El desafío
por William Birch, Kate Mick y Neal Hennegan (Shell E&P Company) y Glen Wirth (Simio LLC)
Tal y como se presentó en la Conferencia de Simulación de Invierno de 2015
Introducción
Shell Gulf of Mexico (GoM) Logistics mueve más de 50.000 toneladas de materiales y equipos a instalaciones en alta mar cada mes utilizando más de 40 buques de suministro en alta mar. Los envíos se separan en viajes que incluyen la carga del buque, el tránsito a las ubicaciones en alta mar, la transferencia de materiales en alta mar, el regreso a puerto, la descarga y, posiblemente, la limpieza de tanques. Las instalaciones en alta mar varían entre 30 millas y más de 300 millas. En un mes normal, Shell programa más de 200 viajes para transportar más de 9.000 artículos, desde un simple palé de productos químicos hasta 20.000 pies de productos tubulares. Los buques de suministro en alta mar empleados son de diversos tamaños y configuraciones. Su eslora oscila entre los 100 y los 350 pies, y su capacidad de carga oscila entre las 500 y las 6.000 toneladas. Las áreas de cubierta trasera abierta oscilan entre 20' x 80' y 65' x 260'. El almacenamiento bajo cubierta varía en términos de capacidades y tipos de almacenamiento. Muchos buques están diseñados para transportar tanto líquidos como carga seca a granel.
Problema
El reto es de tamaño y complejidad. El proceso tradicional gira en torno a las solicitudes de envío, que identifican los materiales y equipos que necesitan ser enviados en los próximos 5-10 días. Las solicitudes incluyen los puntos de recogida y entrega, descripciones, cantidades, dimensiones, pesos y restricciones de tiempo. (Las instalaciones en alta mar tienen capacidades de almacenamiento limitadas y planifican cuidadosamente cuándo se entrega y recoge el material en alta mar.) A veces, la base costera puede satisfacer la demanda de envíos con "milk runs" programados regularmente que se dirigen a cada ubicación en alta mar a intervalos programados, pero la mayoría de las veces, la demanda de carga no es regular y debe satisfacerse programando los viajes para cumplir las limitaciones de recogida y entrega de la ubicación en alta mar. La planificación y programación manual de los envíos ha demostrado ser un reto debido a los frecuentes cambios en las ventanas de entrega, el gran número de artículos, la variabilidad en los tiempos de tránsito y el clima, y la congestión en las instalaciones portuarias. Un estudio del tiempo "no productivo" de los buques sacó a la luz una importante oportunidad para mejorar la eficacia del proceso de programación.
La solución
Solución
La solución, inspirada en los sistemas de optimización del transporte terrestre, consta de tres herramientas principales: una para conocer el estado de los buques en tiempo real, otra para las solicitudes de demanda actualizadas y, por último, un sistema de programación.Debido a la variabilidad de las condiciones meteorológicas, los plazos de entrega permitidos, los tiempos de carga y descarga, el tráfico de buques y las cambiantes ubicaciones geográficas de las plataformas flotantes, se hizo evidente que la herramienta de programación debía basarse en un simulador de eventos discretos con conciencia espacial y ser capaz de evaluar los riesgos de una programación determinada. Estos retos, junto con el valor de la visualización en 3D y los objetos inteligentes en el desarrollo de modelos, llevaron a Shell a Simio.
El modelo
El modelo comenzó con la colocación en el modelo de un mapa de la región del Golfo de México, cuyo tamaño se ajustó a la escala del modelo. A continuación, los puertos, muelles e instalaciones en alta mar se colocaron automáticamente en el mapa en función de su latitud y longitud.
Shell opera desde dos puertos principales (Fourchon, LA y Galveston, TX) en la región del Golfo de México, desde donde se originan la mayoría de los envíos de buques. Cada puerto tiene una serie de muelles de carga, descarga y limpieza de tanques. La información relativa a las capacidades de los muelles, la capacidad de los buques, la clasificación de selección y los tiempos de carga y descarga se configuran para cada muelle.
