Maritime Simulation

Logistische Systeme (Supply Nets, Umschlaganlagen und Läger/Verteilzentren) sind heutzutage u.a. durch zunehmende Automatisierung und Digitalisierung der Abläufe äußerst komplexe und hochgradig vernetzte Systeme. Sowohl deren Auslegung, als auch deren Inbetriebnahme und die Optimierung der betrieblichen Abläufe lassen sich ohne technische Hilfsmittel nicht mehr bewältigen.

Eine Technologie, die nach dem erfolgreichen Einsatz in der fertigenden Industrie in den letzten Jahren auch in der Logistik Fuß gefasst hat, ist die Simulation. Sie definiert sich als Verfahren zur Nachbildung - das bedeutet Modellbildung - eines realen oder gedachten Systems mit seinen internen dynamischen Prozessen in Form eines experimentierbaren Modells, um zu Erkenntnissen zu gelangen, die auf die Realität übertragbar sind (VDE-Richtlinie DIN 3633).

Mögliche Einsatzfelder sind:

Planungsunterstützung

Geplante Anlagen und Systeme können unter Laborbedingungen analysiert und in Bezug auf das Layout, die Verkehrswege, das einzusetzende Equipment und die zu verwendeten Strategien hin optimiert werden.

Inbetriebnahme

Bereits vor dem Go-live können die Systeme im Hinblick auf die Vernetzung und das hierzu benötigte Zusammenspiel der einzelnen Komponenten, die nacheinander zugeschaltet werden können, geprüft werden.

Funktionstest der Steuerungssoftware

Durch die Kopplung der realen Steuerungssysteme mit den Simulationsmodellen, die den Materialfluss modellieren, können Funktionstests der Steuerungssoftware durchgeführt werden. Durch diese - auch Emulation genannte - Vorgehensweise wird nicht nur die Funktionalität der Steuerungssoftware getestet, vielmehr können auch Produktivitäts- und Massentests durchgeführt werden, die das Risiko der Inbetriebnahme deutlich reduzieren.

Trainingssimulatoren

Während Gerätesimulatoren (Flug-, Schiffs- oder Kransimulatoren) heute bereits Verbreitung zur Schulung ihrer Bediener erreicht haben, kann diese Technologie auch für die Aus- und Weiterbildung des Steuerungspersonals von logistischen Systeme angewendet werden. Neben Terminalbetreibern werden die vom ISL entwickelten Systeme auch an mehreren Hochschulen für die Ausbildung von Logistikern verwendet.

Kurzzeitprognosen im Tagesbetrieb

Ein neues Einsatzgebot der Simulation ist die Unterstützung des Tagesbetriebs von logistischen Anlagen. Durch eine Erweiterung der oben genannten Kopplung von Steuerungs­systemen und Simulationsmodellen kann der jeweils aktuelle Auftragsbestand mit den vom Steuerungspersonal geplanten Personal- und Gerätezuordnungen in die Simulationsmodelle geladen und auf dieser Grundlage eine Vorhersage z.B. des Schichtverlaufs berechnet werden. Auf diese Art und Weise kann das Steuerungspersonal pro-aktiv agieren, statt nur auf Engpässe zu warten und diese reaktiv zu beseitigen.

Das ISL hat mit verschiedenen Schwerpunkten logistische Systeme abgebildet und die o.g. Einsatzfelder in diversen Projekten bearbeitet. Hierbei werden die Simulationssysteme mit ihren Modellen in der Sprache der Endanwender entwickelt. Somit können die Modelle auch von Anwendern ohne spezielle Informatikkenntnisse bedient werden, was die Anwendungsschwelle für Endanwender erheblich herabsetzt.

Auf folgende Anwendungsgebiete der maritimen Logistik hat das ISL sich besonders konzentriert (siehe auch die Projektbeschreibungen der weiteren Kompetenzfelder des ISL):

Auslegung von Logistikanlagen - insbesondere Container Terminals

Die inzwischen unter dem Namen „CHESSCON“ von der Tochterfirma „ISL Applications GmbH“ vertriebenen Simulationsmodelle betrachten in verschiedenen Detaillierungsstufen die Abläufe auf den Terminals. Sie dienen der Kapazitätsberechnung von Terminals (Capacity), der Auslegung von Terminals (Layout und Gerätepark, Terminal Simulation), der Visualisierung der aktuellen Terminalbelegung (Yard View), der Inbetriebnahme, dem Training und der Strategieoptimierung (Virtual Terminal) sowie der Überprüfung der aktuellen Schichtplanung (Shift Preview). Damit deckt die CHESSCON Produktfamilie die o.g. Einsatzfelder ab.

Grafik:  Kopplung von Simulation und Steuerungssystem - Virtual Terminal
Kopplung von Simulation und Steuerungssystem - Virtual Terminal

Analyse intermodaler Transportketten

Zur Untersuchung intermodaler Transportketten werden die Verkehrsnetze unterschiedlicher Verkehrsträger sowie der Umstieg zwischen diesen abgebildet. Mit dem so entwickelten „Cargo Traffic Simulation – CTS”–Modell können u.a. die Auswirkungen unterschiedlicher Parameter (Kraftstoffpreise, umweltpolitische Regulationen) auf die betrachteten Güterströme untersucht werden. Mit der weitergehenden „Supply Chain Visualisierung” lassen sich darüber hinaus auch Auswirkungen auf die Güter und auf ökologische Faktoren bestimmen.

Grafik:  „Study on the TEN-T Motorways of the Sea Horizontal Priority“, Europäische Kommission, DG MOVE
„Study on the TEN-T Motorways of the Sea Horizontal Priority“, Europäische Kommission, DG MOVE

Logistik-Diagnose für Projektladungen

Am Beispiel der Errichtung von Offshore-Windparks wird das Netzwerk von den Zulieferern über die Komponenten-Hersteller und die Häfen zu den Standorten der Windparks auf See mit den hierzu benötigten Lager- und Umschlagsanlagen sowie den verwendeten (Spezial-) Geräten betrachtet. Durch die Einbeziehung von Wetterdaten (Wind, Welle) können deren Auswirkungen auf die Transport- und Installationsprozesse berechnet werden. Sowohl die Netzwerkauslegung (z.B. Auswahl der Basishäfen) als auch die unterschiedlichen logistischen Strategien (Shuttle- vs. Feederservice) können gegeneinander bzgl. der benötigten Zeiten, Kosten und Ressourcen verglichen werden.

Grafik:  Auswirkungen unterschiedlicher Wettersituationen auf Zeit und Kosten
Auswirkungen unterschiedlicher Wettersituationen auf Zeit und Kosten

Hafenauslegung

Basierend auf Prognosen des Güterumschlags, der den Hafen anlaufenden Schiffe und des Ausbaustatus der Umschlaganlagen kann die Auslegung des wasserseitigen Verkehrsnetzwerks im Hafen optimiert werden. Hierbei werden auch Tideabhängigkeiten und Verkehrsregeln auf den Segmenten des Netzwerks in Betracht gezogen. In einer weiteren Ausbaustufe wurde die verwendete Schiffsdatenbank um ökologische Parameter erweitert, um die Betrachtung von maritim verursachten Schadstoffen im Hafengebiet zu berechnen. Somit lassen sich auch die positiven Auswirkungen durch eingesetzte Reduktionstechnologien (schiffs- oder hafenseitig) berechnen.

Grafik:  Einflussparameter der Schadstoffberechnung
Einflussparameter der Schadstoffberechnung

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