Публикация научных статей.
Вход на сайт
E-mail:
Пароль:
Запомнить
Регистрация/
Забыли пароль?
Международный научно-исследовательский журнал публикации ВАК
Научные направления
Поделиться:
Статья опубликована в №38 (октябрь) 2016
Разделы: Информационные технологии, Техника
Размещена 05.10.2016. Последняя правка: 08.10.2016.

Использование имитационного моделирования при проектировании нефтеналивных терминалов, на примере проектируемого нефтеналивного терминала порта Оля в программном продукте «Anylogic 7»

Кожиров Азамат Борисович

Магистрант

Астраханский Государственный Технический Университет

Эксплуатация водного транспорта

Рожко Алексей Игоревич, доцент кафедры Эксплуатации водного транспорта, Руководитель филиала «GeodisCalbersonge»


Аннотация:
Данная статья кратко излагает современный метод имитационного моделирования, а также его практическое применение при проектировании нефтеналивных терминалов. Примером выступил проектируемый многофункциональный нефтеналивной терминал в порте Оля.


Abstract:
This article summarizes the modern method of simulation and its practical application in the design of oil terminals. The multifunctional oil terminal in port Olya becomes an example of simulation modeling.


Ключевые слова:
имитационное моделирование; нефтеналивной терминал; управление проектом.

Keywords:
simulation modeling; oil terminal; project management.


УДК 627.093

Эта статья освещает вопросы практического внедрения и использования имитационного моделирования в процессе проектировании и создании нефтеналивных терминалов. Цель данной статьи обосновать имитационное моделирование как средство интерактивной подачи работы нефтеналивных терминалов в предпроектном этапе строительства.

Актуальность данной статьи  обуславливается увеличением темпа роста нефтяной промышленности, которые предъявляют особые требования к улучшению системы нефтеснабжения, уменьшение рисков при проектировании.

Для реализации крупных проектов, таких как строительство нефтетерминала,  необходимы огромные  средства, а их строительство затягивается на определенный период, но из-за ряда факторов: политических, геополитических, экономических и т.д., после сдачи проекта в эксплуатацию его свойства, как системы, не удовлетворяют требуемым ожиданиям. Как результат, это уменьшение прибыли, частичное или полное отсутствие возможности обеспечения работы системы.

Изменение одной из характеристик, параметра внутри системы или же влияющую на нее систему, приводит к изменению или вызывает потребность к изменению в самой системе в целом, что приводит к дополнительным убыткам.

Поэтому чем запустить в работу проект, который использует дорогостоящее оборудование и технику, необходимо заранее просчитать и предусмотреть все факторы, которые могут повлиять на процесс. Для более точного планирования, выявления недостатков и слабых мест, активно используется имитационное моделирование.

Имитационное моделирование (ситуационное моделирование) — метод, позволяющий строить модели, описывающие процессы так, как они проходили бы в действительности. Имитационное моделирование позволяет имитировать поведение системы во времени. Причём плюсом является то, что временем в модели можно управлять: замедлять в случае с быстропротекающими процессами и ускорять для моделирования систем с медленной изменчивостью. Можно имитировать поведение тех объектов, реальные эксперименты с которыми дороги, невозможны или опасны.

Примером разработки имитационной модели выбран проект строительства терминала по перевалке нефтепродуктов порта Оля, планируемой мощностью до 2 000 000 тонн нефти и нефтепродуктов в год, находящаяся в Лиманском районе Астраханской области. Данная нефтебаза по своему назначению и характеру работ относится к перевалочному типу нефтебаз (рис 1).

Специализацией нефтетерминала является:

- перевалка нефти и нефтепродуктов;

- хранение нефти и нефтепродуктов;

- прием мазута и дизельного топлива по железной дороге наливом в собственные резервуарные емкости, их хранение и последующую перевалку нефтепродуктов на морской транспорт;

- прием нефти и бензина с морских танкеров, их хранение в резервуарах и перевалка наливом в железнодорожные цистерны.

Принципиальная схема нефтеналивного терминала порта Оля Рисунок 1. Принципиальная схема нефтеналивного терминала порта Оля

В рамках моделирования нефтетерминала порта Оля ставятся следующие задачи:

- повышение эффективности работы проектируемого терминала по перевалке нефтепродуктов с использованием средств имитационного моделирования;

- поиск оптимальных значений интенсивности прихода судов и вагонов, грузоподъемность судна в зависимости от осадки канала и метеорологических условий, которые приводят к эффективному использованию транспортных ресурсов.

