Simulering af pramtransportsystemer

Pramtransport tegner sig for mere end 35 milliarder dollars af USA’s BNP og tegner sig for mere end 300.000 job i den amerikanske økonomi. Den økonomiske aktivitet inden for pramtransportlogistik forventes at vokse . Dette skyldes flere væsentlige fordele ved pramtransport:

Reduktion af trængsel , fjernelse af trafik fra vej- og jernbanesystemer
Omkostningseffektiv ; billig transportform især for bulkmateriale
Brændstofeffektivitet og mere miljøvenlig
Højere sikkerhed (f.eks. lavere dødelighed sammenlignet med andre transportformer)

I denne artikel forklarer jeg, hvordan simulering kan bruges til at forbedre økonomiske resultater af pramtransportsystemer. Jeg fremhæver kommercielle og open source-værktøjer og diskuterer et skræddersyet pramtransportsimuleringsprojekt, som jeg udviklede tidligere.

Karakteristika og fordele ved pramtransportsystemer

Pramtransporter foregår på flodsystemer og består primært af en slæbebåd og flere pramme , der transporteres af båden. Både og pramme transporteres mellem laste- og lossestationer. Der kan også være distributionspunkter , hvor bådene fx udveksler pramme, slås sammen i større grupper eller opdeles i for at adskille mindre pramgrupper. Nedenfor er et øjebliksbillede fra Google Maps, taget fra Ohio-floden, USA. I USA bruges pramtransporter primært i Louisiana, Texas, Kentucky, Florida og New York. For eksempel ved Mississippi-floden. Men også i Europa spiller pramtransporter en vigtig logistikrolle i industrien. For eksempel ved Rhinen i Tyskland.

Pramtransporter bruges primært til at lette omkostningseffektiv transport af bulklaster, såsom korn, kul, cement, malm, skrot og så videre. Ifølge US National Waterways Foundation svarer 15 pramme til 216 jernbanevogne eller 1.050 store semi-traktor trailere .

Simulering af pramtransporter for omkostningsbesparelser

Den store udfordring ved pramtransportsystemer er at beslutte om mængden og placeringen af distributionspunkter, og at beslutte en optimal mængde af slæbebåde og pramme. Investeringsbehovet for en pram ligger inden for intervallet $200.000 til $400.000 , hvor prisen på en slæbebåd er meget højere end dette. På grund af de store transportmængder af bulkmateriale er den egentlige udfordring at sikre, at der er nok tomme pramme til rådighed til læsseoperationer ved læssesteder, og at de leveres til lossesteder med fastlagte leveringstider.

Kort sagt er de vigtigste optimeringshåndtag til pramtransport:

Fordelingspunkter med hensyn til mængde, kapacitet og lokationer. Hvert ladested kommer sammen med faste opsætningsomkostninger og årlige driftsudgifter. Fordelen ved distributionspunkter er f.eks., at mindre pramgrupper kan konsolideres til større grupper, hvorved slæbebådsudnyttelse og gennemstrømning pr. slæbebåd øges.
Mængde slæbebåde. Jo højere mængden af slæbebåde er, jo højere er den mulige forsendelsesfrekvens. Jo færre både, jo højere er den gennemsnitlige mængde af prammetransporter pr. slæbebåd.
Mængde af pramme. Jo flere tomme pramme i systemet, jo nemmere er det at sikre, at der er en tilstrækkelig mængde tomme pramme til rådighed på de forskellige læssesteder.
Send politikker og strategier, der beslutter jobtildelinger, og tildel slæbebåde til pramme og deres destinationer.
Rutestrategier beslutter om ruter for pramgruppe gennem distributionspunkter, hvilke pramgrupper der skal opdeles, omgrupperes eller slås sammen.

En dynamisk simuleringsmodel for diskret hændelse kan inkorporere alle disse optimeringshåndtag , mens de korrekt afspejler systemadfærd og dynamik – såsom f.eks. læsse- og produktionsplaner for læssepunkter og ordreleveringsplaner og efterspørgselsmønstre for aflæsningsstationer og materialestrømme.

Simuleringsværktøjer til pramtransportsystemer

Der er mange værktøjer, der kan bruges til simuleringsmodellering af pramtransportsystemer. Et populært kommercielt værktøj med en bred brugergruppe er AnyLogic . AnyLogic har dog ikke et specifikt simuleringsbibliotek for pramtransport. Det er muligt at modellere brugerdefinerede biblioteker med AnyLogic, og ved at bruge denne tilgang er det muligt at implementere et brugerdefineret bibliotek for pramtransport. Dette bibliotek kan derefter anvendes på specifikke pramtransportsystemer.

Det samme er dog også muligt med gratis værktøjer . For eksempel SimPy og salabim i Python eller JaamSim . JaamSim har en træk-og-grop-værktøjskassemodelleringsramme med køer, routings, hændelseshåndtering og så videre. Ved at bruge denne tilgang er det muligt at implementere en pramtransportprocessimulering uden nogen kodning. Brug af SimPy eller salabim kræver på den anden side programmering og objektorienteret programmeringserfaring i Python. Dette gør disse værktøjer mere komplekse, men også mere omfattende og fleksible.

Eksempel på casestudie i SimPy

Jeg har udviklet en simuleringsmodel for pramtransport i SimPy . Den er tilgængelig i SCDA-butikken. Du kan finde en detaljeret beskrivelse via linket nedenfor.

Link : Pramtransport simuleringsmodel i SimPy

Simuleringsmodellen implementerer et Mississippi River casestudie, hvor pramme transporteres fra en ladestation til en lossestation . Både læsse- og aflæsningsstationer fungerer med definerede behandlingshastigheder og varigheder. Simuleringsmodellen sporer bådes og prammes position på floden og rapporterer den gennemstrømning , der opretholdes ved læsse- og lossestationer, samt den samlede pramudnyttelse. Graferne nedenfor opsummerer en simulation, der løber ud af mange, som jeg udførte som en del af en følsomhedsanalyse. Følsomhedsanalysen kørte flodsimuleringen med en varierende mængde slæbebåde og pramme.

Farveforklaringen viser slæbebådens ID- numre, dvs. rød er slæbebåd med ID #3.

Afsluttende bemærkninger og relateret indhold

I denne artikel introducerede jeg pramtransportsystemer og fremhævede deres egenskaber og fordele for den amerikanske og globale økonomi. Simulering er et nyttigt værktøj, der kan forbedre den økonomiske effektivitet af pramtransportsystemer. En simuleringsmodel kan korrekt afspejle det overordnede flodsystem og pramtransportsystem og kan teste og sammenligne forskellige pramrute- og afsendelsesstrategier, samt sammenligne den overordnede systemydelse med varierende pram- og slæbebådskapacitet.

Her er nogle relaterede SCDA-artikler, der kan være interessante for dig, hvis du er interesseret i at lære mere om fordelene ved industrielle logistiksimuleringer: