Обзор
TranSystems – строительно-инжиниринговая компания с более чем 25-летним опытом моделирования в транспортном секторе. Компания занимается проектированием железных дорог, аэропортов, морских портов, транспортных магистралей, наладкой цепей транзитных поставок, автоматизацией промышленных объектов и даже организацией быстрого сервисного обслуживания в ресторанах и больницах.
За годы работы в TranSystems разработали программные средства, которые успешно применяются специалистами компании при выполнении многих проектов. Но иногда, особенно в случаях, когда требуется провести моделирование процессов и транспортных систем, предусматривающих несколько способов реализации, стандартные отраслевые инструменты неприменимы. Для таких сложных проектов компания TranSystems использует AnyLogic.
Проектирование крупных транспортных объектов, таких как аэропорты, порты или железнодорожные пути, требует большого объема работы по планированию на различных стадиях. Подобные проекты характерны большим масштабом, долгосрочностью и, как правило, затрагивают интересы множества сторон, которые стремятся достигнуть лучшего соотношения цены и качества. При этом важно заручиться поддержкой и сотрудничеством всех этих сторон. Мультимодальные системы позволяют удовлетворить требования всех заинтересованных участников. Эти системы способны объединять все элементы, необходимые для построения реалистичных моделей: поезда, автомобили, автобусы, пешеходов и т.д.
В архитектурной практике каждый вопрос представляется на рассмотрение и согласование, что требует моделирования большого количества разнонаправленных задач в сжатые сроки. В таких случаях компания моделирует системы с помощью AnyLogic, поскольку созданные динамические модели позволяют сравнительно быстро провести подробный анализ любой системы. Вместе с тем AnyLogic обладает инструментами визуализации данных, помогающими доступно объяснять результаты и делиться ими.
Задача № 1
Объединенный пункт проката автомобилей: проектирование и определение оптимальных габаритов объекта
Объединенные пункты проката автомобилей представляют собой гигантские комплексы, интегрирующие все операции нескольких агентств по аренде автомобилей, обслуживающих аэропорт. В крупных аэропортах все чаще строят такие пункты. Компания TranSystems участвовала в проектировании таких пунктов в аэропортах Чикаго, Лос-Анджелеса, Сан-Антонио и Феникса (города США). Объединенные пункты проката автомобилей – это не просто парковки, а сложные динамические системы, в рамках которых работают различные компании и существуют пики спроса. Крупные компании обмениваются автомобилями со своими суббрендами, обеспечивая разнообразие автопарков и извлекая максимальную прибыль из принадлежащих им автомобилей. Объединенные пункты проката автомобилей также оснащены заправками, мойками и ремонтными мастерскими. Каждый пункт обладает уникальными требованиями, зависящими от того, когда наиболее загружен аэропорт. При планировании работы пунктов проката необходимо учитывать все эти факторы, чтобы определить, сколько потребуется места и автомобилей.
Проблема: определение оптимальных габаритов объекта
Пункты проката должны планировать работу на время всех крупных мероприятий, а также учитывать сезонные особенности, например, массовые летние мероприятия или футбольные матчи. Такие события могут нарушить работу пунктов проката, потому что во время них резко возрастает потребность в автомобилях на очень короткий период времени. Поэтому при планировании консультантам необходимо удостовериться, что пункт проката сможет без труда удовлетворить эти пики спроса. Также объединенные пункты проката автомобилей должны обеспечить своим клиентам доступ к автобусам до терминала и / или возможность перемещаться между этажами. Все эти требования должны выполняться, чтобы в конечном итоге пункт соответствовал установленным аэропортом стандартам по оперативности получения автомобилей клиентами.
Некоторые объединенные пункты проката автомобилей могут занимать четыре этажа, что может стать проблемой для работающих там агентств. Для поддержания продуктивной работы им следует избегать неоправданных перегонов автомобилей персоналом. Такие ситуации приводят к нерациональному использованию ресурсов.
Агентства по прокату автомобилей были заинтересованы в определении того, сколько места им достаточно для оптимальной работы в здании. Необходимо было найти баланс между хорошим выбором автомобилей для клиентов и свободным пространством, чтобы справиться с массовым возвратом машин. В связи с этим было важно определить оптимальные габариты пункта проката, чтобы он мог выдерживать максимально возможную нагрузку.
Ранние стадии проектирования
Международный аэропорт Лос-Анджелеса планировал построить четырёхэтажный объединённый пункт проката автомобилей. Рассмотрев различные возможности реализации этого проекта, консультанты пришли к выводу, что для удобного и быстрого перемещения пассажиров необходимо соединить верхний этаж пункта проката с терминалами. Однако пункт должен был открыться до того, как два объекта будут соединены, поэтому в промежуточный период необходимо было поддерживать автобусное сообщение между терминалами и пунктом проката. Руководство аэропорта опасалось, что в часы пик на парковке не будет хватать мест для автобусов и хотело разобраться, как будет работать зона проката автомобилей при различных сценариях. Также нужно было определить, какой вариант сообщения между этажами пункта проката лучше всего подходит для проекта.