Las plataformas marinas son los consumidores de la demanda. Las definiciones de plataforma son similares a las de los muelles en cuanto a capacidad, tiempos de carga y descarga. La duración de los viajes de los buques se determina en función de la distancia entre el puerto y las plataformas y de la velocidad de desplazamiento del buque, que puede variar en función de las condiciones meteorológicas y la ubicación.
El tamaño de la embarcación determina el número de embarcaciones que pueden caber en una determinada grada. Para cada embarcación, se configuran capacidades discretas (área y peso) para la carga sobre cubierta y capacidades basadas en volumen para la carga bajo cubierta (combustible, agua, graneles secos y líquidos). Se definen datos adicionales como cargas útiles máximas, tarifas diarias, tasas de viaje, tiempos de carga y descarga.
Flujo general del proceso
La demanda de envío se lee en el modelo a partir de un archivo o archivos de datos externos. Los datos contienen información sobre dónde y cuándo estará disponible el material para su entrega. El tipo de carga, la prioridad, la cantidad, la unidad de medida, así como el momento en que la demanda debe estar en su destino también están contenidos en la demanda de envío.
Cuando un artículo de la demanda está disponible para su recogida, se utiliza la lógica de selección de buque para determinar cuándo se recogerá el artículo y en qué buque. La lógica de selección de buque elige primero los materiales más críticos que deben entregarse y, a continuación, selecciona el mejor buque para entregar el material basándose en un modelo de costes. Para determinar el coste, se tienen en cuenta una serie de factores que incluyen el coste de entrega tardía, el coste del tiempo de inactividad, el "coste de capacidad no utilizada", el coste de limpieza del tanque, el uso del deslizamiento y el coste de uso del día.
Una vez que se han determinado la demanda y el buque para un viaje, el buque se desplazará a la(s) grada(s) designada(s). A su llegada a cada grada, el buque pasará por etapas que modelan el tiempo de amarre en la grada, los tiempos de carga de la carga y los tiempos de salida. Si es necesario cargar demanda adicional en otra grada durante el viaje, el buque se desplazará a la grada alternativa una vez que esté disponible.
Una vez cargada toda la demanda en el buque, éste abandona el puerto. El destino del buque se determina en función del elemento de demanda más crítico en el buque. La velocidad a la que viajará el buque se basa en las condiciones meteorológicas y en si el buque está operando en modo económico o de velocidad máxima de viaje.
Al llegar a la plataforma, el buque entrará en modo de espera en alta mar o "tiempo de reserva". El tiempo de reserva es una forma de tener en cuenta la "flotación" prevista en el programa de entrega del buque y se introduce con los elementos de demanda. Después de este retraso, el buque se apodera de la grúa de la plataforma para iniciar la descarga.
Una vez inmovilizada la grúa, el buque establece el posicionamiento dinámico para comenzar la descarga. Una vez descargada toda la carga, el modelo comprobará si hay carga de retorno que pueda ser cargada. El buque partirá entonces y determinará su próximo destino. El próximo destino puede ser otra plataforma o puerto.
Impacto en el negocio
Resultados e informes
Los resultados de Simio son variados y completos. Las estadísticas resumidas permiten al usuario evaluar rápidamente la calidad de un programa en función de los parámetros que rigen las operaciones. Los diagramas de Gantt muestran visualmente los detalles de cada plataforma, deslizamiento, buque y elemento de demanda, lo que permite al usuario ver el programa desde varias perspectivas. Los cuadros de mando exportables y los informes detallados facilitan la interpretación y el análisis de las restricciones. Todos los resultados son personalizables, lo que permite al usuario reaccionar ante los cambios en los objetivos de la empresa. Una vez finalizado el calendario, se publica en un portal web para que lo consulten varios usuarios, tanto dentro como fuera de Shell. El nivel de transparencia resultante fomenta la confianza en los programadores y en la capacidad de la logística para cumplir en un entorno complejo y dinámico.