Для реализации поставленной цели, имитационная модель должна решать задачи, представляющие собой исследование влияний следующих компонентов системы на работу ее в целом:

- «Вызов» состава вагонно-цистерн;

- Расписание прихода судов;

- Занятость резервуаров.

В принципе, проектирование терминала ничем не отличается от других промышленных объектов инфраструктуры: нужно определить требования на текущий момент времени, разработать подходящую компоновочную схему порта со всеми коммуникациями (железнодорожный транспорт) и рассмотреть программу поэтапного развития порта.

В общем, разработка модели состоит из 3-х этапов.

1. Сбор и анализ данных:
    • Моделируемые данные;
    • Временные рамки в работе модели;
    • Допущения работы модели.
2. Разбивка на субмодели:
    • Визуализация модели
    • 3D анимация модели
    • Разработка контрольной, интерактивной панели работы модели
3. Анализ статистических данных модели

Источниками поступления условно-постоянной и оперативной информации являются следующие документы:

  • Проектная документация «Строительство нефтеналивного перегрузочного комплекса в порту Оля Астраханской Области»
  • TimeSheet;
  • Танкерный коносамент;
  • Акты приемки нефтепродуктов по количеству.

Готовая имитационная модель нефтетерминала представляет собой три взаимосвязанные субмодели, каждая из которых характеризует определенную операцию (рис 2).
Субмодели имитационной модели нефтетерминала Рис 2. Субмодели имитационной модели нефтетерминала

Так выглядит запрограммированная модель.

-       «Судно»

-       «Хранение»

-       «ж.д. эстакада»

Субмодели представляют собой отдельно функционирующие части общей модели, выполняющую определенную функции в моделирование системы нефтетерминала.

Субмодель «ж.д. эстакада» предназначена для моделирования прибытия под погрузку или выгрузкувагоно-цистерн со станции на перевалочный терминал.

Субмодель «Хранение» предназначена для моделирования работы стендеров, технологических трубопроводов и резервуаров.

Субмодель «Судно», приходящие под выгрузку или погрузку, либо ожидающие свою очередь на рейде.

 Работа эксперимента делится на временные рамки, для удобства обработки данных. В данном случае моделируется работа нефтетерминала в течение одной недели. В качестве единицей модельного времени выступает час - это условное логическое время, в единицах которого определено поведение всех объектов модели.

Вызов вагонов осуществляется с помощью функции inject – то есть нажатии кнопки действия на контрольной панели

Расписание прибытия и отбытия судов так же вбиваются в календарь программы Anylogic.

Интерактивное окно перед запуском модели, позволяет изменить следующие данные (рис 3):

-       Время подхода судна к причалу

-       Скорость движения маневрового

-       Количество груза

-       Производительность насосов

-       Ставка за перевалку груза

-       Вместимость резервуаров и т.д.

Интерактивное окно запуска имитационной модели

Рисунок 3. Интерактивное окно запуска имитационной модели

Визуализация модели играет важную роль при презентации модели, так как работа в реальном времени позволяет выявить «узкие места» функционирования терминала (рис 4,5). Благодаря мгновенному сбору статистических данных, позволяет дать качественную и количественную оценку адекватности использования нефтетерминала при заданных параметрах.

3D модель визуализации работы нефтетерминала 

Рисунок 4. 3D модель визуализации работы нефтетерминала

3D модель визуализации работы нефтетерминала 

Рисунок 5. 3D модель визуализации работы нефтетерминала

С помощью камер, расположенных на территории субмодели, можно изменить главный вид. В процессе эксперимента можно ускорить или замедлить модельное время.

Контрольная панель позволяется в реальном времени изменять данные о количестве груза и стоимости, а также и с помощью функции inject вызвать состав для ПРР.

С помощью данных гистограмм выполняет обычный статистический анализ добавляемых значений (рис 6).

При анализе статистических данных выяснилось, что из четырех резервуаров для дизельного топлива в период проведения эксперимента используется лишь два резервуара, причем второй заполняется на четверть. А резервуар для бензина используется почти в полном объеме.

