1

Postupak višeatributne sinteze, primijenjene kao optimizacijske metode za kreiranje modela poslovanja broda s naglaskom na ispuštanje biocida iz

antivegetativnih premaza

dr.sc. Branko Belamarić Capt. Goran Belamarić, Mr., Master Mariner

SAŽETAK

Veliki je broj čimbenika okoliša i deteriorativnih uvjeta u službi broda koji utječu na sposobnost održanja brzine broda u određenom vremenskom periodu. Utjecaj hrapavosti oplakane površine iznimno je važan za poslovanje broda. Ispitivanjem utjecaja oplakane površine na brzinu i snagu, dokazano je da se hrapavost brodova u službi godinama stalno povećava. Stoga se smanjuje brzina, odnosno zahtijeva veća snaga za održanje izvorne brzine. Postupkom višeatributne sinteze, primijenjene kao optimizacijske metode za kreiranje projekta poslovanja broda, čija je programska aplikacija razvijena na Fakultetu strojarstva i brodogradnje u Zagrebu, razvijeni su i objedinjeni slijedeći modeli:

- model porasta otpora, pomoću ITTC 1978 formule za izračunavanje dodatka na hrapavost,

- ekonomski model vezan za analizu prihoda i rashoda poslovanja, - ekološki model vezan za ispuštanje biocida iz antivegetativnih premaza, - model obrade supstrata tj. oplakane površine vezane za radove u doku, Projektni problem definiraju tri cilja, temeljena na različitim kriterijima:

- ekonomski kriterij (zarada- profit brodovlasnika), - ekološki kriterij (stupanj zagađenja-dinamika izlučivanja biocida iz AV premaza, - kriterij društvene koristi (dostupnost-maksimalni broj putovanja).

Kreiranje triju ciljeva provedeno je primjenom računalne simulacije i optimiranjem postupka održavanja površine trupa variranjem svih operacija čišćenja i premazivanja, vezano na performanse i ekonomske efekte, u ovisnosti o brzini broda, optimalnim intervalima dokiranja, planiranim troškovima goriva i drugih relevantnih troškova u luci i plovidbi. U programu su inkorporirane i varijable stupnja onečišćenja luka i izlučivanja toksičnih supstanci iz AV premaza kao i postupak pjeskarenja oplakane (čelične) površine. Izborom triju strategija, vezanih za kvantum izlučivanja biocida iz antivegetativnih premaza, rad artikulira ekološke efekte unutar eksploatacijskog života broda. Primjenom prikazanih modela, analizirana je strategija poslovanja jednog Suezmax tankera kao primjer optimizacijske procedure s Pareto rješenjima. Prikazani alternativni višekriterijalni program za ocjenu predviđanja poslovanja broda predstavlja unaprijeđenu metodologiju koja s dovoljnom točnošću može poslužiti brodovlasniku pri optimiranju strategije poslovanja. U članku je prikazan samo ekološki model vezan za ispuštanje biocida iz AV premaza odnosno ekološki kriterij kao jedan od ciljeva. Ključne riječi: hrapavost substrata; otpor trenja; antivegetativni i antikorozivni premazi, obraštaj; izlučivanje biocida

2

A ship operation policy strategy optimisation thru multiattribute synthesis procedure based on biocide emissions from antifouling coatings

ABSTRACT

There are a large number of environmental and deteriorative factors related to the operation of a ship which affect its ability to maintain speed over a period of time. The impact of hull roughness on the economics of ship operations is significant. Investigating the influence of underwater hull surface roughness on speed and power have indicated that the ships become measurably rougher each year they are in service. The increased roughness either slows them down, or demands more fuel for a given speed.

Based on computer programme application, developed at Faculty of Mechanical Engineering and Naval Architecture in Zagreb, to create a ship operation policy strategy optimisation thru multiattribute synthesis procedure, the following models are applied:

- a friction resistance model based on ITTC 1978 formula, - income/expenses economy model, - antifouling paint biocide leaching ecology model, - wetted surface treatment model. Three attributes based on different criterions, determine general concept design, namely:

- economy criterion i.e. profit, - criterion for the pollution of the environment i.e. biocide emissions from

antifouling coatings, - accessibility criterion i.e. number of voyages.

Said attributes are calculated thru computer simulation and optimisation of hull surface management practices is described including variation of optimum hull cleaning and coating schedules, and their attendant ship performance and economic benefits, with respect to ship speed, optimum docking intervals, fuel and all other relevant voyage/port cost projection, port fouling severity, biocide emission from antifouling coatings, wetted (steel substratum) surface blasting procedure.

Environmental effects of three biocide emissions alternative strategies from antifouling coatings conceptual choices during entire life span of the ship are demonstrated.

Based on aforementioned models data, the Suezmax Tanker operation policy strategy is analysed as an example of optimisation procedure with Pareto solutions.

The applied alternative approach to multicriterial decision making process in ship operation policy procedure presents an improved methodology with a reasonable reliability in terms of procedure accuracy for Shipowner strategy management optimisation policy purposes.In this article, antifouling paint biocide leaching ecology model is described altogether with criterion for the pollution of the environment as one of the attributes.

Key words: hull roughness; friction resistance; anticorrosive and antifouling coatings; fouling; biocide leaching rate

3

1.Uvod

Fenomen oplakane površine broda interdisciplinarne je naravi. Stoga je za rješenje ovog, izrazito složenog problema, nužno uključiti različite znanstvene grane, od brodske hidrodinamike i ekonomije poslovanja preko tehnologije rada u doku do fizikalne kemije i biologije mora, vezanih za antivegetativne premaze i obraštaj.

Danas ne postoji unificirani, znanstveno zasnovani postupak održavanja brodova, namijenjen primjeni u brodarskim tvrtkama, za razliku od točno definiranih propisa kod projektiranja i izgradnje broda pod nadzorom Klasifikacijskih zavoda.

Za izradu pojednostavljenog tehnoekonomskog modela poslovanja broda s naglaskom na održavanje, koji s dovoljnom točnosti može poslužiti za donošenje poslovnih odluka tijekom eksploatacije, bilo je potrebno kreirati niz matematičkih modela.

U skladu s takvim pristupom treba napraviti matematički model višeciljnog kriterija optimizacije poslovanja [zarade(profita), izlučivanja biocida iz AV premaza te dokiranja i broja mogućih putovanja uz četiri izbora antivegetativnih premaza (AV 24, 36 i 60 mjeseci te FRC (60 mjeseci), uz mogućnost brušenja oplate nakon prijelaza praga dozvoljene hrapavosti].

U članku je izdvojen i analiziran samo ekološki model vezan za ispuštanje biocida iz antivegetativnih premaza odnosno ekološki kriterij kao jedan od zadanih projektnih ciljeva.

Ekološki model dinamike izlučivanja bakrenih biocida iz AV premaza dobiven je metodom ekstrapolacije, korištenjem usporedbenih krivulja najnovije generacije TBT Free SPC i CDP AV premaza. Tako su kreirane krivulje izlučivanja bakra nakon aplikacije u doku za tri AV premaza različitog vremena trajanja (24, 36 i 60 mjeseci)

Model je primijenjen na dvije osnovne strategije održavanja oplakane površine brodskog trupa tijekom života broda:

A - strategija bez ograničenja na izlučivanje biocida C - strategija bez izlučivanja biocida B- kompromisna strategija (postepeni prelaz na neobraštajuće premaze)

2. Metodologija rada

Metodologija rada počiva na interdisciplinarnom pristupu, kombiniranjem matematičko-

fizikalnih i kemijsko-bioloških modela iz različitih područja:

1. Matematike: Tako je na primjer odnos otpora broda, odnosno brzine broda i hrapavosti oplakane površine formuliran kao matematički problem:

- optimuma nelinearnog cjelobrojnog modela, riješen generaliziranom metodom najstrmijeg gradijenta (GRG2 algoritam u modulu SOLVER programskog paketa Excel),

-modela višekriterijalnog optimuma (višeatributna sinteza u optimizaciji projekta),[1 ], [2 ], [3 ]

2. Ekonomike poslovanja broda (simulacija režima plovidbe, troškova poslovanja uz raščlambu na kapitalne i tekuće troškove prema ciklusima (mirovanje, pretovar, plovidba, dokiranje). Odvojeno će se prikazati troškovi aplikacije različitih AV premaza i troškovi brušenja oplate, apliciranja novog sustava AKZ /AV premaza i troškovi dokiranja; [4 ],[5 ], [6 ], [7 ]

3. Brodskog pogona (Određivanje otpora trenja trupa zahtijeva poznavanje koeficijenta otpora trenja

brodskog trupa. Taj koeficijent ovisi o otporu glatke ploče CF , faktoru forme i dodatku zbog

4

hrapavosti ΔCF). Koeficijent otpora trenja ΔCF, kraće se zove dodatak na hrapavost (Hull Roughness Penalty Predictor). [8 ], [9 ], [10], [11]

4. Fenomena stalne hrapavosti (izvorne, deterioracije i prirasta u doku) te biološkog obraštaja kao privremene hrapavosti; [12], [13] 5. Biologije mora (flora i fauna obraštaja na oplakanoj površini brodskog trupa); [14] 6. Antivegetativni premazi (primjena i razvoj); [15], 7. Mehanizam izlučivanja biocida, zagađivanje okoliša; [16], [17], [18]

Broj i učestalost intervala dokiranja broda tijekom eksploatacijskog perioda u službi u najvećoj mjeri ovisi o poslovnoj strategiji brodovlasnika. Kao prosudbeno mjerilo brodovlasniku koriste raspoloživi podatci transformirani u operativnu ekonomičnost broda. Prije pojave visokodjelotvornih AV premaza, glavni razlog dokiranja broda u službi bio je obraštaj. Brodovi su se u pravilu izvlačili jednom godišnje, i češće, zbog prestanka djelovanja biocida iz AV premaza. Uvođenjem tehnologije novih AC i AV premaza znatno je produljeno vrijeme međudokiranja. Tako je druga generacija visokodjelotvornih premaza na bazi kositra produljila djelotvornost od obraštaja i do 60 mjeseci.

Međutim, zabrana uporabe kositra u AV premazima i povratak na kompozicije s bakrom, zatekla je brodare i proizvođače premaza. U vrlo kratkom roku bilo je potrebno vratiti se klasičnim, manje djelotvornim premazima, mahom na bazi bakrenih spojeva ili prići TBT zamjenama (AV na bazi bakra s posebnim, tzv. booster pojačalima za biocide) odnosno u najnovije vrijeme premazima na bazi silikona i mikrovlakana.

Ipak, u za relativno kratko vrijeme, uspjelo se najnovijim AV premazima bez kositra (tzv. TBT Free SPC) ponovno dostići trajnost i do 60 mjeseci, naravno uz pretpostavku pridržavanja uvjeta (vrijeme u plovidbi i brzina).

Realna djelotvornost AV premaza od 36 mjeseci u skladu je s dozvoljenim rokovima za dokiranje Klasifikacijskih društava, odnosno najviše 36 mjeseci + 3 mjeseca(uz dozvolu).

Međutim opći model izračuna optimalnog intervala dokiranja za svaki tip broda, na bilo kojoj ruti, unutar sasvim različitog režima i tehnologije održavanja, nije realan. Limitirani broj varijabli koje su osnova predviđanja optimalnog perioda dokiranja, međutim, nerijetko su i ograničenja za brodovlasnika i za posadu broda. Stoga je sasvim razumljiv zahtjev za stalnom razradbom evaluacije postojećih formula, s naglaskom na nepouzdanosti nekih od polaznih varijabli koje nude 'dobru' ili 'lošu' procjenu.

Neovisno o cehovskom kriteriju kvalitete broda, današnji kategorički imperativ procjene profitabilnosti uvijek je prevaga svakom pokušaju težnje za optimumom.

3. Strategije održavanja ovisno o dozvoljenoj razini zagađenja tj. ispuštanja biocida u okoliš

Nakon apsolutne zabrane aplikacije AV TBT (organokositrenih) premaza, krajem 2007 godine, danas se na tržištu nalazi nekoliko tipova premaza na bazi bakrenih spojeva. Prema mehanizmu ispuštanja biocida dijele se na konvencionalne (uz kolofonij kao vezivo, s pojačalima tzv. booster biocides), samopolirajuće organobakreni kopolimere ( TBT Free SPC) i njihove kombinacije tzv.

5

hibridnih AV premaza (SPC/CDP). Udio neobraštajućih premaza bez biocida, (FRC) premaza, na bazi silikona ili mikrovlakana danas je neznatan zbog visoke cijene, ali bilježi postojani rast.

Osnovno pravilo koje vrijedi tj. da je dozvoljeno sve što nije zabranjeno (pod tim se misli na stupanj otrovnosti biocida) daje brodovlasniku punu slobodu da rabi premaze visoke djelotvornosti, što ujedno znači i maksimalnog stupnja zagađenja okoliša ako je to jamstvo dovoljno duge zaštite od obraštaja. Kako je ekonomski kriterij jedino mjerodavan, ne postoji etička svijest ili mehanizam koji bi prisilio brodare da koriste manje otrovne AV premaze. [16]

Dvije su osnovne strategije održavanja tijekom života broda:

A - strategija bez ograničenja na izlučivanje biocida

C - strategija bez izlučivanja biocida

Uvađanjem treće strategije B, pruža se mogućnost brodaru, da primjenom odluka institucija ili vlastitom svijesti o okolišu, nakon određenog perioda (T), aplicira premaze koji ne ispuštaju biocide (FRC). Pri tome, predmnijeva se da su u prvo vrijeme korišteni AV premazi s biocidima.

Za strategiju B, odabran je period (T) u trajanju od 10 godina, upravo na polovici života broda, no, ono može biti bilo koje vrijeme unutar 20 godina. Što je kraće vrijeme predviđanja strategije to i prognoze poslovanja mogu biti preciznije. Vjerojatno bi petogodišnji period planiranja predstavljao optimum za ocjenu poslovanja. Nije nužno da se novi FRC premaz primijeni na polovici života broda kako je to prikazano na Sl.1. To se može dogoditi prije ili poslije, ovisno o vremenu uvjetovanja zabrane primjene AV premaza.

Sl. 1. Strategije pri projektiranju dokiranja (primjer: T1=10, T2=20)

4. Kvantifikacija izlučivanja bakrenih spojeva iz AV premaza

T1=10 T2=20 t [godine]

Zagađe

nje μg

/(cm

2 dan

)

Strategija bez ograničenja na izlučivanje (A) Strategija bez izlučivanja u drugom periodu (B) Strategija bez izlučivanja u oba perioda (C)

6

Postoje različiti matematički modeli koji definiraju izlučivanje biocida iz različitih kompozicija premaza, simuliranjem realnih uvjeta oplakane površine u moru [godine].

U ovom radu su osnova za kvantifikaciju izlučivanja bakra iz AV premaza upotrebljene su dvije usporedbene krivulje recentnih AV premaza, Sl 2.

Sl.2. Usporedbene krivulje izlučivanja bakra (μg/ cm2/ danu) iz AV SPC TBT free premaza i zadnje generacije novih konvencionalnih CDP premaza, [14]

Korištenjem usporedbenih krivulja (Sl.2) metodom ekstrapolacije, kreirane su krivulje izlučivanja bakra nakon aplikacije u doku za tri AV premaza različitog vremena trajanja (24, 36 i 60 mjeseci), prema Sl.3. , [19]

Kako letalna doza (MIC) na bazi bakrenih spojeva, iznosi 10 μg/ cm2/ danu, to su i presjecišta krivulja tako određena da je biocid upravo iscrpljen na točkama: 24 mjeseca (730 dana); 36 mjeseca (1 095 dana) i 60 mjeseci (1 824 dana). Iscrpljivanjem biocida iz AV premaza počinje obraštaj.

