Simulação de transporte de barcaças

O transporte de barcaças é responsável por mais de US$ 35 bilhões do PIB dos EUA e por mais de 300.000 empregos na economia dos EUA. A atividade econômica na logística de transporte de barcaças está prevista para crescer . Isso se deve a várias vantagens significativas do transporte por barcaça:

Redução do congestionamento , tirando o tráfego dos sistemas rodoviário e ferroviário
Custo eficiente ; modo de transporte barato especialmente para material a granel
Eficiência de combustível e mais amigo do ambiente
Maior segurança (por exemplo, menor mortalidade em comparação com outros modos de transporte)

Neste artigo explico como a simulação pode ser utilizada para melhorar os resultados econômicos dos sistemas de transporte por barcaças. Destaco ferramentas comerciais e de código aberto e discuto um projeto personalizado de simulação de transporte de barcaças que desenvolvi no passado.

Características e benefícios dos sistemas de transporte por barcaças

Os transportes por barcaças ocorrem em sistemas fluviais e consistem principalmente em um rebocador e várias barcaças sendo transportadas pelo barco. Barcos e barcaças são transportados entre as estações de carga e descarga. Também pode haver pontos de distribuição , onde os barcos, por exemplo, barcaças de troca, são mesclados em grupos maiores ou divididos para separar grupos de barcaças menores. Abaixo está um instantâneo do Google Maps, tirado do rio Ohio, EUA. Nos EUA, os transportes de barcaças são usados principalmente na Louisiana, Texas, Kentucky, Flórida e Nova York. Por exemplo, no rio Mississippi. Mas também na Europa os transportes por barcaças desempenham um importante papel logístico na indústria. Por exemplo, no Reno, na Alemanha.

Os transportes por barcaças são usados principalmente para facilitar o transporte econômico de cargas a granel, como grãos, carvão, cimento, minérios, sucata e assim por diante. De acordo com a Fundação Nacional de Hidrovias dos EUA , 15 barcaças equivalem a 216 vagões ferroviários ou 1.050 semirreboques grandes.

Simulação de transportes de barcaças para redução de custos

O grande desafio dos sistemas de transporte por barcaças é decidir sobre a quantidade e localização dos pontos de distribuição, e decidir sobre a quantidade ideal de rebocadores e barcaças. A necessidade de investimento para uma barcaça está na faixa de US$ 200.000 a US$ 400.000 , sendo que o preço de um rebocador é muito maior do que isso. Devido aos grandes volumes de transporte de material a granel, o verdadeiro desafio é garantir que barcaças vazias suficientes estejam disponíveis para operações de carregamento nos pontos de carregamento e que sejam entregues nos pontos de descarga com prazos de entrega programados.

Em suma, as principais alavancas de otimização para as operações de transporte de barcaças são:

Pontos de distribuição no que diz respeito à quantidade, capacidade e localizações. Cada ponto de carregamento vem com custos fixos de configuração e despesas operacionais anuais. A vantagem dos pontos de distribuição é, por exemplo, que grupos de barcaças menores podem ser consolidados em grupos maiores, aumentando assim a utilização do rebocador e o rendimento por rebocador.
Quantidade de rebocadores. Quanto maior a quantidade de rebocadores, maior a frequência de embarque possível. Quanto menos barcos, maior a quantidade média de transportadores de barcaças por rebocador.
Quantidade de barcaças. Quanto mais barcaças vazias houver no sistema, mais fácil será garantir que uma quantidade suficiente de barcaças vazias esteja disponível nos vários pontos de carregamento.
Políticas e estratégias de despacho que decidem sobre atribuições de tarefas e designam rebocadores para barcaças e seus destinos.
As estratégias de roteamento decidem sobre os roteamentos de grupos de barcaças por meio de pontos de distribuição, quais grupos de barcaças devem ser divididos, reagrupados ou mesclados.

Um modelo dinâmico de simulação de eventos discretos pode incorporar todas essas alavancas de otimização , refletindo corretamente os comportamentos e a dinâmica do sistema – como, por exemplo, cronogramas de carregamento e produção para pontos de carregamento e cronogramas de entrega de pedidos e padrões de demanda para estações de descarregamento e fluxos de materiais.

Ferramentas de simulação para sistemas de transporte de barcaças

Existem muitas ferramentas que podem ser usadas para modelagem de simulação de sistemas de transporte de barcaças. Uma ferramenta comercial popular com um amplo grupo de usuários é o AnyLogic . No entanto, AnyLogic não possui uma biblioteca específica de simulação de transporte de barcaças. É possível modelar bibliotecas personalizadas com AnyLogic e, usando essa abordagem, é possível implementar uma biblioteca personalizada de simulação de transporte de barcaças. Esta biblioteca pode então ser aplicada em sistemas específicos de transporte de barcaças.

O mesmo, porém, também é possível com ferramentas gratuitas . Por exemplo SimPy e salabim em Python, ou JaamSim . O JaamSim possui uma estrutura de modelagem de caixa de ferramentas de arrastar e agrupar com filas, roteamentos, manipulação de eventos e assim por diante. Usando esta abordagem é possível implementar uma simulação do processo de transporte de barcaças sem qualquer codificação. Usar SimPy ou salabim , por outro lado, requer experiência em programação e programação orientada a objetos em Python. Isso torna essas ferramentas mais complexas, mas também mais abrangentes e flexíveis.

Exemplo de aplicação de estudo de caso em SimPy

Desenvolvi um modelo de simulação de transporte de barcaças no SimPy . Está disponível na loja SCDA. Você pode encontrar uma descrição detalhada através do link abaixo.

Link : Modelo de simulação de transporte de barcaças no SimPy

O modelo de simulação implementa um estudo de caso do rio Mississippi, no qual as barcaças são transportadas de uma estação de carregamento para uma estação de descarga. A operação das estações de carga e descarga opera com velocidades e durações de processamento definidas. O modelo de simulação rastreia a posição de barcos e barcaças no rio e relata o fluxo mantido nas estações de carga e descarga, bem como a utilização geral das barcaças. Os gráficos abaixo resumem uma simulação entre muitas que conduzi como parte de uma análise de sensibilidade. A análise de sensibilidade executou a simulação do rio com uma quantidade variável de rebocadores e barcaças.

A legenda da cor mostra os números de ID do rebocador , ou seja, vermelho é o rebocador com ID #3.

Considerações finais e conteúdo relacionado

Neste artigo, apresentei os sistemas de transporte por barcaça e destaquei suas características e benefícios para a economia dos Estados Unidos e global. A simulação é uma ferramenta útil que pode melhorar a eficiência econômica dos sistemas de transporte por barcaça. Um modelo de simulação pode refletir corretamente o sistema fluvial geral e o sistema de transporte de barcaças, e pode testar e comparar diferentes rotas de barcaças e estratégias de despacho, bem como comparar o desempenho geral do sistema com diferentes capacidades de barcaças e rebocadores.

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