Обзор
Международный аэропорт Монреаля — один из важнейших аэропортов в Северной Америке. Он занимает 11-е место по общему количеству пассажиров. В 2019 году аэропорт посетили 20,3 млн пассажиров (на 38% больше по сравнению с 2014–2019 годами) по 148 прямым направлениям, из них 89 международных.
Однако с 2020 года глобальная пандемия сильно повлияла на перелеты и аэропорты по всему миру, включая международный аэропорт Монреаля. Теперь, когда пандемия идет на убыль, пассажиропоток увеличивается, и в ближайшие несколько лет рост может вернуться к норме в 4% или более.
Чтобы оптимизировать процессы, аэропорт Монреаля пригласил канадскую консалтинговую компанию GSS для работы над умной системой обработки багажа (Baggage Handling System, BHS). GSS занимается, в первую очередь, аэропортами, аэрокосмической и энергетической промышленностью, здравоохранением и медико-биологическими исследованиями, а также цепочками поставок.
Проблема
Когда пассажир сдает багаж на стойке регистрации, его чемоданы нужно перевезти до багажного отделения самолета. Для этого необходима система обработки багажа, состоящая из взаимосвязанных конвейеров, сортировочного оборудования, компонентов автоматизации и станций. BHS перевозит и обрабатывает багаж от зоны поступления багажа к нескольким пунктам назначения.
Система обработки багажа — это замкнутая сложная система с тысячами взаимосвязанных элементов. Её сложность обусловлена несколькими факторами. Во-первых, пустые и загруженные лотки перемещаются по конвейерам, а чемоданы — по ленточным конвейерам. Затем их необходимо синхронизировать, чтобы загружать чемоданы на лотки и выгружать их из лотков. Во-вторых, у системы есть несколько зон поступления багажа и пунктов назначения.
Наконец, у системы высокая пропускная способность и изменчивость. Второе может быть обусловлено внешними и внутренними факторами. Например, может варьироваться время обработки багажа на станциях или количество багажа, поступающего в систему.
Проблемы в системе обработки багажа относятся к операционной деятельности и бизнесу. Операционные проблемы включают периоды пиковой загрузки аэропорта, например, в разные интервалы дня. Проблемы, связанные с бизнесом, — задержку рейсов, влияющую на пиковые часы, обслуживание пассажиров у стоек регистрации, а также ограниченное использование оборудования для досмотра и обработки багажа.
Решение
Традиционно в системе обработки багажа используются локальные переменные, такие как количество лотков и количество чемоданов в сегменте. В зависимости от этих переменных в системе принимаются решения. Подход к автоматизации управления — высокоуровневый контроль (High-Level Control, HLC) — использует системное мышление для принятия заблаговременных решений с учетом множества условий. Среди них — новое место назначения для лотка на основе новой информации о спросе, изменение доступности лотков на станциях и сокращение режимов обслуживания.
GSS построила модель системы обработки багажа и протестировала тысячи сценариев «что, если». Это позволило разработать надежную логику и интегрировать принципы бережливого производства и гибкости в процесс проектирования, чтобы упростить эту логику.
Анализ сценариев в сочетании с многокритериальным алгоритмом оптимизации привел к сводному набору правил. Они могут меняться со временем, например при смене сезонов, и с наступлением непредвиденных событий, таких как забастовки сотрудников.
Система обработки багажа — это очень сложная система, поэтому моделирование и проведение имитационных экспериментов будут ключевыми и фундаментальными инструментами для принятия решений в системе высокоуровневого контроля.
GSS выбрала AnyLogic для запуска имитационной модели, поскольку система HLC требовала динамической архитектуры и очень гибкого программного обеспечения. Во время запуска модели необходимо было принять миллионы решений и управлять ими с помощью агентного моделирования. AnyLogic оказался наилучшим вариантом, потому что сочетает в себе гибкость, надежную систему и агентный подход.
Для точного представления реальной работы моделируемой системы компания GSS разработала свою библиотеку с элементами системы обработки багажа. GSS использовала ее вместе с элементами из встроенных библиотек моделирования процессов и производственных систем AnyLogic. Возможность интеграции системы с внешними источниками данных, такими как файлы TXT, CSV, Excel и базы данных, также была очень важным критерием при выборе AnyLogic.
Результаты
Компания GSS успешно внедрила стратегию высокоуровневого управления, а также разработала для аэропорта Монреаля стабильную модель с гибкой архитектурой. В результате была смоделирована система обработки багажа (BHS) с более чем 1000 конвейерами и 100 пунктами, где принимались решения относительно перемещения багажа. В результате ежедневно система принимала более 2,8 миллиона решений.
ПО для имитационного моделирования AnyLogic обладает рядом преимуществ и позволяет:
- быстро принимать решения для организации процессов и планирования;
- выявлять и информировать об узких местах;
- принимать решения о расширении инфраструктуры, например, добавлении линий, оборудования и т. д.;
- повышать уровень обслуживания в аэропорту и у авиакомпаний, что ведет к большей удовлетворенности пассажиров;
- планировать работу в случае непредвиденных обстоятельств;.
- показывать повышение эффективности.
В результате разработки модели аэропорт Монреаля и компания GSS постепенно двигались к достижению реальной целевой пропускной способности. В будущем планируется использовать цифрового двойника для поддержки работы аэропорта в режиме реального времени. В данном случае цифровой двойник представляет собой двустороннюю связь между моделью и BHS.
Проект представили Альваро Хил и Отман Дайи из отдела технологий прогнозирования GSS на конференции AnyLogic 2021.
Презентация доступна в формате PDF.