Sl 3.. Krivulje izlučivanja bakrenog biocida iz tri AV premaza (AV24;AV36 i AV 60),

tijekom vremena

I odlasci na dokiranja određeni su prema vijeku trajanja zaštite odnosno izlučivanju

biocida iz antivegetativnih premaza:

-AV 24: dokiranje nakon 24 mjeseca; ukupno 10 dokiranja (20 god (predviđeno vrijeme eksploatacije/ 2god=10 dok.)

7

-AV 36: dokiranje nakon 36 mjeseca; ukupno 6 ili 7 dokiranja (20 god/ 3god=6 ili 7 dok.)

-AV 60: dokiranje nakon 60 mjeseca; ukupno 4 dokiranja (20 god/ 5god=4 dok.)

Pri prosječnom dokiranju svakih 2,5 godine, može se približno odrediti i ukupno ispuštanje bakrenih spojeva iz AV premaza. Tako, na osnovu 8 (=20/2,5) dokiranja tijekom eksploatacije broda, izvršit će se i 8 premazivanja. Primijenjeni premazni sustav (SIGMA-katalog) slijedećih je svojstava (Data Sheets), [21]

- Sigma AV sustav zaštite- Sigmaplane Ecol HA 5294 - debljina suhog filma (DFT) =250 μm= 2 × 125 μm, sa zaštitom od 36 mjeseci - stvarni utrošak AV premaza za aplikaciju dva naliča: 1,1 l/m2 - gustoća AV premaza: ρ = 1,92 kg/dm3 - jedinična masa AV premaza: 1,92 x 1,1 = 2,112 kg/ m2

Primjerice, aplicirana količina AV premaza za oplakanu površinu jednog Suezmax tankera (Alan) (kasnije podrobnije analiziran; [20] ) iznosi:

19 000 m2 · 2,112 = 40 128 kg/ dokiranju

Masa potrošenog AV premaza, nakon 8 dokiranja, kroz 20 godina= 321 t

Integriranjem površine pod krivuljom, sl. , slijedeći dinamiku eksponencijalnog izlučivanja bakra, procjenjuje se, da tijekom 20 godina po 8-om dokiranju, izlučena količina bakra iznosi 23 000 kg. Udio izlučenog bakra iz cjelokupne mase AV premaza (321 000 kg) iznosit će: 23 000/321 000 = 7.16 %

Nadalje, izlučena količina bakra između dva dokiranja, uz predpostavku jednakih vremenskih razmaka među dokiranjima bit će 2 875 kg.

Prosječna količina izlučivanja bakra je stalno iznad smrtonosne doze (MIC za bakar 10 μg/ cm2/ danu):

2 875/ 2,5/ 365/ 19 000= 16,5 μg/ cm2/ danu >10 μg/ cm2/ danu

5.Definiranje optimalnog modela poslovanja broda u eksploataciji

Navedena programska aplikacija za višekriterijalno donošenje odluka (optimiranje) korištena je kao podloga za odluku kod definiranja optimalnog modela poslovanja broda u eksploataciji.

Višeciljni matematički model optimizacije treba zadovoljiti nekoliko uvjeta: -poslovanje uz maksimalnu zaradu (profit)

-minimalno izlučivanje biocida iz AV premaza (Odabir strategija A, B ili C) -broj dokiranja svesti na minimum -omogućiti maksimalni broj mogućih putovanja uz četiri izbora premaza (AV 24,36 i 60 mjeseci te FRC (60 mjeseci) -uvesti mogućnost brušenja oplate nakon prelaza praga dozvoljene hrapavosti

Simbolički prikaz parametara, varijabli i ciljeva prikazan je na sljedećoj slici:

8

Sl.4. Simbolički prikaz parametara, varijabli i ciljeva

[1] Globalni prikaz tehnoekonomskog modela dan je hijerarhijskom shemom, vidi Dijagram

7.1. U napomenama uz shemu dana su i poglavlja u kojima su razrađeni pojedini matematički modeli.

[2]

Nomenklatura:

READINPUT Učitavanje ulazne datoteke AllocateBELMODOP Alokacija globalnih polja DeallocateBELMODOP Dealokacija globalnih polja InitializeModel Inicijalizacija tehnoekonomskog modela; opisano preko skupa

parametara P= { pj } i projektnih varijabli X = { xk } [Poglavlje 7.4]

RunTehnoModel Proračun tehnoekonomskog modela broda s novim vrijednostima deskriptora [Poglavlje 7.9]

CalcInitResistCoeff Proračun inicijalnog koeficijenta otpora [Poglavlje 7.2] CalcVariableResistCoeff Proračun promjenljivog koeficijenta otpora [Poglavlje 7.2] GET_AVCU Proračun izlučivanja bakra iz tri tipa antivegetativnih premaza,

svrstanih po efektivnom vremenu letalnog izlučivanja biocida (AV24 mjeseca, AV36 i AV60) [Poglavlja 7.3 ; 7.9; 7.10.2; 7.11 i 7.12]

Strategija A Kontinuirano izlučivanje bakra tijekom eksploatacije, μg/ cm2/ danu

Strategija B Djelomično izlučivanje bakra tijekom eksploatacije, μg/ cm2/ danu

Strategija C Bez izlučivanja bakra tijekom eksploatacije (Neobraštajući premazi)

Dostupnost Proračun maksimalnog broja putovanja [Poglavlja 7.9; 7.10.3; 7.11]

Proračun ukupnog profita [Poglavlja 7.9; 7.10.1; 7.11] USD

VARIJABLE ATRIBUTI (CILJEVI)

9

Sl.5. Hijerarhijska shema tehnoekonomskog modela

Problem ima 3 cilja: Yi (P, X), i=1 do 3 (profit, zagađenje, dostupnost)

Ciljevi: -Y1 - ekonomski kriterij: zarada (profit) brodovlasnika,

-Y2 - ekološki kriterij: dinamika izlučivanja biocida iz AV premaza (stupanj zagađenja)

-Y3 - društvena korist: maksimalni broj putovanja (dostupnost)

Ciljevi su ovisni o skupu parametara P= { pj } i o projektnim varijablama X = { xk }.

RunTehnoModel

GET_AVCU

Proračun ukupnog profita

Strategija A Strategija B Strategija C Dostupnost (maks. broj putovanja)

OPTIMUM TEMELJEN NA VIŠEATRIBUTNOJ SINTEZI (min. zagađenje okoliša, maks. broj putovanja, maks. profit)

CalcInitResistCoeff

CalcVariableResistCoeff

AV24 AV36 AV60AV24 AV36 AV60

READINPUT

AllocateBELMODOP InitializeModel DeallocateBELMODOP

INITIALIZE

10

Parametri se dijele na one vezane za značajke odabranog broda, njegove troškove, zaradu i značajke hrapavosti za odabranu plovnu rutu, te parametre vezane za odabrani AV premaz.

Varijable čine skup X = { xk } u kome prva varijabla definira ukupni broj dokiranja broda; druga varijabla definira mogućnosti pjeskarenja oplate nakon prelaza praga dozvoljene hrapavosti (da ili ne) dok slijedeći parovi varijabli (parova ima koliko i dokiranja) definiraju broj putovanja do slijedećeg dokiranja (za zadano vrijeme eksploatacije broda) te izbor premaza prema trajnosti (AV 24, 36, 60 mjeseci ili FRC-60 mjeseci) za razmatrano dokiranje.

6.Formulacija realističnog modela za višeatributne sinteze u modele poslovanja

U ovom poglavlju, prikazana je formulacija matematičkog modela za optimiranje poslovanja broda. Kompleksnost ovog izrazito teškog numeričkog problema (nelinearni model, prisutnost velikih i malih veličina, cjelobrojne varijable) najbolje se može razumjeti na praktičnom primjeru odabranog broda, premda je metodologija definirana sasvim općenito.

Iz tog razloga implementacija modela optimiranja poslovanja broda primijenjena je na seriju Suezmax tankera građenih u Brodogradilištu Split za Tankersku Plovidbu iz Zadra (Alan, Hrvatska i Donat)

Iako je težište rada analiza poslovanja tankerske flote, uz manje preinake (različito vrijeme ukrcaja/ iskrcaja tereta), ovaj računalni program može se primijeniti i za brodove za rasuti teret.

