A modelagem e a simulação foram fundamentais para resolver um problema proeminente no setor de petróleo e gás: como mitigar a interrupção de paradas em um único oleoduto e manter os clientes abastecidos com o mínimo de interrupções necessárias para manter altos níveis de serviço. O cliente iniciou vários projetos de expansão para adicionar capacidade de armazenamento a uma estação de bombeamento existente. Surgiu a preocupação de que a demanda futura excedesse a capacidade. O cliente estava interessado em identificar o número, o tamanho e a disposição ideais dos tanques no novo terminal, a fim de obter o uso mais econômico do capital para obter ganhos operacionais para seu cliente final. Esperava-se que os benefícios do novo terminal incluíssem melhorias na capacidade de receber insumos da linha principal para o terminal, apesar da variabilidade no envio de lotes para os clientes finais e, por outro lado, no caso de transtornos no upstream, proporcionando consistência e previsibilidade de entregas de lotes para seus clientes finais.
O cliente possuía e operava um sistema de oleoduto no Canadá e nos Estados Unidos e, como parte de um caso de negócios de expansão da capacidade do oleoduto, estava avaliando os requisitos de armazenamento em linha. Uma série de configurações e tamanhos diferentes de tanques de armazenamento precisava ser considerada e analisada e, com o emprego de modelagem e simulação avançadas, a tomada de decisão informada foi possível e reconhecida como prática recomendada. Mais especificamente, era necessário um modelo que considerasse várias entradas e saídas sequenciadas de lotes da linha principal em uma maneira de primeiro a entrar, primeiro a sair (FIFO), manutenção programada e lentidão de serviço aleatória ou eventos de falha a montante ou a jusante do terminal.
Este documento e a apresentação que o acompanha fornecem uma visão geral do sistema que está sendo modelado, uma demonstração do modelo desenvolvido e compartilha algumas das melhores práticas e abordagens aplicadas na representação do gêmeo digital do terminal.
O objetivo deste estudo de simulação foi avaliar o desempenho de um terminal em linha proposto para o futuro. Foi necessária uma análise da capacidade de buffering para determinar se o equipamento de tancagem proposto atenderia às demandas futuras de entrega de produção. A identificação das restrições de capacidade, bem como as soluções financeiramente viáveis para mitigar o impacto dos transtornos a montante e a jusante, foram de interesse. O modelo de simulação também serviu como um gêmeo digital, com o qual o cliente pôde testar diferentes cargas de programação de lotes e regras e métodos operacionais de uso de tanques.
Os pacotes de software de simulação preferidos do cliente não foram especificados, mas com base no curto prazo disponível, no desejo do cliente de operar o modelo a longo prazo e no resultado da fase inicial de especificação do projeto funcional, o software Simio foi selecionado.
A especificação inicial do projeto funcional forneceu uma descrição detalhada do sistema e identificou o modelo e as premissas do projeto para todas as partes interessadas envolvidas. Além disso, as entradas e saídas do modelo, juntamente com a abordagem de modelagem, foram desenvolvidas, revisadas, refinadas e aprovadas logo no início, como parte dessa fase de especificação, para garantir que o desenvolvimento do modelo pudesse ser executado rapidamente, sem atrasos inesperados.
O MOSIMTEC implementou uma combinação de lógica de objeto de fluxo discreto (lote) e contínuo para representar os produtos presentes em vários estágios ao longo do oleoduto e da instalação de armazenamento planejada. A demanda do sistema ou, nesse caso, os lotes de produtos provenientes do abastecimento do oleoduto a montante, foram projetados para se basearem em programações de entrada determinísticas definidas pelo usuário ou eventos aleatórios. A infraestrutura do sistema, ou seja, tanques e conexões, foi projetada para ser configurável em termos de número implantado e capacidade relacionada.
O modelo foi projetado para permitir a variabilidade esperada nas taxas de fluxo em diferentes nós do sistema, considerando a manutenção planejada e não planejada, bem como a variabilidade devido à seleção lateral e às mudanças de fluxo entre os lotes. Os resultados do modelo visualizaram o status atual do sistema e destacaram os gargalos do sistema em termos de utilização de armazenamento e bloqueio de fluxo.
Para dar suporte à verificação e à validação, bem como à análise detalhada de causa e efeito, foram configurados registros detalhados para relatar eventos de fluxo de produtos pelo sistema, bem como alterações no status do sistema.
A MOSIMTEC, em colaboração com o cliente, foi capaz de visualizar e analisar estatisticamente o fluxo planejado do terminal e, mais especificamente, quantificar com alto grau de certeza os ganhos e impactos esperados no desempenho para diferentes configurações de projeto e operação. O modelo de simulação dinâmica foi mais capaz de representar a combinação exclusiva de eventos e os impactos resultantes, ao contrário dos cálculos estáticos tradicionais. Mais especificamente, a variabilidade intermitente e aleatória do fluxo dentro do sistema complexo, em termos de extensão e tempo do evento, não poderia ser representada com precisão em um cálculo estático.
O nível de percepção que o modelo proporcionou facilitou a profundidade da análise necessária para justificar totalmente o caso de negócios de aumento de capacidade, de modo que o cliente conseguiu entender totalmente os termos sob os quais o fornecimento e a entrega precisavam operar, considerando as decisões de engenharia que estavam tomando.
O cliente pôde usar o resultado da análise do cenário do modelo para avançar com confiança nas recomendações de requisitos de tanques e filosofias operacionais para atingir os níveis de serviço desejados. O modelo também serve como uma linha de base sólida para fins futuros como um gêmeo digital para integração em termos de suporte a decisões operacionais e mitigação de riscos.