Проблема
«РУСКОН» – одна из крупнейших компаний России в сфере внешнеторговых контейнерных перевозок. Компания обратилась к консультантам из Dilibrium, чтобы найти оптимальное решение для модернизации одного из своих объектов – контейнерного ж/д терминала. Задача состояла в определении максимальной пропускной способности контейнерного терминала, а также отдельных его составляющих, таких как:
- перегрузочная техника;
- железнодорожная инфраструктура;
- контейнерная площадка.
Кратко об объекте оптимизации:
- Контейнерный ж/д терминал имеет железнодорожную инфраструктуру общей протяжённостью порядка 3 000 м и собственный парк маневровых локомотивов.
- Склад временного хранения занимает площадь более 22 000 м².
- На территории терминала есть открытая площадка вместимостью 2 500 TEU для складирования и хранения крупнотоннажных контейнеров, с возможностью размещения 20-ти и 40-ка футовых контейнеров в зоне таможенного контроля и на складе временного хранения.
- Контейнерный терминал имеет возможности по обработке (приём/отправка, погрузка/выгрузка) фитинговых платформ, универсальных платформ, крытых вагонов, полувагонов и т. д.
- Терминал эксплуатирует два козловых крана, вилочные погрузчики, собственный парк автомобильных тягачей и другую вспомогательную технику.
Для поиска оптимального варианта модернизации объекта консультанты решили смоделировать несколько различных сценариев развития терминала.
Решение
Было принято решение разработать цифрового двойника терминала в виде имитационной модели в среде AnyLogic с высоким уровнем соответствия реальному физическому объекту, где расхождение между результатами виртуальной эксплуатации и фактическими данными было бы в пределах 5%. Цифровой двойник позволяет достичь высокой точности моделирования и учесть большое количество параметров, нелинейные, неочевидные или неизвестные зависимости и причинно-следственные связи.
Кроме точности, технология имитационного моделирования, в отличие от аналитического, позволяет разворачивать процессы во времени, например, ускоряя их: за несколько минут можно смоделировать несколько месяцев или лет и провести множество экспериментов.
Точкой входа модели стал приход составов с гружеными контейнерами на сортировочную станцию РЖД, после чего с учетом расписания движения транзитных поездов производились манёвровые работы по перемещению вагонов на ж/д пути объекта заказчика. Точка выхода – уход составов с порожними контейнерами из сортировочной станции РЖД.
Внутри границ проекта моделировались все основные процессы ж/д терминала:
- внутренняя и примыкающая ж/д логистика;
- автоперевозки гружёных и порожних контейнеров;
- складская логистика;
- таможенное оформление.
Модель ж/д контейнерного терминала
Благодаря возможностям среды AnyLogic в модель была добавлена 2D- и 3D-анимация. Она позволяла приближать определенные участки модели или наблюдать работу отдельных её компонентов, что помогало визуально контролировать ход процессов на каждом участке.
С помощью цветовой анимации обозначался различный статус контейнеров:
- красные контейнеры – не прошедшие таможенную очистку;
- зеленые – растаможенные и готовые на отгрузку;
- желтые – порожние.
Кроме того, консультанты разработали систему «виртуальных датчиков», с помощью которых был организован процесс сбора данных с цифрового двойника. Операционные данные обновлялись в режиме реального времени. Они позволяли следить за текущими показателями терминала, а также осуществлять калибровку модели. Именно благодаря такой скрупулёзной работе над сбором данных удалось добиться высокой степени соответствия цифрового двойника терминала реальному объекту.
После создания и калибровки цифрового двойника была определена максимальная пропускная способность терминала, а показатели сравнили с данными из аналитической модели. При сравнении показателей работы моделей терминала с режимом «как есть» точность аналитической модели составила 72%, а с имитационной – 96%.
Имитационная модель контейнерного ж/д терминала
Также были проведены виртуальные испытания работы основного перегрузочного механизма терминала – портального крана: с различной длительностью для каждой крановой операции в трех-осевом передвижении основы и спредера. Таким образом были выявлены узкие места в работе крана и были предложены варианты оптимизации его работы, подкрепленные данными экспериментов.
В AnyLogic за моделирование погрузочно-разгрузочных работ отвечает специализированная Библиотека производственных систем. Она позволяет создавать точные модели транспортровки грузов на складах и предприятиях, в портах и треминалах, проще управлять материальными потоками и выявлять узкие места в технологических процессах.
Другая группа экспериментов касалась моделирования работы терминала при различной организации внутренней логистики. Показатели эффективности работы терминала, отображаемые в модели, позволили проанализировать значения выходных параметров при различной настройке экспериментов. В результате моделирования были разработаны рекомендации по модернизации инфраструктуры и реорганизации бизнес-процессов терминала, также основанные на данных моделирования.
Результат
После проведения необходимых экспериментов и получения выходных данных инженеры выявили узкие места в работе и оптимальные сценарии модернизации. Консультанты определили, что при имеющихся мощностях и оптимизации определенных операций пропускную способность терминала можно повысить на 57%.
Подробнее о проекте – в видеопрезентации от компании Dilibrium.