Zbog lakšeg praćenja, projektni parametri su svrstani u pet različitih grupa:

P = {PB, PT, PZ, PH, PAV }T

(1) - Parametri vezani za značajke odabranog broda PB

(2) - Parametri vezani za troškove odabranog broda PT

(3) - Parametri vezani za zaradu (vezano za odabranu plovnu rutu) PZ

(4) - Parametri vezani za značajke hrapavosti odabranog broda (vezano za odabranu plovnu rutu) PH

(5) - Parametri vezani za značajke odabira AV premaza odabranog broda PAV

Prve četiri grupe parametara imaju u podgrupama ukupno 43 elementa za proračun.

Obzirom da se u članku razmatra samo izlučivanje biocida, prikazani su jedino elementi parametara vezanih za značajke odabira AV premaza odabranog broda PAV :

Parametri vezani za značajke odabira AV premaza odabranog broda, PAV; prikazani su na Tablicama 1 i 2.

PA V= {PAV1, PAV2, PAV3, PFRC, PB EXTRA}T

PAV1 - I sustav zaštite: popravak starih antikorozivnih i antivegetativnih premaza i aplikacija novih; primijenjeni premaz: AV1 (24 mjeseca zaštite); u programu:17 520 (sati) PAV2 - I sustav zaštite; AV 2 (36 mjeseci zaštite); u programu:26 280 h PAV3 - I sustav zaštite; AV 3 (60 mjeseci zaštite); u programu:43 800 h PFRC, - I sustav zaštite; FRC (60 mjeseci zaštite); u programu: 43 800 h PB EXTRA - II sustav zaštite: potpuno uklanjanje starih premaza, pjeskarenje i aplikacija novog AK i AV sustava; u programu: (18,39 USD/m2)

11

Određivanje parametara vezanih za značajke odabira AV premaza u direktnoj je vezi s načinom održavanja oplakane površine brodskog trupa.

Održavanje oplakane površine brodskog trupa prikazano je na bazi dvaju osnovnih vrsta zaštite;

I = tzv. standardnih radova u doku (popravak starih antikorozivnih i antivegetativnih premaza i aplikacija novih) II = potpuno uklanjanje starih premaza, pjeskarenje i aplikacija novog AK i AV sustava

I = standardni radovi u doku:

1. pranje slatkom vodom visokotlačnom pumpom 2. pjeskarenje oštećenih mjesta (10 % max) pri Sa2 ½ + aplikacija AKZ sustava 3. aplikacija 250 μm AV premaza (Tip 1, 2 ili 3);(2 × 125μm DFT); AV premaz: Tip 1. I generacija SPC TBT free premaza; vijek trajanja ................................ 24 mjeseca Tip 2. II generacija SPC TBT free premaza; vijek trajanja ......................... 36/60 mjeseci Tip 3. III generacija SPC TBT free premaza; vijek trajanja ............................. 60 mjeseci FRC premazi; Tip 4., vijek trajanja ......................................................................................... 60 mjeseci

Tablica 1. I= Standardni radovi kod održavanja OPB u doku.

Efektivno trajanje premaza, deklarirano od proizvođača Postupci rada 24 mjeseca 36/60 60 60 (FRC) 1. pranje VT pumpom 0,85 0,85 0,85 0,85 2. pjeskarenje oštećenih mjesta

(10 % max) pri Sa2 ½ + aplikacija AKZ sustava (2 · 0.8 + 9.5) · 0.1=

1,11 1,11 1,11 1,11

3. 250 μm AV premaza (2 × 125μm); stvarni utrošak 1.1 l/m2

10,00 11,80 19,10 50,00

4. aplikacija (2 ×) 1,90 1,90 1,90 2,37 Jedinična cijena USD/m2 13,86 15,66 22,96 53,86

II = pjeskarenje i aplikacija novog AKZ i AV sustava:

1. pranje VT pumpom 2. pjeskarenje kompletne oplakane površine pri Sa 2 ½ (ISO 8501) 3. aplikacija novog AKZ sustava , 310 μm DFT (150+80+80) 4. 250 μm AV premaza (Tip 1, 2 ili 3) (2 × 125μm) odnosno FRC premaza (60 mjeseci)

Tablica 2. II= brušenje i aplikacija novog AKZ i AV sustava na OPB u doku:

Efektivno trajanje premaza, deklarirano od proizvođača Postupci rada 24 mjeseca 36/60 60 60 (FRC)

12

1. pranje VT pumpom 0,85 0,85 0,85 0,85 2. pjeskarenje kompletne

oplakane površine pri Sa2 ½ (ISO 8501)

9,50 9,50 9,50 9,50

3. aplikacija AKZ sustava (150+80+80 μm) DFT 10,00 10,00 10,00 10,00

4. 250 μm AV premaza (2 × 125 μm); stvarni utrošak 1,1 l/m2

10,00 11,80 19,10 50,00

5. aplikacija (AV / FRC) 1,90 1,90 1,90 2,37 Jedinična cijena USD/m2 32,25 34,05 41,35 72,72

Tablica 3. Usporedba jediničnih cijena sustava zaštite I i II

Tipovi AV premaza; FRC premaz Tip 1 Tip 2 Tip 3 Tip 4 Trajanje premaza (mjeseci) 24 36/60 60 60 (FRC) I = standardni postupak, USD/m2 13,86 15,66 22,96 53,86 II = brušenje i aplikacija novog

AKZ i AV sustava, USD/m2 32,25 34,05 41,35 72,72

Izvatkom iz računalnog programa za brod Suezmax Alan, dan je prikaz održavanja oplakane površine prema Tipu I (Tablica 1) na osnovi 3 vrste AV premaza (24, 36, 60) i premaza FRC (60); (Tablica 4)

Tablica 4. Prikaz računanja AV zaštite (Tip I); (Suezmax Alan)

AV ZAŠTITA

Tip zaštite Trajanje AV zaštite AVLifeI, sati

Cijena AV zaštite AVPrice, USD/m2

Cijena AV zaštite, USD

1 (24 mjeseci) 17 520 13,86 263 173,68 2 (36 mjeseci) 26 280 15,66 297 352,08 3 (60 mjeseci) 43 800 22,96 435 964,48 4 (60 mjeseci) FRC 43 800 53,86 1 022 693,70

U slučaju primjene održavanja površine tipa II (pjeskarenje i aplikacija novog AKZ i AV sustava), prema Tablici 2, cijena radova se povećava za iznos potpunog pjeskarenja i aplikacije AKZ sustava; prikaz: Tablica 5.

Tablica 5. Prikaz računanja AV zaštite, Tip B; (Suezmax Alan)

Dock Type 2 Extra Tip dokiranja Cijena radova Price, USD/m2 Cijena radova, USD

2 18,39 349 189,32

13

7. Rješavanje projektnog problema primjenom računalne podrške Octopus za odabrani brod

Rezultat provedenog optimizacijskog postupka je određeni broj optimalnih nedominiranih procedura poslovanja broda. Na slici 6. može se vidjeti gore opisana definicija optimizacijskog problema u OCTOPUS Designer-u . Gornji desni dio panela prikazuje definiciju projektnih varijabli koje su odabrane iz ponuđenih deskriptora matematičkog modela (lijevo). U opisu slike podebljani su dani nazivi korišteni na panelu.

Sl. 6. OCTOPUS Navigation Panel/ Properties – gornji desni panel: { Ime varijable xi { (Selected) }: {Dozvoljeni minimumi(Min)} ≤{Vrijednost (Valuei)}

≤{Dozvoljeni maksimumi(Max)};}; {korak (Step)i}; i=1, ... 18 Lijevi paneli - pridruženost varijable podsistemu (Phy Subsys), Elementu i Deskriptoru)

Izborom ostalih opcija za tip proračuna (opcija a i g) u OCTOPUS Designer-u, mogu se na sličan način vidjeti definicije projektnih ciljeva (prema slici 7) odnosno ograničenja (prema slici 8). U središnjem dijelu prikazanog panela može se vidjeti izbor implementiranih optimizacijskih algoritama, od kojih je u ovom radu odabrana evolucijska strategija s Monte Carlo simulacijom. U donjem dijelu panela može se vidjeti pregled definiranog optimizacijskog problema s brojem varijabli, ograničenja i ciljeva.

