터널 천공기가 사용된 터널 공사 시뮬레이션

터널 천공기가 사용된 터널 공사 시뮬레이션

Ruhr University BochumSimPlan AG에 의해 개발.

문제 정의:

TBM(Tunnel Boring Machine)을 갖춘 터널의 건설은 대개 복잡한 상호의존적 프로세스와 종합적인 공급망을 가진 오래 지속되는 프로젝트다. 장비 고장과 불충분한 공급망으로 인한 금전적 손실은 전체 사업비의 약 20%에 이를 수 있으며, 이는 종종 수백만 달러를 의미한다. 다운타임 1시간이라는 비용은 매우 비싸고 프로젝트 매니저들은 불필요한 지연을 피하기 위해 최선을 다해야 한다. 독일 루르 대학교 보훔에서 진행된 시뮬레이션 프로젝트의 목적은 발생 가능한 금전적 손실을 최소화하기 위해 확립된 프로세스의 병목현상을 판단할 수 있는 시뮬레이션 모델을 만드는 것이었다.

해결책:

TBM이 설치된 터널의 건설은 공정 관련 토양의 굴착과 터널 자체의 건설에 의해 결정된다. 또한, 굴착된 토양의 지속적인 흐름은 기계를 통해 전파되어야 한다. 그러나 여러 가지 이유로 공사 공정을 방해하는 경우가 많으며, 그 후에는 공정을 중단하거나 지연시켜야 한다.

기계화된 터널링의 프로세스 분류

AnyLogic 소프트웨어로 여러 시뮬레이션 기법을 조합할 수 있기 때문에, 모델러들은 상태차트(Discrete Event Modeling)의 도움으로 프로세스 관련 작업을 시뮬레이션하고, 시스템 다이내믹스로 토양을 지속적으로 전파함으로써 시스템의 모든 특수성을 반영할 수 있었다. 시스템 다이내믹스(System Dynamics) 방식도 교란 시 발굴 현황 등을 외우는 데 활용됐다. 멀티모드 접근법은 또한 모델러가 특정 기계 구성 요소의 장애를 쉽게 시뮬레이션할 수 있도록 했다.

TBM의 조립 요소는 유연하고 재사용 가능한 시뮬레이션 모델을 제공하기 위해 액티브 오브젝트 클래스에서 별도로 모델링되었다.

TBM 외에 다른 작업(백업 시스템, 터널 작업, 지상 건설 현장, 외부 공급망)을 시뮬레이션하여 모델을 실생활과 그 불확실성과 완벽하게 일치시킬 수 있도록 하였다.

결과:

개발된 시뮬레이션 모델은 장애가 특정 터널링 프로젝트의 진행에 미치는 영향을 설명하고 계량화할 수 있다. 현장 프로세스와 외부 물류 시뮬레이션도 프로젝트 매니저가 취약점을 줄이고 필요한 백업 재고를 계획할 수 있게 된다. 불필요한 대기 및 성능 손실을 최소화하면 터널링 프로젝트의 기간이 단축되고 예산이 최적화된다.

Ruhr University Bochum의 Tobias Ramhm이 AnyLogic Conference 2012에서 이 프로젝트를 발표하는 영상을 시청하시거나 프레젠테이션을 다운로드하십시오.

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