문제:
RUSCON은 CIS 지역의 주요 컨테이너 운송 회사입니다. 이 회사는 철도 컨테이너 터미널 중 하나를 현대화하고 전체 시설과 구성요소의 최대 용량을 결정하기 위한 컨테이너 야드 계획 솔루션이 필요했습니다. 컨테이너 야드, 환적장비, 철도 인프라 등 터미널 부품을 모델링하기 위해 딜리브리움 컨설팅사 컨테이너 야드 시뮬레이션 전문가의 도움을 받았습니다.
보다 세분화된 컨테이너 터미널 시뮬레이션을 위해 컨테이너 터미널의 다음과 같은 특성이 확인되었습니다:
- 철도의 길이는 3,000미터에 이른다.
- 그 시설에는 자체 기관차가 있습니다.
- 임시 저장 공간은 22,000m2 이상입니다.
- 세관 검사 구역과 임시 보관 구역에 20피트 및 40피트 컨테이너를 보관할 수 있는 컨테이너를 위한 열린 저장 야드(2,500TEU)가 있습니다.
- 터미널은 컨테이너 플랫 카, 범용 플랫 카, 커버 레일 카, 곤돌라 등의 취급(수신, 출발, 적재, 하역)을 제공합니다.
- 터미널에는 2개의 프레임 크레인, 다수의 포크 리프트, 사내 트랙터 및 기타 보조 장비를 사용할 수 있습니다.
컨설턴트들은 최선의 대안을 찾기 위해 터미널 개발의 몇 가지 다른 시나리오를 시뮬레이션하기로 결정했습니다.
해결책:
본 사례에서는 애니로직 컨테이너 야드 계획에 터미널의 디지털 트윈을 구축하기로 결정되었습니다. 동적 시뮬레이션 모델은 기존의 분석 모델과 달리, 높은 정확도의 성능을 냅니다. 실제 데이터와 가상 운영 결과 간의 차이는 5% 이내인 것으로 추정됩니다. 디지털 트윈 기술은 상세한 모델링을 제공하며 다양한 매개 변수뿐만 아니라 비선형, 사소하지 않거나, 알 수 없는 종속성 및 인과 관계를 고려할 수 있습니다.
컨테이너 야드 시뮬레이션의 출발점은 컨테이너가 적재된 열차가 철도 구분 야드까지 도착하는 것 입니다. 그런 다음, 철도 차량은 열차 일정에 따라 소비자의 철도 선로로 전환됩니다. 빈 컨테이너가 있는 열차가 터미널을 떠나는 순간은 시뮬레이션의 끝점입니다.
프로젝트의 프레임워크 내에서 모든 주요 터미널 운영은 다음을 포함하여 모델링되었습니다.
- 내부 및 인접 철도 물류
- 적재 및 빈 컨테이너의 트럭 적재
- 저장물류
- 세관검색대에서의 처리
컨테이너 야드 계획 모델
AnyLogic 컨테이너 터미널 시뮬레이션 환경의 기능으로 엔지니어는 2D 및 3D 모델 애니메이션을 만들 수 있었습니다. 애니메이션을 통해 특정 모델 영역을 확대해 구성 요소의 동작을 볼 수 있었습니다. 이러한 접근 방식은 각 시설 영역의 프로세스를 시각적으로 제어하는 데 도움이 되었습니다.
컨테이너 터미널 시뮬레이션의 3D 애니메이션은 프로세스에 대한 시각적 제어에 유용했습니다. 컨테이너의 경우, 색상 할당이 현재 상태를 표시하기 위해 구현되었고 동적으로 변경되었습니다.
- 빨간색 컨테이너는 아직 세관을 통과하지 못했습니다.
- 녹색 컨테이너는 통관 처리되어 하역할 준비가 되었습니다.
- 빈 컨테이너는 노란색으로 색칠되었습니다.
엔지니어들은 컨테이너 야드 계획 모델인 "가상 센서"를 소개했는데, 이 모델은 디지털 트윈에서 정보를 수집하고 모델이 실행되는 동안 운영 데이터를 전송하고 있었습니다. 이를 통해 시뮬레이션 된 설비 성능을 추적하여 모델 보정을 가능하게 했습니다. 데이터 수집에 있어서 그러한 철저한 접근은 실제 컨테이너 야드의 운영과 디지털 트윈을 밀접하게 일치시킬 수 있게 했습니다.
레일 야드 시뮬레이션 최적화 모델
컨테이너 터미널 시뮬레이션 모델이 구축 및 보정된 후, 엔지니어들은 터미널 용량을 결정하고 분석 모델 데이터를 확인할 수 있었습니다. 단말 모델의 성능 지표를 '있는 그대로' 시나리오와 비교했을 때 분석 모델의 정확도는 72%인 반면 시뮬레이션 모델은 96%의 정확도를 보였습니다.
이 모델은 또한 터미널의 적재 기계인 프레임 크레인의 작동을 가상의 위험이 없는 환경에서 테스트하는 데에도 도움이 되었습니다. 이 모델은 크레인의 트롤리와 스프레더의 3축 움직임을 반영했습니다. 또한, 각 크레인 운전의 다른 시간을 고려하였습니다. 그 결과 크레인 운영 병목현상이 발견되었고, 실험 데이터에 의한 최적화 대책이 제안되고 지원되었습니다.
AnyLogic에서 산업별 재료 취급 라이브러리는 터미널에서 복잡한 재료 취급 작업의 시뮬레이션을 단순화합니다. 컨베이어, AGV, 크레인 등을 이용한 작업 등 저장시설의 세부 모델을 설계하고 벽면 4개 내부의 자재 워크플로우를 관리하는 데 활용할 수 있습니다.
모델 개발자들은 또한 내부 물류 운영이 컨테이너 터미널 시뮬레이션의 일반적인 성능에 어떤 영향을 미치는지 분석하였습니다. 그들은 실험을 설정하고 KPI가 어떻게 변화하고 있는지 살펴보았습니다. 이 작업으로 인해 인프라를 업그레이드하고 터미널 비즈니스 프로세스를 재구성하는 방안이 시뮬레이션 기반으로 제시되었습니다.
결과:
실험을 수행하고 출력 데이터를 얻은 후, 엔지니어들은 설비 병목 현상과 가능한 최적화 시나리오를 정의할 수 있었습니다. 그들은 추가적인 최적화 조치가 터미널 용량을 57%까지 향상시킬 수 있다는 것을 발견했습니다.