Système de planification et de gestion du chantier de conteneurs basée sur la Simulation en AnyLogic

Problème

Le volume du trafic de fret dans les ports russes a quadruplé entre 2000 et 2016. La croissance du trafic de fret a entraîné la nécessité de construire de nouveaux terminaux modernes. Un autre défi, à cet égard, était le choix entre la création de nouveaux terminaux et la modernisation des terminaux existants. Ce choix dépendrait en grande partie de la qualité des solutions de préconception, ce qui permettrait également de réduire les coûts de conception des installations et d’éviter des coûts matériels importants pour la suite des opérations.

La société de gestion du Port Maritime de Novorossiysk prévoyait d’agrandir le terminal de négoce existant, de manière à ce que sa capacité passe à 1,2 million de tonnes par an à l’avenir. Pour la mise en œuvre du projet, la société de gestion a retenu les services d'une société d'ingénierie, Morstroytechnologiya, pour élaborer une planification de fonctionnement de chantier de conteneurs maritimes.

Modèle de simulation pour la planification de chantiers de conteneurs maritimes (cliquez pour agrandir)

Lors de l'élaboration des modèles de simulation du terminal de conteneurs, il est nécessaire de déterminer les caractéristiques techniques requises du terminal de fret, y compris la capacité et le débit des entrepôts et des fronts de chargement, ainsi que les caractéristiques spécifiques du terminal (par exemple, le nombre moyen de niveaux de stockage pour un terminal à conteneurs). Ces paramètres sont déterminés en fonction du volume et de la structure annuelle du trafic de fret.

Auparavant, les méthodes analytiques étaient utilisées au stade de la planification des terminaux à conteneurs maritimes, mais ces méthodes présentent des limites importantes. Premièrement, ils englobent uniquement les distributions de probabilité de base et définissent uniquement des indicateurs moyens à la sortie. Les distributions de probabilité n'incluent pas l'option de travailler avec le calendrier d'arrivée des navires et ne permettent pas de prendre en compte des facteurs aléatoires tels que la défaillance de l'équipement, la violation locale du calendrier d'arrivée des navires, les retards dans les délais et les mauvaises conditions météorologiques. Deuxièmement, ils ne proposent pas d’outil permettant d’évaluer la répartition des ressources entre les opérations de transport et, par conséquent, de déterminer le nombre optimal de véhicules. Ainsi, les irrégularités dans le calendrier d’arrivée des navires, le volume et les quantités des envois entraînent une répartition inégale de la cargaison à l’intérieur de l’entrepôt. Si les entrepôts sont pleins, la durée globale de la collecte des marchandises augmente car ceci impose des exigences supplémentaires en matière de transport et de logistique à l'intérieur du terminal.

La modélisation par simulation de terminaux à conteneurs permet aux utilisateurs de prendre en compte ces lacunes et d'effectuer des calculs plus précis et plus réalistes. Par conséquent, pour créer un modèle de simulation de terminal à conteneurs, Morstroytechnologiya a demandé conseil à des consultants.

Tout d'abord, les consultants devaient coordonner le service du trafic de fret de haute qualité avec une utilisation efficace des capacités des terminaux. Pour ce faire, ils devaient:

• Déterminer les caractéristiques techniques des objets à l'intérieur du terminal.
• Déterminer la logistique locale optimale au sein du terminal.
• Inclure dans le modèle la structure et le contenu du trafic de fret.
• Vérifier l'efficacité des solutions proposées.

À ces fins, ils ont appliqué la modélisation par simulation AnyLogic.

Solution

Lors de la création du modèle de simulation du port de conteneur, les éléments structurels suivants du terminal ont été spécifiés:

• Front de fret maritime (MGF)
• Front de fret ferroviaire (ZHF)
• Front de véhicule automobile (AGF)
• Entrepôt
• Ports d'entrée
• Zone de buffers (ZHF)

Les consultants ont défini les paramètres suivants pour le modèle:

• Les horaires pour les mouvements de véhicules externes sur les fronts de chargement.
• La structure du trafic de conteneurs sur les lignes de navigation, divisée en importations / exportations et par type de conteneurs.
• Les paramètres logistiques à l’intérieur du port - le modèle leur permettait de spécifier les longueurs de files d'attente autorisées et de prendre en compte diverses configurations d'entrepôt, la quantité d'équipement de stockage, l'intensité du travail, la surface de stockage et la hauteur.

La simulation du terminal de conteneurs dans l'environnement AnyLogic présentait un autre avantage, à savoir l'option supplémentaire de saisir des données à l'aide de tableaux MS Excel (Access). Cela leur a permis de travailler non seulement avec des paramètres numériques simples (vitesse de déplacement des véhicules), mais également avec des structures de données complexes (calendrier d’arrivée des navires, répartition du volume de fret).

En travaillant avec le modèle de planification du chantier de conteneurs maritime, les spécialistes ont pu observer un changement dans un certain nombre de paramètres dynamiques:

• volume du trafic de fret exporté et importé
• niveaux de stockage des conteneurs
• durée du séjour de transport au terminal
• degré d'utilisation d'équipements technologiques
• temps d'attente du service de transport sur la ligne principale
• longueurs des files d'attente pour le transport principal et interne au port

Les résultats de la simulation ont été présentés sous trois formats : graphique, texte et diagramme, ce qui était un autre avantage. L'utilisation de diagrammes temporels et d'histogrammes a permis de mieux visualiser les résultats. Les résultats peuvent également être enregistrés dans des fichiers externes.

Paramètres du modèle de simulation du terminal de conteneurs
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Résultats du modèle de simulation du terminal de conteneurs
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Résultats

Après avoir exécuté le modèle et observé une série d’expériences, les spécialistes ont réussi à:

• Détecter et identifier les défauts de l’agencement actuel du terminal (en particulier, l’effet de conteneur « immergé » dans un stockage à plusieurs niveaux).
• Proposer les algorithmes permettant d'éliminer ces inconvénients (par exemple, la hauteur de stockage optimale pour différents systèmes de stockage).
• Clarifier certains paramètres techniques du terminal.
• Obtenir un aperçu du comportement du processus lors de changements aléatoires et non aléatoires du trafic de marchandises.

Une simulation qui agit comme un simulateur du port de conteneurs et qui correspond au mieux aux processus réels permet aux utilisateurs de prendre des décisions éclairées concernant le placement des objets internes dans le terminal. L'exécution d'un modèle les aide à choisir la configuration la plus optimale, ce qui augmentera considérablement la capacité de passage du terminal et, par conséquent, entraînera une augmentation du chiffre d'affaires et une amélioration de la qualité du service.

Puisque la simulation de terminaux de conteneurs a répondu aux attentes du client et a permis de résoudre un certain nombre de tâches d'optimisation des installations, les spécialistes de Morstroytekhnologiya ont décidé de concevoir un modèle universel du terminal maritime. Il peut être utilisé comme une base technologique pour créer des simulations d’autres types de terminaux (liquides, en vrac, etc.). La structure et le degré de détail peuvent varier en fonction des besoins d'un projet particulier.