Решение
Для решения задач разработчики построили модель в AnyLogic, используя накопленную информацию по закономерности прибытия клиентов для определения оптимального размера пункта проката. Модель отражала работу персонала и оборудования, а результаты моделирования были привязаны ко времени. Также модель измеряла степень задействования персонала и ресурсов. Целью моделирования было определить, целесообразно ли для аэропорта строительство здания и следует ли согласовывать проект.
В готовой модели разработчики могли задать количество парковочных мест, которые каждое агентство выделяет для возврата и для хранения автомобилей. Модель позволяла проверить, сколько места нужно выделить каждому агентству по прокату автомобилей, и определить, как будет работать каждая конкретная конфигурация.
Благодаря визуализации загруженности пункта в течение дня с помощью анимации агентства могли понять, как будет выглядеть их обычный день, и спланировать работы на площадке.
Также модель предполагала графическое представление результатов расчётов: количество транспортных средств на площадке по часам, загруженность заправочной станции и отсека для мойки автомобилей. Эти данные помогают агентствам определить, хватит ли им места, машин и оборудования, чтобы обеспечить необходимый оборот автомобилей.
Чтобы определить, хватит ли места для автобусов, обслуживающих пункт проката, консультанты создали динамическую модель с использованием Пешеходной библиотеки AnyLogic.
Модель посадки пассажиров в маршрутный автобус
в международном аэропорту Лос-Анжелеса
Эта модель также показывает, как пешеходы используют лифты для перемещения между этажами. В ранних версиях этой модели вместо лифтов использовались эскалаторы, и этот вариант давал хорошие результаты, но стоимость его реализации была очень высока. Кроме того, оказалось, что использование эскалаторов рискованно с точки зрения пожарной безопасности. С помощью модели удалось собрать необходимую статистику по загруженности лифтов и обосновать идею их использования.
Задача №2
Оценка изменений в работе аэропорта La Guardia при добавлении нового рейса в расписание
Аэропорт LaGuardia планировал добавить новый рейс в расписание своего юго-западного терминала. Администрация хотела понять, как введение нового рейса отразится на пропускной способности терминала.
Решение
Чтобы определить масштабы проблемы, разработчики провели предварительный статический анализ на основании данных о том, за какой промежуток времени перед рейсом пассажиры приезжают в аэропорт. Сплошная горизонтальная линия отображает количество мест в зоне ожидания, красные столбцы обозначают количество пассажиров в терминале до введения нового рейса, а дополнительные пассажиры с нового рейса обозначены фиолетовым цветом. В соответствии с графиком, при вылете нового самолета в 5 часов вечера и без того переполненная зона ожидания должна будет принять дополнительную нагрузку, что может привести к серьезным проблемам.
План зоны ожидания вылетов юго-западного терминала
Разработчики использовали Пешеходную библиотеку AnyLogic для создания модели терминала. Базовая модель (без введения нового рейса) отражала работу всего пространства терминала до введения нового рейса. Консультанты использовали её, чтобы проверить, как далеко от указанного выхода придется ожидать своего рейса пассажирам.
Для настройки модели разработчики использовали таблицы предпочтений пассажиров по зонам ожидания.
Модель показала, насколько далеко от своих выходов на посадку придется ждать пассажирам. По результатам моделирования базового сценария выяснилось, что по сравнению с данными статического анализа максимальная загруженность на самом деле будет ниже. Это связано с тем, что за 30 минут до вылета пассажиры начинают выстраиваться в очередь на посадку. Модель также продемонстрировала, где именно люди будут ждать вылета. Эти результаты позволили убедиться, что в этих условиях терминал не перегружен и ситуация стабильна.
Во второй половине дня зал ожидания более загружен. Пассажиры ждут вылета не у своих выходов на посадку, как в базовом сценарии, а рассредоточиваются по всем зонам зала ожидания. Введение нового рейса во время часа пик чрезвычайно перегрузило бы некоторые зоны. Имитационное моделирование на этом этапе позволило оценить работу терминала и показать, как на находящихся в нем пассажиров повлияет добавление нового рейса, в том числе насколько далеко от своих выходов на посадку им придется ждать вылета.
Результат
Проектирование крупных объектов транспортной инфраструктуры требует тщательного рассмотрения и согласования каждой детали. Это означает, что в таких проектах нужно принимать очень много решений. Первоначальные проекты инженеров обычно предоставляют вариантные решения и функциональную структуру. Они учитывают физические требования и стандарты, но предсказать, позволят ли они достигнуть коммерческих и эксплуатационных целей, очень сложно. В этом случае модели, построенные в AnyLogic, помогают быстрее принимать решения и значительно улучшают понимание задач, с которыми сталкиваются инженеры при проектировании крупных объектов транспортной инфраструктуры.
Посмотрите выступление Бет К. Кулик на конференции AnyLogic или скачайте PDF-презентацию (на английском языке).
