در این مرحله همه عوامل و اجزای سیستم شناسایی شده، شبیه سازی انجام می شود. در این مقاله برحسب تغییر متغیرهایی مانند تعداد جرثقیل و سکو سناریوهای مختلفی بدست می آید. هر سناریو به طور جداگانه شبیه سازی و اجرا می شود. خروجی های هر شبیه سازی جمع آوری می شود.
پس از جمع آوری نتایج و خروجی های شبیه سازی باید به تحلیل مدل بپردازیم. این کار را توسط تکنیک طراحی آزمایشات تاگوچی انجام می دهیم که به طور مفصل در فصل بعدی توضیح داده شده است.
با توجه به مطالب بالا مراحل اجرای شبیه سازی و ارزیابی آن توسط طراحی آزمایشات شامل موارد زیر می باشد:
تعیین بخشی از سیستم ترمینال کانتینری که باید مورد مطالعه قرار گیرد.
تعیین عوامل موثر و تاثیر گذار در این قسمت.
تعریف سناریوهای مختلف برحسب تغییر متغیرها.
شبیه سازی توسط نرم افزار Arena..
جمع آوری نتایج شبیه سازی.
انجام طراحی آزمایشات تاگوچی.
تحلیل نتایج.
گزارش نهایی.
فصل چهارم
محاسبات و یافته های تحقیق
در اغلب ترمینال ها معمولا سه نوع تجهیز برای انجام عملیات وجود دارد: جرثقیل های عرشه(QC)، تریلرهای محوطه(YT) و جرثقیل های محوطه(YC). به محض ورود یک کشتی به ترمینال، QCها کانتینرها را از کشتی تخلیه یا اینکه به داخل کشتی بارگیری می کنند و YTها کانتینرها را از عرشه به سمت انبار و سکوی بارانداز جابجا می کنند. در محوطه انبار، YTها کار تخلیه و بارگیری را برای تریلرها انجام می دهند. برنامه ریزی ترتیب عملیات QCها، ارسال تریلر برای کانتینرها، مکان یابی بهینه محل انبار و تخصیص YC برای تریلرها در محل انبار، از مسائل مهم در بهینه سازی فعالیت های ترمینال محسوب می شوند.
مسائل مربوط به ترمینال های کانتینری به چند دسته تقسیم می شوند. دسته اول مربوط به مکان یابی انگرگاه کشتی ها می باشد که به انتخاب بهترین استقرار لنگرگاه می پردازد به طوری که کشتی ها به طور منظم و در کمترین زمان در مرحله اول ورود به ترمینال استقرار یابند. اگرچه عامل هزینه نیز در این بخش عامل تعیین کننده می باشد. دسته دوم که ما در این مقاله به آن پرداختیم، مساله برنامه ریزی عملیات جرثقیل های عرشه می باشد. در این مساله هدف تعیین تعداد بهینه جرثقیل ها و ارائه یک برنامه منظم برای هر جرثقیل می باشد به طوری که هزینه و زمان به حداقل شوند. در بیشتر مقاله هایی که به این مساله پرداخته شده، به دلیل اینکه از مدلسازی ریاضی استفاده شده بود، به علت محدودیت هایی که مدل های ریاضی دارند فقط به پیدا کردن یک برنامه کاری پرداخته شده است. اگرچه اخیرا توسط مدل ریاضی، تعیین تعداد بهینه جرثقیل ها نیز در مساله وارد شد اما برای مسائل بزرگتر قابل استفاده نبوده است. بنابراین در این مقاله از شبیه سازی برای این کار استفاده شد و مشاهده کردیم که تمامی محدودیت های قبلی حذف شده و مدل را می توان برای مسائل خیلی بزرگتر نیز استفاده نمود. نهایتا در تقسیم بندی آخر مربوط به مساله ترمینال های کانتینری، به بهینه سازی عملیات در محوطه ترمینال پرداخته شده است. در این دسته هدف تعیین مکان بهینه انبار کانتیرها، تعیین تعداد بهینه تجهیزاتی که در محوطه قرار دارند مانند کامیون ها، تریلرها و جرثقیل های انبار. البته مقالاتی هم هستند که بهینه سازی کل ترمینال پرداخته اند که طبیعتا با گسترش مدل به این شکل ساده سازی های زیادی انجام شده است.
