Die BNSF Railway Company ist eines der größten Frachteisenbahnnetzwerke der Vereinigten Staaten. Die Firma besitzt Schienen im Umfang von 32500 Meilen in 28 Staaten und drei kanadischen Provinzen und mehr als 800 Lokomotiven.
BNSF verbindet Frachtversender und Konsumenten im globalen Markt durch die Lieferung von verschiedenen Arten von Gütern, inklusive landwirtschaftlichen Produkten, Kohle, industriellen Produkten und intermodaler Fracht. Letztere macht ungefähr die Hälfte des Gesamtvolumens von BNSF aus und dieser Anteil wächst weiter. Das Netzwerk der intermodalen Umschlagplätze der Firma besteht aus mehr als 26 Einrichtungen in den USA, inklusive der Hauptumschlagplätze wie z. B. Corwith in Chicago, Hobart in Süd-Kalifornien und Alliance in Fort Worth, Texas.
Die Erweiterung der existierenden Einrichtungen der Firma und die Entwicklung neuer Einrichtungen in intermodalen Segmenten würden große Kapitalinvestitionen voraussetzen. Um bei der Evaluierung von unterschiedlichen Optionen von Kapazitätserweiterungen in Haupteinrichtungen zu unterstützen und datenbasierte Entscheidungen zu treffen, entwickelte BNSF Simulationsmodelle für Containerterminals der Corwith und Hobart Einrichtungen.
Das Team wählte die AnyLogic Simulationsmodellierungssoftware wegen ihrer Flexibilität und ihrer Java-basierten Architektur aus. Letztere half Angestellten dabei, die mit Simulationsmodellierung nicht vertraut waren, aber Erfahrung mit Java besaßen, zu lernen, mit dem Programm zu arbeiten.
Fall #1: Corwith — Intermodale Terminalsimulation
Problemstellung
Das Hauptziel für die intermodale Einrichtung von Corwith war es, die jährliche Hebekapazität zu erweitern, um mit den steigenden Anforderungen schrittzuhalten. Das Team wusste, dass neue Tracking-Kräne notwendig waren. Sie waren sich aber gleichzeitig nicht sicher, ob neuer Speicher ebenfalls hinzugefügt werden sollte. Die Situation war auch deshalb kompliziert, da die Einrichtung von Firmen und Nachbarschaften umschlossen war, so dass die Firma nicht ihre Fläche erweitern konnte. Das Team konnte zwischen folgenden Optionen wählen:
- Verdichtung der Produktionsgleise durch das Hinzufügen von Gleisen zwischen die existierenden Gleise und anschließendes Aufstellen von höheren Kränen über die kleineren Kräne.
- Umwandlung von einigen anderen Bereichen der Einrichtung in Produktionsgleise.
Lösung und Ergebnisse
Ein anderer Weg, die Kapazität zu erweitern, war das Hinzufügen eines gummibereiften Standard-Portalkrans. Diese Kräne sind beweglich und können sich frei durch den Containerhof bewegen. Jedoch gestattet die Anwendung dieses Krantyps nicht das Anlegen neuer Gleise. Mit Kränen, die eine große Spannweite aufweisen und deshalb mehr Gleise erlauben, wäre der Prozess nicht so schnell und effizient.
Der dritte Typ Kran war ein gummibereifter Portalkran mit Ausleger (cantilevered rubber tire gantry, CRTG) — einer Mischung zwischen den beiden vorherigen Typen. Er ist nicht so groß wie der Kran mit der großen Spannweite, er kann mehrere Gleise überspannen und besitzt Gummireifen, was Bewegungen zwischen einer Anzahl von Lastkraftwagen ermöglicht. Um zu sehen, wie dieser Kran den Betrieb des Terminals beeinflussen würde, wurde seine Funktionsweise im Modell simuliert.
Das Modell des Containerterminals bildet den Betriebsprozess der Einrichtung ab. Zunächst kommt der Zug an, der dann in die Produktionsgleise geschoben wird. Anschließend entlädt ein Kran eine Box und stellt sie auf einen Lastkraftwagen, der diese dann zu einem anderen Gleis transportiert. Danach kommt der CRTG und lädt die Box auf einen anderen Triebwagen.