 Статистические данные работы модели

Рисунок 6. Статистические данные работы модели

Разработка имитационной модели заняла пять дней. Результат работы модели выявили оптимальное количество ресурсов для функционирования нефтеналивного терминала, а также прибыль нефтеналивного терминала за моделируемый период. Таким образом зная затраты на реализацию строительства данного нефтетерминала, можно вычислить время окупаемости терминала.

Тем самым можно выделить следующие преимущества данного имитационного пакета:

1) Экономия времени и стоимости разработки:

-графическая среда разработки моделей AnyLogic значительно ускоряет процесс создания моделей;

-благодаря встроенным библиотекам, написанными профессионалами, можно создавать сложные модели всего в пару кликов;

-интуитивный графический интерфейс упрощает переход с других инструментов имитационного моделирования на AnyLogic;

-создание библиотек позволяет разработчику многократно использовать уже написанные модули;

-объективно-ориентированный подход поднимает процесс разработки на новый уровень.

2) Создание различных моделей с помощью одного инструмента;

3)Улучшение визуального оформления моделей:

- AnyLogic включает в себя возможность создания интерактивной анимации для улучшения наглядности модели;

-автоматическое создание Java апплетов позволяет легко разместить модели в сети.

4)Запуск моделей в любых условиях:

- AnyLogic написан на языке Java, поэтому он является мультиплатформенным программным продуктов. Среда разработки модели работает на Windows, Mac OS и Linux;

-на запуск моделей не требуется- можно создать Java апплеты моделей и запускать из любого браузера;

-модель в AnyLogic может использоваться как отдельное Java приложение полностью независимо от среды разработки.

Вывод.
Использование имитационного моделирования, как средства проектирования морских терминалов, позволяет не только проанализировать работу и технологические операции будущего терминала, но и выявить узкие места с последующим изменение проекта строительства.

Библиографический список:

1. Боев В. Д. Об адекватности систем имитационного моделирования GPSS World и AnyLogic. Часть 1 // Прикладная информатика. № 6 (30). 2010. С. 69-82.
2. Боев В. Д. Об адекватности систем имитационного моделирования GPSS World и AnyLogic. Часть 2 // Прикладная информатика. № 4 (34). 2011. С. 50-62.
3. Боев В. Д. Некоторые аспекты адекватности систем имитационного моделирования дискретно-событийных процессов: Статья — В сб. докладов Пятой Всероссийской конференции «Имитационное моделирование. Теория и практика» ИММОД-2011 — СПб.: ЦТСиР, 2011.




Рецензии:

5.10.2016, 21:07 Груздева Людмила Михайловна
Рецензия: Рекомендую статью к изданию. В статье представлена имитационная модель, разработанная в современной отечественной среде AnyLogic. К сожалению отечественный бизнес, в том числе промышленность с государственным участием, не уделяет должного внимания и средств для проведения моделирования как бизнес-процессов, так и технологий производства. В настоящее время наблюдается недостаток в специалистах, обладающих необходимой квалификацией для данных исследований. Данная работа способствует популяризации имитационного моделирования, может быть использована в учебном процессе.

07.10.2016 21:21 Ответ на рецензию автора Кожиров Азамат Борисович:
Добрый день, Огромное спасибо за положительную рецензию.

6.10.2016, 15:17 Феоктистов Игорь Борисович
Рецензия: Статья представляет большой интерес наглядной демонстрацией эффективности применения имитационного моделирования, как важнейшего этапа проектирования сложных транспортно-производственных объектов на конкретном примере разработки имитационной модели проектируемого нефтеналивного терминала. Работа в в высшей степени актуальна и рекомендуется к публикации. Феоктистов И. Б.
08.10.2016 17:17 Ответ на рецензию автора Кожиров Азамат Борисович:
Добрый день, Огромное спасибо за положительную рецензию.

6.10.2016, 18:36 Лобанов Игорь Евгеньевич
Рецензия: Статья представляется акруальной. Считаю, что нужно выделить личный вклад автора в разработку рассматриваемого пакета. Необходимо показать, чем представленный пакет выгодно отличается от других существующих. Нужно дописать выводы. После этого статю можно будет рекомендовать к публикации.
09.10.2016 15:15 Ответ на рецензию автора Кожиров Азамат Борисович:
Добрый день, Исправил в соответствии с вашими рекомендациями. Огромное спасибо за вашу рецензию.



Комментарии пользователей:

Оставить комментарий


 
 

Вверх