در مساله ای که ما به آن پرداخته ایم، به دنبال این هستیم که در یک مساله خاص، عواملی که بر درآمد ترمینال موثر می باشند در بخش مربوط به جرثقیل های عرشه شناسایی شوند و میزان تاثیر آن ها بر درآمد به چه میزان می باشد. از این رو همانطور که در فصل قبل به طور مفصل توضیح داده شد ابتدا شبیه سازی این عملیات در نرم افزار Arena انجام شد. قابل ذکر است که با شبیه سازی توانستیم تمامی محدودیت هایی که قبلا در مسائل مربوط به این دسته وجود داشت را حذف کنیم و هرچه بیشتر مدل خود را به حالت واقعی سیستم نزدیکتر کنیم. سپس با طراحی آزمایشات و انجام عملیات آماری میزان تاثیر عوامل مختلف را می یابیم.
کل فرایند بدین صورت می باشد که ابتدا کشتی ها با یک نرخ ورود که از توزیع نمایی پیروی می کند وارد بندر می شوند. پس از ورود یک عمل برای آماده سازی کشتی ها انجام می شود و کشتی ها آماده ورود به عرشه می شوند. هر کشتی وارد سکویی می شود که کمترین صف در آن تشکیل شده باشد. سپس منتظر می ایستند تا یک جرثقیل وارد این سکو شده و کار آن ها را انجام دهد. عملیات بارگیری طبق یک توزیع مستطیلی انجام میشود. بعد از انجام این عملیات کشتی از بندر خارج شده و جرثقیل کار کانتینر بعدی را انجام میدهد.
4-1- شبیه سازی ترمینال کانتینری با نرم افزار Arena
در ترمینالهای کانتینری، ابتدا کشتیها وارد می شوند و پس از قرار گیری در لنگرگاه منتظر انجام عملیات توسط جرثقیل های عرشه می مانند. در این مقاله هدف ما شبیه سازی قسمت اول عملیات در ترمینال می باشد که منجر به تعیین تعداد بهینه سکو ها و جرثقیل ها می شود. بنابراین محیط سیستم در ابتدا مشخص شده است. همچنین باید اجزای سیستم را شناسایی کنیم. اولین نهاد در این سیستم، کشتی ها می باشند که دارای نرخ ورود می باشند. دومین نهاد جرثقیل ها می باشند که کار تخلیه و بارگیری کانتینرها را بر روی کشتی ها انجام می دهند. جرثقیل ها با یک توزیع احتمالی خاصی عملیات را انجام می دهند و هر کدام در یک مکان خاصی بر حسب شماره سکو مستقر می شوند. در این سیستم عملیات و جابجایی هایی نیز انجام می شود. به طور مثال عملیات تخلیه و بارگیری، قرار گیری کشتی در عرشه، جابجایی های جرثقیل و … .
متغیرهای مهم و تعیین کننده در این سیستم همان زمان های انتظار و تعداد جرثقیل ها و سکو ها می باشند که از مهم ترین متغیرها می باشند.
شبیه سازی این سیستم توسط Arena را در زیر شرح می دهیم:
فرض می کنیم می خواهیم یک ترمینال به 2جرثقیل و 4سکو را شبیه سازی کنیم. در قسمت اول باید وارد شدن کشتی ها، محدوده زمانی برای وارد شدن و دیگر پارامترها که مربوط به ورود کشتی ها می باشد را در مدل وارد کنیم. چون کشتی ها نهاد می باشند و دارای نرخ ورود خاصی هستند در ابتدا از ماژول Create استفاده می کنیم. در این ماژول نرخ ورود کشتی ها نیز تعیین می شود. کشتی ها پس از ورود باید منتظر بمانند تا ساعت کاری ترمینال آغاز شود و همچنین باید سکوی مورد نظر برای استقرار تعیین شده سپس کشتی در سکو قرار گیرد. در اینجا یک جابجایی داریم که باید توسط ماژول Process مشخص گردد. برای محدوده زمانی نیز از ماژول Hold استفاده می شود. یکی از ماژول های مهم در این قسمت، ماژول PickStation می باشد. توسط این ماژول تعیین می کنیم که هر کشتی باید در کدام سکو قرار گیرد که این کار می توانند طبق فرضیات مساله با قوانین مختلفی انجام شود. به طور مثال کشتی ها به سکویی بروند که کمترین تعداد کشتی ها در صف آن قرار داشته باشند یا کشتی های ورودی به ترتیب در سکوی 1، 2، 3 و تا آخر قرار گیرند و قوانین مختلف دیگر. در شکل زیر اجزای مدل Arena مربوط به قسمت اول شبیه سازی نشان داده شده است.