Innerhalb des Modells testeten Ingenieure den Betrieb der neuen CRTG Kräne. Um die Effizienz der Kräne zu analysieren, berücksichtigten die Entwickler verschiedene Metriken im Modell, wie z. B. die Lastwagenauslastung, den Lagerbestand, die Performanz der Anlieferungen und der Auslieferungen, der Verzögerungszeit und andere.
Die Ergebnisse der Analyse zeigten, dass die Einbindung des CRTG Krans in den Terminalbetrieb die effizienteste Kombination von zusätzlicher Gleislänge, Betriebsgeschwindigkeit und Flexibilität zur Verfügung stellen würde.
Fall #2: Simulation des Hobart Depots in Süd-Kalifornien
Problemstellung
Hobart ist die größte Einrichtung der Firma, die mehr als eine Million Einheiten pro Jahr bearbeitet. Bei der Erweiterung der Kapazität der Einrichtung hatte das Team von Ingenieuren folgende Herausforderungen:
- Die Einrichtung war umgeben von Wirtschaftsunternehmen.
- Die Einrichtung hatte eine große Anzahl von Wareneingängen und Warenausgängen pro Tag.
- Der Lastkraftwagenverkehr in der Einrichtung war dicht, weshalb zusätzliche Lastkraftwagen die Situation sogar verschlimmern könnten.
Um mögliche Engpässe zu bestimmen und Strategien für ihre Milderung zu evaluieren, entschied sich die Firma für die Durchführung einer Containerhofplanung und -optimierung mit Hilfe von Simulationsmodellierung.
Lösung und Ergebnisse
Um herauszufinden, wie die Einrichtung effizienter erweitert werden kann, simulierte das Team den Betrieb des Krans mit großer Spannweite und einen neuen diagonalen Parkplatztyp unterhalb des Arms des Krans. Simulationen zeigten, dass diese Kombination für diese spezifische Einrichtung – in Bezug auf den Platz und die zusätzliche Flexibilität, die das diagonale Parken zur Verfügung stellen könnte &mdash gut funktionieren würde.
Um die Verkehrsbelastung in der Einrichtung zu simulieren, implementierten Entwickler die AnyLogic Dichtekarte, die dem Team dabei half, zu verstehen, wo die Engstellen in der Einrichtung waren und Wege zu finden, mit ihnen zurechtzukommen.
Die Analyse des Modells zeigte, wie die Kapazität der Hobalt Einrichtung bedeutend erweitert werden kann und Engpässe vermieden werden können. Dies erforderte einen mehrfachen Ansatz:
- Kapitalerweiterung — die Firma benötigte zusätzliche Gleise und Kräne mehrerer Typen.
- Betriebsverbesserungen — die Betriebseffizienz der Einrichtung sollte durch verschiedene Optimierungstechniken verbessert werden. Eine Verbesserungsmöglichkeit war die Durchleitung der Lastwagen durch die Einrichtung basierend auf der Verkehrsbelastung in Echtzeit.
- Kundenverhalten — das Team entschied sich dafür, das Bearbeitungsvermögen der Einrichtung über den Tag und die Woche zu glätten, um Kapazität ohne Kapitalausgaben hinzuzufügen.
Die Firma sucht nun eine automatisierte Technology, um die Kapazität ihrer Alliance Intermodal Einrichtung in Fort Worth zu erweitern, die um jährlich 20% wächst. Mit Hilfe der Simulationsmodellierung mit AnyLogic hat das Research & Analytics Team damit begonnen, sich durch die Routing-Logik und mögliche Deadlocks zu arbeiten und den Betrieb der Ausrüstungsgegenstände der Einrichtung zu betrachten. Sie werden dies später in ein Gesamtmodell ihrer Alliance Einrichtung einfließen lassen.
Präsentation des Projekts durch Mike Prince, Manager Operations Research bei BNSF
