Konteyner terminallerinde bulanık C-ortalama kümeleme tabanlı dikey konteyner istifleme

Neden daha akıllı konteyner istiflemesi önemli

Her yıl, dünya genelinde deniz limanlarında neredeyse bir milyar standart metal kutu—taşıma konteyneri—hareket ediyor. Bu kutuları gemilere hızlıca yükleyip boşaltmak, mal akışını sürdürmek ve maliyetleri düşük tutmak için hayati öneme sahip. Buna rağmen işleri yavaşlatan şaşırtıcı derecede basit bir sorun var: ihtiyacınız olan konteyner yanlışların altında kaldığında vinçlerin istifi yeniden düzenlemesi gerekiyor; bu da zaman ve yakıt israfı demek. Bu makale, bu maliyetli yeniden düzenlemeyi azaltan, ağırlığa göre konteyner istifleme konusunda veri odaklı yeni bir yaklaşımı inceliyor; böylece limanlar ek alan veya ekipman gerektirmeden daha hızlı ve güvenilir hale geliyor.

Düzensiz yığınların gizli sorunu

Konteyner sahaları uzaktan düzenli görünür, ancak konteynerlerin yüklenip boşaltılma sırası büyük ölçüde belirsizdir. İhraç konteynerleri gemiden önce terminale gelir ve bunların kesin yükleme sırası gemi stabilite kuralları ve değişen yerleşim planlarından etkilenir. Ağır konteynerler genelde gemide daha altta, hafif olanlar daha üstte yer alır. Ancak konteynerler geldiğinde, operatörler genellikle belli bir kutunun nihai yüklemeye göre “ağır” mı yoksa “hafif” mi olacağını bilmezler. Geleneksel stratejiler ağır konteynerleri önceliklendirmeye veya sabit ağırlık kategorileri atamaya çalışır, ama bu ters tepebilir: bir gün ağır sınıflandırılan bir konteyner, ertesi gün orta olarak değerlendirilebilir ve gemi yüklendiğinde ekstra yeniden düzenlemelere yol açar.

Dikey istifler ve neden ağırlık dengesi önemli

Limanlar konteynerleri yan yana sıralar (yatay), benzer tipte olanları sütunlar halinde istifler (dikey) veya her ikisinin bir karışımı olan hibrit düzenler kullanır. Bu çalışma, benzer özellikteki konteynerlerin aynı sütun benzeri istifte toplandığı dikey istiflemeye odaklanır. Dikey istifleme, doğru ağırlık aralığındaki bir konteyneri çok fazla diğerini rahatsız etmeden erişmeyi kolaylaştırdığı için caziptir. Ancak gerçekte her ağırlık aralığındaki konteyner sayısı seferden sefer değişir. Ağırlık grupları katı kesme değerleriyle—örneğin her 5 ton—tanımlanırsa, sınır yakınındaki pek çok konteyner, ağırlıkları neredeyse aynı olmasına rağmen farklı istiflere düşer. Bu durum istif içindeki ağırlık değişimini artırır ve dikey istiflemenin sağladığı faydayı azaltır.

Sınırları verinin çizmesine izin vermek

Yazarlar, Bulanık C-ortalama tabanlı Dikey Sıra İstifleme (FVSS) adlı yeni bir strateji öneriyor. Her bir ağırlık grubunun sınırlarının önceden belirlenmesi yerine yöntem, aynı güzergâhtaki gemilerin geçmiş ağırlık verilerine bakar ve bir bulanık kümeleme algoritmasının doğal kümeleri bulmasına izin verir. Burada “bulanık” bir konteynerin ağırlığının örneğin orta ile ağır arasında keskin bir sınır olmadığı gerçeğini yansıtacak şekilde birden fazla gruba kısmi olarak ait olabileceği anlamına gelir. Algoritma, her geminin geçmiş verileri için en uygun küme sayısını seçer ve her küme için bir ağırlık merkezi belirler. Daha sonra saha, genellikle her ağırlık grubuna düşen konteyner sayısıyla orantılı sayıda istife önceden bölünür ve her istife bu merkezlere dayalı bir referans ağırlık atanır.

Gerçek zamanlı kararlar için basit kurallar

Saha bu biçimde kurulduktan sonra günlük operasyonlar basit bir kurala uyar. Her konteyner geldiğinde, yaklaşık ağırlık sınıfı bulanık kümeler kullanılarak belirlenir. O sınıf için ayrılmış istiflerde boş yer varsa konteyner oraya gider. Eğer bu istifler doluysa veya birden fazla seçenek mevcutsa, sistem konteynerin gerçek ağırlığına en yakın referans ağırlığa sahip istifi seçer. Zaman içinde bu, karmaşık optimizasyon veya sürekli makine öğrenimi eğitimi gerektirmeden benzer ağırlıktaki konteynerleri aynı istiflere nazikçe yönlendirir. Yazarlar bu yaklaşımı, Kore’deki Busan Konteyner Terminali’nden alınan on aylık gerçek veride test etmiş ve rastgele istifleme, hibrit yatay–dikey strateji ile Gauss karışım modelleri ve çevrimiçi öğrenme gibi önceki teknikler de dahil olmak üzere çeşitli tanınmış yöntemlerle karşılaştırmıştır.

Sonuçların limanlar için anlamı

Çalışmadaki ana ölçüt, her istif içindeki konteyner ağırlıklarının ne kadar değiştiğidir—daha düşük bir yayılım, gemi yüklemesi sırasında uygun konteynerleri daha az yeniden düzenleme ile bulmayı kolaylaştırır. Birden çok gemi ve iki saha yapılandırması (5 ve 10 istif) üzerinden yapılan değerlendirmede, FVSS stratejisi ağırlık varyansını rakip yaklaşımlara göre çok daha fazla azalttı; rastgele istiflemeye kıyasla yüzde 78’e varan iyileşmeler ve diğer gelişmiş yöntemler üzerinde de kayda değer kazanımlar sağladı. Kritik olarak, araştırmacılar konteyner ağırlıklarını kasıtlı olarak hatalar ve son dakika değişikliklerini taklit edecek şekilde bozduğunda bile performans güçlü kaldı. Liman operatörleri için bu, ağır bilgisayar altyapısına veya karmaşık öğrenme sistemlerine yatırım yapmadan, her yeni sefer tamamlandığında kolayca güncellenebilen otomatik ama şeffaf bir kural setine güvenerek vinç operasyonlarını düzene sokabilecekleri ve gemi dönüş sürelerini kısaltabilecekleri anlamına gelir.

Atıf: Lee, S., Lee, SH., Choi, S.C. et al. Fuzzy C-means clustering based vertical container stacking in container terminals. Sci Rep 16, 6891 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-37994-x

Anahtar kelimeler: konteyner terminalleri, saha istifleme, bulanık kümeleme, deniz lojistiği, operasyonel verimlilik