14

Sl 7. OCTOPUS Navigation Panel/Outputs: Skup projektnih ciljeva – gornji desni panel { Korisnikovo ime odabranog cilja i { (Selected) }: {Vrijednost (Valuei (x))} →{Maksimiziraj

(Type)i} i=1, ... 3

Sl. 8. OCTOPUS Navigation Panel/Outputs: Skup projektnih ograničenja – gornji desni panel

{ Ime odabranog ograničenja i { (Selected) }: {Vrijednost (Valuei (x))} ≥ (Type) {Granična vrijednost (Limit)i} i=1, ... 6

15

8. Projektni ciljevi

Računalni model definira tri projektna cilja odnosno kriterija:

8.1.. - ekonomski kriterij: zarada (profit) brodovlasnika,.........................maksimizirati

8.2 - ekološki kriterij: dinamika izlučivanja biocida iz AV premaza......minimizirati (stupanj zagađenja) 8.3. - društvenu korist: maksimalni broj putovanja (dostupnost).............maksimizirati

8.2.Ekološki kriterij

Kontrola ispuštanja bakrenih biocida iz AV premaza također se ubraja među primarne ciljeve. Postoje tri strategije održavanja (A,B i C) glede dozvoljene razine zagađenja odnosno ispuštanja bakrenih spojeva u okoliš (3.)

Na tablici 6. predočen je slučaj strategije A (maksimalna razina zagađenja i maksimalna zarada). Iz prikaza su vidljiva dva perioda izlučivanja s iznosima, kao i ukupno vrijeme izlučivanja.

Tablica 6. Maksimalno ispuštanje bakrenih biocida (zagađenje okoliša) Strategija A; (Suezmax Alan); izvod iz računalnog programa

Zagađenje mora Vrijeme izlaganja smrtonosnoj dozi 1,5737E+05 h Izlučena količina Cu u 1. periodu 11 822 kg Cu Izlučena količina Cu u 2. periodu 10 702 kg Cu Ukupna izlučena količina Cu 22 524 kg Cu

Na Sl.7.16. prikazan je taj slučaj (projekt br. 78) gdje se ispuštanje biocida odvijalo

tijekom 90% ukupnog vremena od 175 200 sati (157 370 sati pod zaštitom)

9. Prikaz rezultata

Nakon provedene optimizacije (Sl.9) izlazni rezultati s karakteristikama 134 nedominirana projekta (= procedure poslovanja broda) izraženi su u vidu tablice (gornji dio slike) i dijagramom razapetom između tri cilja: zarade, ukupnog broja putovanja i količine izlučivanja bakra.

Na osnovu prije opisanih strategija moguće je iz ukupne Pareto fronte izdvojiti tri najbolja projekta, na slikama označeni kuglama. Projekti koji ne izlučuju bakar u drugom eksploatacijskom periodu označeni su kuglama za razliku stožaca okrenutim prema kojima se označuju svi ostali projekti koji izlučuju bakar.

16

Sl. 9. Prikaz ekrana OCTOPUS DESIGNER-a s Pareto frontom i

detaljima o nedominiranim projektima (= procedurama poslovanja broda)

Na Sl 10 vidi se dio Pareto fronte oko projekata A i B: uočljivo je da u tom području ima nekoliko projekata bliskih vrijednosti projektnih ciljeva:

Sl. 10. Uvećani prikaz dijela Pareto fronte oko projekta (A) i projekta (B)

B A

C

NumVoy

CuPol

Profit

17

Na slici 11 prikazana su samo odabrana tj. preferirana rješenja prema strategijama (A), (B) i (C) bez ostalih nedominiranih projekata.

Sl. 11. Prikaz ekrana OCTOPUS DESIGNER-a sa (samo) odabranim

rješenjima prema strategijama (A), (B) i (C);

Tri najbolja projekta iz strategija A, B i C, označena (A, B i C) na slici 7.14, izdvojena su i posebno prikazana. Tako se vidi da je za strategiju A (maksimalna zarada i neograničeno izlučivanje bakra), ljubičastom kuglom označen iznos od 22 520 kg bakra koliko se preko AV premaza izluči tijekom života broda. Zarada broda označena je zelenom kuglom (36,24 mil. USD) a plava kugla označava broj putovanja.

Podrazumijeva se da se sva rješenja nalaze u ravninama 201 i 202-og putovanja (graduiranje od 201 do 202 putovanja ima samo simboličku ulogu) jer je neostvarivo, npr. 201,2 ili 201,7 nisu cjelobrojne vrijednosti.

Sl.12 prikazuje ekran OCTOPUS DESIGNER-a sa 6 kombiniranih dijagrama s distribucijom projektnih varijabli i označenim rješenjima (A), (B) i (C).

Svaki pojedini dijagram na osima prikazuje broj putovanja i izabrani tip zaštite za svaki pojedini period između dokiranja, dok je na preostaloj osi ukupna zarada.

Boja tijela prikazuje izlučivanje bakra za pojedini projekt.

A C

B

NumVoy

CuPol

Profit

18

Sl. 12. Prikaz ekrana OCTOPUS DESIGNER-a sa 6 kombiniranih dijagrama s distribucijom

projektnih varijabli i označenim rješenjima (A), (B) i (C)

10. Pojedinačni prikazi odabranih rješenja projekata

Pojedinačni prikazi odabranih rješenja projekata, na bazi tri strategije (A), (B) i (C), prikazani su kako slijedi:

Profit Profit

Profit

Profit

Profit

Profit

DE1.AVTYP

DE2.AVTYP

DE3.AVTYP

DE4.AVTYP

DE5.AVTYP

DE6.AVTYP

A

A

A

A

A

B

B

B

B

B

B

C

C

C C

A

19

- Projekt br. 78: Suezmax Alan, strategija A (maksimalna zarada / izlučivanje bakra nije ograničeno)

Hrapavost, brzina

0.0

100.0

200.0

300.0

400.0

500.0

600.0

700.0

0 20 000 40 000 60 000 80 000 100 000 120 000 140 000 160 000 180 000 200 000

Starost broda h

AH

R(t)

mm

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

V

uz

AHRAHR BioAHR MehV

Suezmax5000 Nm, 6 dokiranja202 putovanja Starost broda: 175185.1 satiZarada: 3.624525E+07 USDIzluceno Cu: 22523.5 kg

Sl. 13. Dijagram hrapavosti i brzine broda ovisno o vremenu (strategija A)

(Napomena: tablice strategije A već su prikazane)

Prikaz rezultata računalnog programa:

Broj putovanja između dokiranja: 30, 26, 32, 24, 28, 30 i 32 = 202 putovanja

Zarada: 36 245 250 USD

Zagađenost: tijekom života broda ispušteno je u okoliš preko 22,5 tona bakrenih spojeva

Vrijeme trajanja izlučivanja biocida: 157 370,23 sata

Trajanje AV zaštite: ≈90 % vremena (157 370,23 / 175 185)

Tip primijenjenog premaza: prigodom prvih šest dokiranja odabran je tip 3 AV premaza u trajanju od 60 mjeseci. Zadnjeg dokiranja (tj. 7-og) nema i brod ide u rashod nakon isteka 175 185 sati (19,999 godina). Preostalo vremena: (175 200 – 175 185)= 15 sati

Između 6 –og i (nepostojećeg) sedmog dokiranja apliciran je sustav AV premaza Tip 2 (u trajanju od 36 mjeseci)

Tipovi dokiranja: 3 (class only), 1 (standardno dokiranje), 3, 2 (pjeskarenje i aplikacija novog AK i AV sustava), 2, 3, 1

U cilju smanjenja opće hrapavosti, kod prelaska dogovorenog praga hrapavosti (500 μm), primijenjeno je pjeskarenje i aplikacija novog AK i AV sustava.

