BNSF 철도 회사는 미국에서 가장 큰 화물 철도 네트워크 중 하나이다. 이 회사는 28개 주와 3개의 캐나다 지방에 32,500마일의 트랙을 가지고 있으며 8,000개 이상의 기관차를 보유하고 있다.
BNSF는 농산물, 석탄, 공산품, 모달간 화물 등 다양한 종류의 상품을 배송함으로써 화물 화주와 소비자를 글로벌 시장에서 연결한다. 후자는 BNSF 전체 물량의 약 절반을 차지하며, 이 점유율은 계속 증가하고 있다. 이 회사의 인터모달 허브 네트워크는 시카고의 코르위드, 서던캘리포니아의 호바트, 텍사스 포트워스의 얼라이언스 등 미국의 26개 이상의 시설로 구성되어 있다.
회사의 기존 설비를 확장하고, 모듈 간 부문의 새로운 설비를 개발하려면 대규모 자본 투자가 필요할 것이다. BNSF는 주요 시설의 다양한 용량 확장 옵션을 평가하고 데이터에 근거한 의사결정을 하기 위해 Corwith 및 Hobart 시설의 컨테이너 터미널 시뮬레이션 모델을 개발했다.
연구팀은 애니로직 시뮬레이션 모델링 소프트웨어의 유연성과 자바 기반 아키텍처 때문에 시뮬레이션 모델링에 익숙하지만 자바에 익숙한 직원들이 프로그램 작업 방법을 배울 수 있도록 도왔다.
사례 #1: Corwith Intermodal 터미널 시뮬레이션
문제
코르위트 인터모달 설비의 경우, 증가하는 수요를 따라잡기 위해 연간 리프트 용량을 늘리는 것이 주된 목표였다. 연구팀은 새로운 추적 크레인이 필요하다는 것을 알았지만 동시에 새로운 저장장치도 추가해야 할지 확신할 수 없었다. 사업장과 동네가 육지로 막혀 있어 발 디딜 틈이 없을 정도로 상황도 복잡했다. 이 팀은 다음 중 하나를 수행해야 했다.
- 기존 트랙 사이에 생산 트랙을 추가한 다음 더 큰 크레인 위에 올려 생산 트랙의 밀도를 높인다.
- 시설의 다른 일부 영역을 생산 트랙으로 전환하십시오.
솔루션 및 결과
용량을 확장하는 또 다른 방법은 표준 고무 타이어 갠트리 크레인을 추가하는 것이었다. 이 두루미는 날렵하고 컨테이너 야드를 통해 자유롭게 이동할 수 있다. 그러나 이러한 유형의 크레인을 적용하면 추가 트랙을 만들 수 없다. 더 많은 트랙을 허용하는 유형인 와이드팬 크레인에서는 이 과정이 빠르고 효율적이지 않을 것이다.
세 번째 유형의 크레인은 캔틸레버 고무 타이어 갠트리(CRTG)로, 이전 두 가지 유형의 혼합물이다. 와이드판 크레인만큼 크지도 않고 여러 선로에 걸쳐 갈 수 있으며 고무 타이어를 장착해 트럭 세트 간 이동이 가능하다. 이 크레인이 터미널 운영에 어떤 영향을 미치는지 알아보기 위해 팀은 모델에서 크레인의 기능을 시뮬레이션했다.
컨테이너 터미널 모델은 시설의 운영 과정을 보여준다. 먼저 기차가 도착하고 나서 생산 선로에 밀어넣는다. 다음으로 크레인이 상자를 하역한 다음 트럭에 싣고, 트럭은 상자를 다른 선로로 운반한다. 그 후, CRTG 크레인이 도착하여 상자를 다른 레일카에 싣는다.
이 모델 내에서 엔지니어들은 새로운 CRTG 크레인이 어떻게 작동하는지 테스트했다. 크레인의 효율을 분석하기 위해 개발자들은 트럭 이용률, 재고량, 인바운드 및 아웃바운드 성능, 지연 시간 등 다양한 측정 기준을 모델에 포함시켰다.
분석 결과는 터미널 운영에 CRTG 크레인을 포함하면 추가 트랙 영상, 작동 속도 및 유연성이 가장 효율적으로 조합될 수 있다는 것을 보여주었다.
사례 #2: 호바트 철도 야드 시뮬레이션 — Southern California
문제
호바트는 이 회사에서 가장 큰 시설로 연간 100만 대 이상이 생산된다. 설비 용량을 확장할 때 엔지니어 팀은 다음과 같은 과제에 직면했다.
- 육지로 둘러싸인 시설은 상업적 기업에 의해 둘러싸였다.
- 시설은 하루에 다수의 도착과 출발을 보였다.
- 시설의 트럭 트래픽이 밀집되어 있었기 때문에 트럭의 양을 늘리면 상황이 더욱 악화될 수 있었다.
가능한 병목현상을 파악하고 이를 완화하기 위한 전략을 평가하기 위해, 회사는 시뮬레이션 모델링을 사용하여 컨테이너 야드 계획 및 최적화를 수행하기로 결정했다.
솔루션 및 결과
보다 효율적으로 시설을 확장하는 방법을 알아보기 위해, 연구팀은 와이드팬 크레인 운영과 크레인 팔 아래의 새로운 형태의 대각선 주차 방식을 시뮬레이션했다. 시뮬레이션은 공간과 대각선 주차에서 제공할 수 있는 추가적인 유연성 측면에서 이 조합이 이 특정 시설에 잘 작동할 것이라는 것을 보여주었다.
개발자들은 시설 내 교통 체증을 시뮬레이션하기 위해 AnyLogic 밀도 맵을 구현했는데, 이를 통해 해당 시설의 핀치 지점이 어디에 있는지 파악하고 이를 관리할 수 있는 방법을 찾을 수 있었다.
모델의 분석은 호발트 설비 용량을 대폭 확대하고 병목 현상을 피하는 방법을 보여주었다. 이를 위해서는 다음과 같은 다양한 접근 방식이 필요했다.
- 자본 확충 — 회사는 몇 가지 유형의 트랙과 크레인을 추가해야 했다.
- 운영 개선 — 다양한 최적화 기법을 통해 설비 운영 효율성을 개선해야 한다. 그 중 하나는 실시간 혼잡 상황을 기준으로 트럭을 시설로 통과시키는 것이었다.
- 고객 행동 — 팀은 자본 비용을 지출하지 않고 용량을 추가하기 위해 하루와 주에 걸쳐 시설의 볼륨을 부드럽게 하기로 결정했다.
매년 20%씩 성장하고 있는 포트워스의 얼라이언스 인터모달 설비(Alliance Intermodal Facility)의 용량을 확대하기 위한 자동화 기술을 찾고 있다. 연구분석팀은 애니로직 시뮬레이션 모델링을 활용해 설비 장비 운용은 물론 라우팅 로직과 가능한 교착상태 등을 살펴보는 작업에 착수했다. 그들은 나중에 이것을 그들의 동맹 시설의 본격적인 모델에 포함할 것이다.
BNSF 운영연구 매니저인 Mike Prince의 프로젝트 프레젠테이션
