùng thép trong việc lập định mức kinh tế kỹ thuật, bố trí máng bốc dỡ và tính toán quy hoạch bãi chứa.

Câu hỏi thường gặp

1. Mã hàng chuẩn của thép cây bó dài được thiết kế với khối lượng bao nhiêu và bằng công cụ gì?

Mã hàng chuẩn được thiết kế gồm 3 bó thép cây (mỗi bó 150 cây thép dài 11,7m), tổng trọng lượng đạt $Q_h = 9\text{ tấn}$. Công cụ mang hàng sử dụng ngáng cân bằng dài 6m (sức nâng 20 tấn), bộ cáp đôi có móc di động dài 8m (sức nâng 20 tấn), kết hợp xà beng và móc đáp để luồn cáp dưới hầm tàu.

2. Thiết bị xếp dỡ được chọn cho tuyến tiền phương và tuyến hậu phương có thông số gì nổi bật?

  • Tuyến tiền phương: Cần trục chân đế KIROP (Liên Xô), sức nâng 10 tấn, tầm với lớn nhất 30m, tầm với nhỏ nhất 8m, tốc độ nâng 75 m/phút, tổng công suất động cơ chính tính toán là 320 kW.
  • Tuyến hậu phương: Xe nâng CPCD100-W5G (Heli), sức nâng 10 tấn, chiều cao nâng 3m, công suất động cơ 82,5 kW (190 mã lực).

3. Vì sao phương án bố trí $n_1 = 3$ cần trục trên một cầu tàu lại được đánh giá là tối ưu nhất?

Phương án $n_1 = 3$ chỉ yêu cầu xây dựng 2 cầu tàu (tổng chiều dài 338,76m) và đầu tư 6 cần trục KIROP, đạt khả năng thông qua 13.608 tấn/ngày (vượt lượng hàng ngày cao điểm 13.184,93 tấn/ngày). Phương án này có suất vốn đầu tư thấp nhất trong 3 phương án ($282.802,338\text{ đồng/tấn}$ so với $387.438,961\text{ đ/tấn}$ của $n_1 = 2$ và $301.930,649\text{ đ/tấn}$ của $n_1 = 4$).

4. Tổng diện tích bãi chứa hàng được tính toán là bao nhiêu và căn cứ vào những yếu tố nào?

Tổng diện tích bãi chứa hàng là $F_k = 19.024,78\text{ m}^2$ (diện tích chất hàng hữu ích $F_h = 10.871,3\text{ m}^2$). Diện tích này được tính toán dựa trên lượng hàng tồn bãi trung bình $E_h = 102.842,47\text{ tấn}$ (thời gian bảo quản 15 ngày), áp lực cho phép của nền bãi $[p] = 10\text{ tấn/m}^2$, chiều cao xếp chồng $[h] = 1,3\text{ m}$, hệ số đường đi - văn phòng $k_1 = 0,4$ và hệ số bãi dự trữ $k_2 = 0,25$.

5. Nhu cầu nhân lực và cơ cấu bố trí công nhân trong một máng làm việc như thế nào?

Tổng nhu cầu lao động toàn cảng trong năm là $56.443\text{ người-ca}$ (gồm $44.680\text{ người-ca}$ thủ công và $11.764\text{ người-ca}$ cơ giới). Năng suất lao động bình quân đạt $68,21\text{ tấn/người-ca}$. Trong đó, phương án Tàu – Ô tô bố trí 18 người/máng (16 thủ công, 1 lái máy, 1 tín hiệu), phương án Tàu – Bãi bố trí 12 người/máng, các phương án dùng xe nâng chỉ cần từ 1 đến 2 người/máng.

Kết luận

Đồ án "Thiết kế môn học Quản lý và khai thác cảng" của tác giả Lê Thị Thanh Thùy đã hoàn thành hệ thống tính toán kỹ thuật và kinh tế phục vụ xếp dỡ 3,85 triệu tấn thép cây bó dài mỗi năm qua cảng biển. Công trình xác định giải pháp công nghệ tối ưu với 2 cầu tàu tiếp nhận tàu VTC-OCEAN, bố trí 6 cần trục chân đế KIROP ở tiền phương và 6 xe nâng Heli ở hậu phương kết hợp bãi chứa $19.024,78\text{ m}^2$. Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở dữ liệu định mức, sơ đồ công nghệ và kế hoạch khai thác cụ thể, có giá trị ứng dụng thực tế trong tổ chức khai thác cảng biển chuyên dụng.