20

Projekt. Br. 118 Suezmax Alan, strategija B (izlučivanje bakra samo u prvom eksploatacijskom periodu)

Hrapavost, brzina

0.0

100.0

200.0

300.0

400.0

500.0

600.0

700.0

0 20 000 40 000 60 000 80 000 100 000 120 000 140 000 160 000 180 000 200 000

Starost broda h

AH

R(t)

mm

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

V

uz

AHRAHR BioAHR MehV

Suezmax5000 Nm, 6 dokiranja201 putovanja Starost broda: 174371 satiZarada: 3.438771E+07 USDIzluceno Cu: 10087.98 kg

Sl. 14. Dijagram hrapavosti i brzine broda ovisno o vremenu (strategija B)

Prikaz rezultata računalnog programa:

Zarada: 34 387 710 USD Broj putovanja između dokiranja: 31, 31, 32, 24, 30, 28 i 25 = 201 putovanja Zagađenost: tijekom života broda ispušteno preko 10 tona bakrenih spojeva u okoliš (10 088 kg) Vrijeme trajanja izlučivanja biocida: 157 010 sati Trajanje AV zaštite: 90 % vremena (157 010 / 174 371)

Tipovi primijenjenih premaza:

kod prvog dokiranja: Tip 3 (AV 60) kod drugog dokiranja: Tip 3 (AV 60) - trećeg dokiranja: Tip 2 (AV 36) -četvrtog dokiranja: Tip 4 (FRC 60) -petog dokiranja: Tip 4 (FRC 60) -šestog dokiranja: Tip 4 (FRC 60) -sedmog dokiranja: Tip 4 (FRC 60); nije apliciran jer je brod išao u rashod, nakon 174 371 sati.

Tipovi dokiranja: 3 (class only), 1 (standardno dokiranje), 2 (pjeskarenje i aplikacija novog AK i AV sustava), 3, 1, 3

U cilju smanjenja opće hrapavosti, kod prelaska dogovorenog praga hrapavosti (500 μm), primijenjeno je pjeskarenje i aplikacija novog AK i AV sustava.

21

Tablica 7.. Prikaz zagađenja mora (Alan);izvod iz računalnog programa; Strategija B

Zagađenje mora Vrijeme izlaganja smrtonosnoj dozi 1,5701E+05 h Izlučena količina Cu u 1. periodu 10 088 kg Cu Izlučena količina Cu u 2. periodu 0 kg Cu Ukupna izlučena količina Cu 10 088 kg Cu

Ukupno je preostalo vremena (175 200 – 174 371)= 829 sati, međutim nedovoljno za još jedno putovanje na kraju eksploatacijskog perioda broda.

Strategija B1: Vezano za gornje, neiskorišteno vrijeme, zanimljivo je prikazati slučaj kada je dogovoreni eksploatacijski period broda za još jedno putovanje neznatno premašen.

U ovom primjeru, potrebno vrijeme za dodatno još jedno (zadnje) putovanje iznosi 889,73 sati. Ako bi se realiziralo, neznatno bi premašilo dogovorenu starost broda od 175 200 sati prije rashoda. Za razliku od prekoračenog vremena od svega 60,73 sati, financijski efekt tog dodatnog putovanja je kudikamo veći. Tako, brod bi išao u rashod s 175 260,73 sati (174 371 + 889,73 sati), s jednim putovanjem više, tj. ukupno 202 putovanja, kao kod strategija A i C.

Zarada je veća za 1,78% i iznosi ≈ 35 000 000 USD (bez dodatnog putovanja: 34 387 710 USD). U svakom slučaju trebalo bi preferirati efekt zarade dodatnim putovanjem u odnosu na neznatni dio prekoračenih sati. Međutim, uvijek je ovakva odluka u rukama brodara.

Projekt br.15 Suezmax, strategija C; izvod iz računalnog programa (bez izlučivanja bakra u oba perioda)

Hrapavost, brzina

0.0

100.0

200.0

300.0

400.0

500.0

600.0

700.0

0 20 000 40 000 60 000 80 000 100 000 120 000 140 000 160 000 180 000 200 000

Starost broda h

AH

R(t)

mm

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

V

uz

AHRAHR BioAHR MehV

Suezmax5000 Nm, 6 dokiranja202 putovanja Starost broda: 175180.7 satiZarada: 3.43509E+07 USDIzluceno Cu: 0 kg

Sl. 15. Prikaz hrapavosti i brzine broda za optimalni projekt prema strategiji C

22

Prikaz rezultata računalnog programa:

Zarada: 34 350 900 USD Broj putovanja između dokiranja: 31, 25, 26, 30, 30, 28 i 32 = 202 putovanja Zagađenost: tijekom života broda nije bilo polucije bakrenih spojeva u okoliš. Tipovi primijenjenih premaza za svih šest dokiranja: Tip 4 (FRC 60) Vrijeme djelotvornosti FRC premaza: 159 129,70 sati Trajanje AV zaštite: ≈ 91 % vremena (159 129,7 /175 180.7) Ukupno je preostalo vremena (175 200 – 175 180.7)= 19,3 sati U cilju smanjenja opće hrapavosti, kod prelaska dogovorenog praga hrapavosti (500 μm), primijenjeno je pjeskarenje i aplikacija novog AK i AV sustava. Tipovi dokiranja: 3 (class only), 1 (standardno dokiranje), 3, 2 (pjeskarenje i aplikacija novog AK i AV sustava), 3, 1 Broj putovanja između dokiranja: 31, 25, 26, 30, 30, 28 i 32 = 202 putovanja

Tablica 8. Prikaz zagađenja mora (Alan);izvod iz računalnog programa; Strategija C

Zagađenje mora Vrijeme izlaganja smrtonosnoj dozi 1,5913E+05 h Izlučena količina Cu u 1. periodu 0 kg Cu Izlučena količina Cu u 2. periodu 0 kg Cu Ukupna izlučena količina Cu 0 kg Cu

11. Analiza rezultata optimizacije

U prikazu se analiziraju tri moguće strategije (A,B, C) i jedna dodatna (B1).

Broj putovanja Starost (h) Zarada Broj dok. Izlučeno Cu

Strategija A 202 175 185,1 36,24525E+06 USD 6 22 523,5 kg

Strategija B 201 174 371 34,38771E+06 USD 6 10 087,98 kg

(Prekoračenje sati eksploatacije)

Strategija B1 202 175 260,73 34,995472E+06 USD 6 10 087,98 kg

Strategija C 202 175 180,7 34,3509E+06 USD 6 0 kg

Između krajnjih strategija (A i C) kada se referiraju na jedan od ciljeva (broj putovanja) nema razlike. Isti je broj putovanja tj. 202. Granica neiskorištenih sati za A jest 15 sati odnosno za strategiju C 19,3 sata, dakle optimum od 175 200 sati je gotovo potpuno dostignut.

Međutim, druga dva cilja: zarada i zagađenje okoliša, zamjetno se razlikuju. Kod maksimalnog zagađenja okoliša od 22 tone izlučenih bakarnih spojeva, razlika u zaradi iznosi skoro 1.9 m USD.

Strategija B je kompromisno rješenje između strategija A i C, jer samo u drugom dijelu eksploatacijskog perioda nema izlučivanja toksičnih spojeva. Međutim, strategijom B, nije

23

moguće dostići jedan od ciljeva, maksimalan broj putovanja. U ovom slučaju to se odnosi na jedno putovanje manje.

Jedan od bitnih pojmova pri analizi senzitivnosti kod strategije B jest i određenje vremena kada se mijenja sustav zaštite tj. prelaz iz konvencionalnih AV premaza u FRC premaze bez izlučivanja bakarnih spojeva. Ta točka može biti i ispod i iznad 10 godina, (korištenih kod izrade oglednog primjera) ovisno o diktatu institucija. U skladu s tim promjenama mijenjaju se i zarade kao i količine izlučenog bakra.

