17 dec. 2008
3 minuten
Zoals mieren zichzelf organiseren zonder centrale regisseur, zo is het ook mogelijk de afhandeling van containerschepen in de Rotterdamse haven te optimaliseren zonder sturing van bovenaf. Dat stelt promovendus Albert Douma van de Universiteit Twente. Dankzij zijn ‘multi-agent’ benadering kan de tijd die schepen in de haven doorbrengen, drastisch omlaag. Douma promoveerde op 9 december […]
Zoals mieren zichzelf organiseren zonder centrale regisseur, zo is het ook mogelijk de afhandeling van containerschepen in de Rotterdamse haven te optimaliseren zonder sturing van bovenaf. Dat stelt promovendus Albert Douma van de Universiteit Twente. Dankzij zijn ‘multi-agent’ benadering kan de tijd die schepen in de haven doorbrengen, drastisch omlaag. Douma promoveerde op 9 december aan de faculteit Management en Bestuur.
Douma heeft een nieuwe methode ontwikkeld om een rondgang van een schip in de haven, een ‘rotatie’, optimaal te plannen: bij verschillende terminals laadt of lost het schip containers, in een optimale volgorde die zo weinig mogelijk vertraging geeft. Een centrale regisseur lijkt daar voor de hand te liggen, maar dat is niet de praktijk omdat de operators van de schepen en terminals geen concurrentiegevoelige informatie willen prijsgeven. Toch is het huidige systeem van afspraken maken kwetsbaar, met veel onzekerheid over wachttijden. In een steeds drukker wordende haven kan dit onnodig lange wachttijden veroorzaken.
Agents onderhandelen
Douma kiest daarom voor een multi-agent benadering die lijkt op de ‘zelforganisatie’ in een mierenkolonie. Een agent is een intelligent software-programma dat, net zo als de mier, een beperkt takenpakket heeft: het moet zo goed mogelijk onderhandelen voor zijn opdrachtgever en heeft verder geen zicht op het grote geheel. Elke operator van een schip en elke terminal heeft zo’n agent. Douma laat deze agents onderhandelen over de ‘servicetijd’: de totale wachttijd en afhandeltijd bij een terminal.
Dit servicetijdprofiel blijkt, van de onderzochte onderhandelingsstrategieën, de beste planningsresultaten te geven. De agent van het schip vraagt de serviceprofielen van de terminals op en kan snel bepalen wat de beste volgorde is om de terminals te bezoeken. Vervolgens maken de agents van het schip en de terminal afspraken over de tijden: het schip arriveert vóór een bepaalde tijd en de terminal belooft daarbij een maximale servicetijd.
Simulaties met de multi-agent benadering, in realistische havensituaties, laten volgens Douma zien dat de methode in staat is om de gemiddelde verblijftijd van schepen in de haven drastisch omlaag te brengen. De totale wachttijd neemt bijvoorbeeld af doordat de operator van het schip eerst zal proberen afspraken te maken met de terminal die een bottleneck lijkt te veroorzaken, waarbij hij de wachttijd voor die terminal efficiënt gebruikt door daarin andere terminals in te plannen. Tegelijk is het systeem niet rigide: het begrip ‘servicetijd’ geeft enige speelruimte, zodat het voor terminals mogelijk blijft om andere binnenvaartschepen tussendoor te plannen bij gewijzigde omstandigheden. In het onderzoek is ook een “serious game” ontwikkeld die in meerdere workshops met professionals uit de haven is gespeeld. Dankzij de game-sessies kon het agent concept worden verfijnd en was het mogelijk gerichte discussies te voeren over de mogelijkheid het systeem in de praktijk in te voeren.
Albert Douma promoveert op 9 december op het proefschrift ‘Aligning the operations of barges and terminals through distributed planning’. Hij is in zijn onderzoek begeleid door dr. Peter Schuur en prof.dr. Jos van Hillegersberg. Het onderzoek maakt deel uit van het nationale project TRANSUMO (Transition to Sustainable Mobility) en is uitgevoerd binnen het Centrum voor Telematica en Informatietechnologie (CTIT) van de UT.