TAKRAF GmbH (Германия) – международный поставщик услуг в сфере проектирования и строительства объектов горнодобывающей промышленности, в том числе угольных портов.
SimPlan AG – лидирующая компания по разработке имитационных моделей на рынке Германии, специализирующаяся на моделировании производственных процессов и создании программных средств для поддержки принятия решений.
Проблема
Угольный порт ожидал повышения нагрузки на 33%, что превысило бы его текущую пропускную способность. В связи с этим руководство порта решило обратиться к компаниям TAKRAF GmbH и SimPlan AG за помощью в разработке плана расширения и модернизации объекта.
Планирование расширения порта осложнялось тем, что работа объекта зависела от множества неопределенностей. Например, уголь доставляется из разных месторождений и грузится на множество судов для транспортировки. Погодные условия, задержки поездов и необходимость разделять разные марки угля также осложняли планирование модернизации порта традиционными методами.
С учетом всех особенностей порта были сформулированы следующие цели проекта:
- определить текущую максимальную пропускную способность объекта;
- выявить основные узкие места, снижающие его пропускную способность;
- проверить и оценить разные варианты расширения порта в безрисковой цифровой среде.
Основной задачей, которую хотела решить управляющая компания, была организация зоны хранения угля таким образом, чтобы увеличить ее пропускную способность. Поэтому моделирование этого участка и повышение эффективности его использования были основными составляющими проекта.
Решение
Инженеры компании SimPlan создали модель угольного порта с использованием различных методов имитационного моделирования. Они выбрали ПО AnyLogic, так как оно поддерживает многоподходное моделирования, а также предоставляет разработчикам специализированные отраслевые библиотеки.
Одна из этих библиотек, Железнодорожная библиотека AnyLogic, позволяет легко моделировать и визуализировать крупные и сложноорганизованные железнодорожные сортировочные станции и перевозки. Разработчики использовали эту библиотеку для создания модели сортировочной станции порта и площадок разгрузки с вагоноопрокидывателями. Кроме того, для моделирования угольного конвейера инженеры использовали элементы Библиотеки моделирования потоков, позволяющей отражать в моделях перевозки насыпных и наливных грузов. Наконец, для моделирования укладчиков-заборщиков и судовых погрузчиков разработчики задействовали возможности агентного моделирования AnyLogic.
В своей модели инженеры SimPlan отразили все процессы, осуществляемые в порту, от доставки угля до погрузки на суда:
- уголь доставляется с разных месторождений (каждая марка угля доставляется в отдельном вагоне) и выгружается на конвейеры опрокидывателями;
- укладчики-заборщики складывают каждую марку угля с конвейеров в отдельные штабеля в зоне хранения;
- после того, как судно причалило, укладчик-заборщик погружает уголь из зоны хранения на конвейеры к судам;
- судовые погрузчики загружают уголь в люки судов (для разных марок угля в судах предусмотрены разные люки и последовательность загрузки определена заранее);
- после окончания погрузки и оформления документов суда покидают зону порта.
Для определения расположения и характеристик зоны хранения угля в модели разработчики использовали систему управления запасами. С помощью имитационного моделирования они разработали алгоритм, позволяющий повысить вместимость и пропускную способность зоны хранения. Основная стратегия заключалась в создании как можно больших штабелей каждой марки угля.
Результат
В разработанной имитационной модели инженеры отразили все операции в угольном порту. Созданный SimPlan инструмент поддержки принятия решений помог руководству компании определить максимальную пропускную способность объекта в его текущем состоянии.
Анализ, проведенный с помощью имитационной модели и инструмента поддержки принятия решений, позволил компании разработать стратегию увеличения пропускной способности порта. В результате были запланированы следующие изменения:
- расположить штабели наиболее востребованных марок угля в зоне доступа одновременно для нескольких укладчиков-заборщиков;
- расположить штабели таким образом, чтобы погрузка угля на суда не мешала разгрузке вагонов;
- предварительно сортировать вагоны с углём так, чтобы частично осуществлять прямую погрузку с них на суда и тем самым освободить больше места в зоне хранения.
Опираясь на результаты работы имитационной модели в составе инструмента поддержки принятия решений, руководство также разработало стратегию расширения порта для достижения целевой пропускной способности. В соответствии с выбранной стратегией порт запланировал построить новую станцию опрокидывания вагонов небольшой вместимости и новую зону хранения.
Этот проект показал эффективность использования моделей AnyLogic для улучшения работы и пропускной способности таких объектов, как порты. В дальнейшем модель можно перенастроить для моделирования аналогичных площадок с другой планировкой.