Odluka o izboru ponuđene strategije usko je povezana s ciljevima poslovne politike. Odabere li se strategija B (projekt br.118) umjesto A (projekt br. 78), gubitak na profitu iznosit će 5,12%, ali će biti više nego prepolovljena emisija štetnog biocida.

S druge strane, ako se prihvati strategija C (projekt br. 15) u usporedbi s strategijom A, gubitak profita je i veći, 5,22% ali je izlučivanje bakra potpuno izostalo.

Relativno mala razlika u zaradi između strategije B i C leži jednim dijelom i u neiskorištenim putovanjima. Tako strategija B ima neiskorištenih 829 sati putovanja (175 200- 174 371) a strategija C svega 20 sati (175 200-175 180,7). U tom slučaju, može se, uz neznatno prekoračenje sati, dodati još jedno putovanje i tako povećati zaradu za više od 600 000 USD. (Strategija B1)

Dakle, izbor se svodi na dvije strategije tj. A i C koje stoje operateru na raspolaganju, dok strategija B predstavlja kompromisno rješenje.

Za napomenuti je, da je optimizator za sve tri strategije predvidio pjeskarenje oplakane površine pri prelasku AHR-a od 500 μm što ujedno podrazumijeva aplikaciju novog sustava AK i AV premaza (ova vrijednost se zadaje i obično se kreće u rasponu 400 -600 μm).

12. ZAKLJUČAK Fenomen oplakane površine broda interdisciplinarne je naravi. Stoga je za rješenje ovog, izrazito složenog problema, nužno uključiti različite znanstvene grane, od brodske hidrodinamike i ekonomije poslovanja preko tehnologije rada u doku do fizikalne kemije i biologije mora, vezanih za antivegetativne premaze i obraštaj.

Brodogradnja se danas suočava istovremeno s novo postavljenim ekološkim standardima, zahtjevima za tehničkom dotjeranošću te visokom ekonomičnosti poslovanja. U skladu s time, danas ne raspolažemo standardima o kvantumu utjecaja na ekologiju unutar čitavog eksploatacijskog perioda broda, koji bi projektantu služili kao referentni kriterij. Međutim, nema magične tehnologije, stoga je realno težište na osjetljivoj ravnoteži između ciljanih efekata. Buduća istraživanja svakako će biti usmjerena na uspostavljanje instrumentarija kojim će se registrirati detaljni ekološki i svi drugi podaci referentnih plovila.

Iako je suvremena generacija biocida zasnovana na tzv. manje škodljivim bakrenim spojevima, kako to ističu proizvođači premaza (analogija s proizvođačima cigareta), samo potpunom zakonskom zabranom mogu se prisiliti proizvođači premaza da odustanu od proizvodnje biocidnih AV premaza.

Budućnost operativnog praćenja poslovanja brodova i odabira preferencijalne strategije sigurno će počivati na sličnim višekriterijalnim optimizacijskim računalnim modelima. Nuždan preduvjet svakako je razvoj sve većih baza podataka, proširenih i na ostale tipove brodova kao i potpuna

24

suradnja brodara i brodograditelja. Pritom će sve jači ekološki zahtjevi biti presudni za odluku odabira strategije poslovanja broda.

Doprinos ovog rada je u postavljanju i multidisciplinarnom integriranju matematičkih modela iz područja biologije mora, fizikalne kemije (antivegetativnih premaza), ekologije, brodogradnje i ekonomike poslovanja u primjenjivi tehno-ekonomski model poslovne politike brodara.

Daljnji doprinos je u njegovom integriranju u praktično primjenljivi MDO (Multi-Disciplinary Optimisation) sustav, zasnovan na navedenom tehno-ekonomskom modelu spregnutom s multikriterijalnim (MCDM) postupkom odlučivanja. Odlučivanje se zasniva na osnovi generirane Pareto plohe koja sadržava nedominirane varijante poslovne politike.

MCDM model za podršku u odlučivanju brodara o poslovanja broda (Decision Support System) zasnovan je na postupku višeatributne sinteze (MADM). Primijenjena je evolucijska, adaptivna strategija (SARG) generiranja Pareto plohe putem evaluacije tehno-ekonomskog modela (porast otpora trenja, ekonomike, ekologije i obrade substrata) te filtriranja podobnih nedominiranih varijanti.

Posebni doprinos rada je u znanstveno zasnovanom i ekološki prihvatljivom izboru raspoloživih sistema zaštite podvodnog dijela trupa tijekom eksploatacije te metodologiji održanja što manje opće hrapavosti oplakane površine tijekom života broda. Izvršena je analiza i kvantifikacija izlučivanja biocida iz AV premaza tijekom službe, koje se referiraju na poslovanje broda.

Validacija i kalibriranje multidisciplarnog tehno-ekonomskog modela: analizirana je strategija poslovanja postojećeg Suezmax tankera te primijenjena u optimizacijskoj proceduri s procjenom kvalitete dobivenih Pareto rješenja. Modeli se referiraju na realne kriterije poslovanja, standardnu politiku dokiranja uz raspoložive podatke o izlučivanju biocida u okoliš, vezane za određeni brod i određenu plovnu rutu. Prikupljeni realni podaci korišteni su za kalibriranje koeficijenata pojedinih matematičkih modela. Prikazani tijek poslovanja tijekom eksploatacijskog perioda od maksimalnih dvadeset godina predstavlja ekstrem razvijenog teorijskog pristupa. Praćenjem kraćih vremenskih segmenata podaci su sve pouzdaniji. Procijenjeno je da bi trogodišnji ili petogodišnji period praćenja, vezan za intervale između dokiranja, mogao dati još preciznije podatke.

Praktična primjenjivost:

(1) Računalni program održavanja broda s poslovno-tehnološko-tehničkog stajališta, razvijen primjenom metode više-atributne optimizacijske sinteze, pruža brodaru mogućnost da prema svojim preferencijama, s dovoljnom točnošću, metodom procjene značaja pojedinih projektnih ciljeva odabere ispravnu poslovnu strategiju.

(2) Razvijeni računalni program opremljen je razvijenom izlaznom grafikom (alat za vizualizaciju) te pomaže brodaru identificirati vrijednosti varijabli koje rezultiraju s povoljnim kombinacijama vrijednosti projektnih atributa. Tako je moguće, za testne vrijednosti slobodnih projektnih varijabli uz zadane parametre, unutar operativnog modela praćenja poslovanja (ship operation policy model) dobiti vrijednosti projektnih ograničenja i projektnih atributa te istražiti senzitivnost poslovne politike na zadane parametre i zadane varijable.

(3) Danas razvijena opsežna legislativa vezana za emisije svih polutanata u morski okoliš jasno akcentira smjernice vezane za trend reduciranja ispuštanja toksičnih supstanci poput dušikovih, ugljikovih i sumpornih spojeva uz ostale polutante. Vjerojatno će se zabrana u bliskoj budućnosti protegnuti i na ispuštanje bakra iz anti-vegetativnih premaza kao što se dogodilo i sa zabranom kositra iz organokositrenih spojeva. U svakom slučaju, izvjesno je da budućnost leži na, za sada skupim, neobraštajućim premazima.

25

Ova višekriterijalna optimizacija omogućava definiranje racionalne legislative i porezne politike zasnovane na optimalnim strategijama poslovne politike (koje jedine mogu služiti kao referentni modeli) u balansiranju ekonomskih i ekoloških ciljeva pojedinca/tvrtke i društva u cjelini.

GLOSARIJ

Premazi AC antikorozivni premaz AV antivegetativni premaz AHR Average Hull Roughness = prosječna hrapavost trupa (μm) DFT Dry Film Thickness = debljina suhog filma premaza FRC Fouling Release Coating: premazi bez biocida, neobraštajući

(silikonski ili teflonski polimeri i premazi na bazi mikrovlakana; Još: Biocide Free, Non-Stick Coatings)

ITTC 1978 International Tank Towing Conference kolofonij [rosin = engl.] žućkasta do tamnosmeđa prirodna smola iz

crnogoričnog drveća, rabi se u proizvodnji boja(premaza), sapuna, papira, maziva itd., polimer smolnih kiselina s glavnom komponentom abijentinskom kiselinom. Topiva je u moru

OPB oplakana površina broda LL Leaching Layer = sloj ispražnjenog (potrošenog) biocida s površine AV

premaza; kod SPC AV ovaj LL je uvijek tanak ( ispod 15 μm ), glatke površine;

LR Leaching Rate = brzina izlučivanja biocida iz jedinične površine u jedinici vremena; μg/cm2/dan

Polishing Rate brzina poliranja premaza Polishing sveukupno smanjivanje debljine filma. Može se odvijati bez

zaglađivanja, ali ne i obratno. Smoothing ili selfsmoothing; efekt smanjivanja površinske hrapavosti ili samozagladjivanje

premaza kao posljedica uklanjanja površinskih vrhova SPC Self Polishing Copolymer= Polimerni premaz ili vezivni sustav topiv u

moru hidrolizom; ova kontrolirana kemijska reakcija odvija se samo na površini premaza; SPC tehnologija kombinira brzinu kontroliranog poliranja i optimum izlučivanja biocida; posjeduje svojstvo samozaglađivanja podloge; izlučeni slojevi debljine su ispod 15 μm

SPC TBT AF free AV samopolirajući premazni sustav, bez kositra TBT Tributiltin = tributilkositreni spoj TLV Threshold Limit Value = vrijednost graničnog praga koncentracije

biocida ispod kojeg obraštanje počinje (μg/cm2/dan) VOC Volatile Organic Compound = visoko hlapljiva komponenta

kompozicije

26

Računalni program: Izlazni rezultati tehno-ekonomskog modela (OUTPUT) za korištenje kao Ciljevi i/ili kao ograničenja, prema slijedećoj nomenklaturi: AVTYP izbor premaza prema trajnosti = AV 24, 36, 60 mjeseci ili FRC (60

mjeseci) BSE Basic Ship Element (samo jedan brod) DCTR Docking Control - vrsta dokiranja DE Dock Element (broj plovidbi između dva dokiranja; DE1;DE2,) Deskriptor opis sustava MIC Minimum Inhibitory Concentration, najmanja koncentracija koja

spriječava rast organizama NDCK Number of Dockings = broj dokiranja NVBD Number of Voyages between Dockings; broj putovanja između

dokiranja NVBD broj putovanja između svakog od dokiranja (za zadano vrijeme

eksploatacije broda) OPB oplakana površina broda OUTPUT izlazni ciljevi ili moguća ograničenja PAV parametri vezani za značajke odabira AV premaza odabranog broda PAV1 A sustav zaštite: popravak starih antikorozivnih i antivegetativnih

premaza i aplikacija novih; primijenjeni premaz: AV 1 (24 mjeseca zaštite) ; u programu:17 520 (sati)

PAV2 A sustav zaštite; AV 2 (36 mjeseci zaštite) ; u programu:26 280 h PAV3 A sustav zaštite; AV 3 (60 mjeseci zaštite) ; u programu:43 800 h PB EXTRA B sustav zaštite: potpuno uklanjanje starih premaza, pjeskarenje i

aplikacija novog AK i AV sustava PFRC, A sustav zaštite; FRC (60 mjeseci zaštite) ; u programu: 43 800 h SA 2 1/2 standardno čišćenje u brodogradnji: prema standardu ISO 8501-1:1988: SAGE Age of Ship (starost broda) SCUPOL CU Polution (leaching:izlučivanje bakra) SEXP Expenses (troškovi poslovanja) SINC Income (prihod) SNVOY Ship Number of Voyages (maksimalni broj putovanja) SPROF Ship Profit (zarada = prihod - troškovi poslovanja) STLD vrijeme trajanja aktivnosti premaza (Time Leaching Dose) VT visokotlačna pumpa za pranje obraštajnih naslaga i starih premaza na oplati broda XNV {DE1.NVBD,.., DEi.NVBD,....}; i= 1 do ND (broj dokiranja) Y 1 ekonomski kriterij: zarada (profit) brodovlasnika, Y 2 ekološki kriterij: dinamika izlučivanja biocida iz AV premaza (stupanj

zagađenja) Y 3 društvena korist: maksimalni broj putovanja (dostupnost) Literatura [1 ] V.ŽANIĆ, I.GRUBIŠIĆ, G.TRINCAS: "Multiattribute Decision Making System Based on Random Generation of Nondominated Solutions: an Application to Fishing Vessel Design", Proceedings of PRADS 92. [2 ] DAS, P.K., V.ŽANIĆ, V., FAULKNER, D.: "Reliability- Based Design Procedure of Stiffened Cylinder Using Multiple Criteria Optimisation Techniques", Offshore Technology Conference, Houston, Paper 7326, 1992.; pp.297-336

27

[3 ] P.ČUDINA: "Projektne procedure i matematički modeli u osnivanju brodova pune forme", Magistarski rad; Fakultet strojarstva i brodogradnje, Zagreb, 2006.

[4 ] I.L. BUXTON: "Engineering Economics and Ship Design"; British Maritime Technology Ltd.; Wallsend, 1987., pp.26-27. [5 ] Podaci prema izvještajima Brokerskih kuća: (A. Zachariassen; Fairplay Daily News; Shipping Weekly; SSG Newsletter(Scandinavian Shipping Gazette); Compass). [6 ] Hempel: Cjenik 2008 [7 ] B. JACOBSEN "Propulsion Trends in Tankers"; MAN B&W Diesel Publications; March 2006. pp. 1-15.

[8 ] M. KREŠIĆ and B. HASKELL: "Effects of Propeller Design-Point Definition on the Performance of a Propeller/Diesel Engine System with Regard to In-Service Roughness and Weather Conditions "SNAME Transactions, Vol.91, 1983.; pp.195-224.

[9 ] H.G. BODE: "Ausenhauttrauhigkeit und selbstpolierende Antifouling-Farben": HANSA; 1982.-Nr.3.Hamburg; str. 159-162. [10 ] R.L. TOWNSIN et al. "Speed, Power and Roughness: The Economics of Outer Bottom Maintenance", RINA 1980; pp. 459-483 [11 ] J.A. MALONE et al. "Effects of Hull Foulants and Cleaning/Coating Practices on Ship Performance and Economics"; SNAME, Transactions, Vol. 88, 1980., pp 75-101. [12] Atlantska Plovidba, Dubrovnik: Strojarski Dnevnik i Plan radova u doku za brod za prijevoz rasutih tereta MB "Pelješac" [13] Tankerska Plovidba, Zadar, Izvještaj za MT Ist: Radovi u doku. [14] D.J. CRISP, G. WALKER; "Marine Organisms and Adhesion"; University College of North Wales; Trans I MarE(C), Vol. 97, Conf.2, Paper 34.pp.222-215. [15] D. JONES: "Afloat Maintenance, the Control of Marine Fouling and the Care of Coatings Underwater"; WEGEMT School, University of Plymouth, UK; 2000; pp. 207-220. [16] L. LEIGHTLEY: "Replacing TBT "; CleanSeas, London, Autumn 2000; pp.26-27; [17] C. ANDERSON: "TBT –free antifoulings and foul-release systems"; Shiprepair and Conversion Technology 3rd Quarter 2002. London pp. 27-33 [18] grupa autora: "Study of Greenhouse gas Emissions from Ships"; IMO; Issue No.2, 31 March 2000, NMTRI-MARINTEK izdanje, Trondheim; pp.1-170. [19 ] B.BELAMARIĆ: "Utjecaj hrapavljenja oplakane površine na eksploatacijska svojstva broda", Disertacija, FSB-Zagreb, ožujak 2008 [20] Brodogradilište Split; podaci za Suezmax tanker Alan [21] Sigma Coating Manuals; Sigma Coatings USA; Harvey, LA 700058; 2003; pp.18-26; 52 56; 101-108.