O desafio
por William Birch, Kate Mick e Neal Hennegan (Shell E&P Company) e Glen Wirth (Simio LLC)
Conforme apresentado na Conferência de Simulação de Inverno de 2015
Introdução
A Shell Gulf of Mexico (GoM) Logistics transporta mais de 50.000 toneladas de materiais e equipamentos para instalações offshore todos os meses, usando mais de 40 embarcações de suprimento offshore. As remessas são separadas em viagens que incluem o carregamento da embarcação, o trânsito para locais offshore, a transferência de materiais offshore, o retorno ao porto, o descarregamento e, possivelmente, a limpeza do tanque. As instalações offshore variam de 30 milhas a mais de 300 milhas da costa. Em um mês típico, a Shell programará mais de 200 viagens transportando mais de 9.000 itens rastreados, sendo que um item pode ser um simples palete de produtos químicos ou 20.000 pés de produtos tubulares. As embarcações de suprimento offshore empregadas são de diversos tamanhos e configurações. O comprimento das embarcações varia de 100 a mais de 350 pés, com capacidades de carga que variam de 500 a 6.000 toneladas. As áreas abertas do convés traseiro variam de 20' x 80' a 65' x 260'. O armazenamento abaixo do convés varia em termos de capacidade e tipos de armazenamento. Muitos navios são projetados para transportar granéis líquidos e secos.
Problema
O desafio é de tamanho e complexidade. O processo tradicional gira em torno de solicitações de remessa, que identificam materiais e equipamentos que precisam ser enviados nos próximos 5 a 10 dias. As solicitações incluem os pontos de coleta e entrega, descrições, quantidades, dimensões, pesos e restrições de tempo. (As instalações offshore têm capacidades limitadas de armazenamento e planejam cuidadosamente quando o material é entregue e coletado offshore.) A base em terra pode, às vezes, atender à demanda de remessas com "milk runs" regularmente programados que vão para cada localidade offshore em intervalos programados, mas, na maioria das vezes, a demanda por carga não é regular e deve ser atendida por meio da programação de viagens para atender às restrições de coleta e entrega da localidade offshore. O planejamento e a programação manual de embarques se mostraram desafiadores devido às frequentes mudanças nas janelas de entrega, ao grande número de itens, à variabilidade dos tempos de trânsito e do clima e ao congestionamento nas instalações portuárias. Um estudo do tempo "improdutivo" da embarcação trouxe à tona uma oportunidade significativa de melhorar a eficácia do processo de programação.
A solução
A solução
A solução, modelada a partir de sistemas de otimização de transporte terrestre, consiste em três ferramentas principais: uma para o status em tempo real dos navios, outra para solicitações de demanda atualizadas e, por fim, um sistema de programação.Devido à variabilidade do clima, dos tempos de entrega permitidos, dos tempos de carga e descarga, do tráfego de embarcações e da mudança de localização geográfica das plataformas flutuantes, ficou claro que a ferramenta de programação deveria ser construída em um simulador de eventos discretos com reconhecimento espacial e ser capaz de avaliar os riscos de uma determinada programação. Esses desafios, aliados ao valor da visualização em 3D e dos objetos inteligentes no desenvolvimento de modelos, levaram a Shell ao Simio.
O modelo
O modelo começou com um mapa da região de GoM sendo colocado no modelo e dimensionado para corresponder à escala do modelo. Os portos, os slips e as instalações offshore foram então automaticamente colocados no mapa com base em sua latitude e longitude.
A Shell opera a partir de dois portos principais (Fourchon, LA e Galveston, TX) na região do GoM, de onde se origina a maioria das remessas de navios. Cada porto tem vários slips de carregamento, descarregamento e limpeza de tanques. As informações sobre as capacidades dos slips, a capacidade dos navios, a classificação de seleção e os tempos de carregamento e descarregamento são configurados para cada slip.
As plataformas offshore são os consumidores da demanda. As definições de plataforma são semelhantes às dos slips com capacidade de deslizamento e tempos de carga e descarga. As durações das viagens das embarcações são determinadas com base na distância entre o porto e as plataformas e na taxa de viagem da embarcação, que pode variar de acordo com o clima e o local.
Para cada embarcação, são configuradas capacidades discretas (área e peso) para cargas acima do convés e capacidades baseadas em volume para cargas abaixo do convés (combustível, água, granéis sólidos e líquidos). São definidos itens de dados adicionais, como cargas úteis máximas, taxas diárias, taxas de viagem e tempos de carga e descarga.
Fluxo geral do processo
A demanda de remessa é lida no modelo a partir de um ou mais arquivos de dados externos. Os dados contêm informações sobre onde e quando o material estará disponível para entrega. O tipo de carga, a prioridade, a quantidade, a unidade de medida e o horário em que a demanda precisa estar em seu destino também estão contidos na demanda de pedido.
Quando um item de demanda está disponível para coleta, a lógica de seleção de embarcação é usada para determinar quando o item será coletado e em qual embarcação. A lógica de seleção de embarcação primeiro escolhe os materiais mais críticos a serem entregues e, em seguida, seleciona a melhor embarcação para entregar o material com base em um modelo de custo. Ao determinar o custo, vários fatores são considerados, incluindo o custo de entrega atrasada, o custo de tempo de inatividade climática, o "custo de capacidade não utilizada", o custo de limpeza do tanque, o uso de deslizamento e o custo de uso diário.
Uma vez que a demanda e o navio tenham sido determinados para uma viagem, o navio se deslocará para o(s) local(is) designado(s) de deslizamento. Ao chegar em cada local de deslizamento, o navio passará por estágios que modelam o tempo de amarração no deslizamento, os tempos de carregamento da carga e os horários de partida. Se houver demanda adicional a ser carregada em outro deslizamento durante a viagem, o navio viajará para o deslizamento alternativo assim que estiver disponível.
Depois que toda a demanda é carregada no navio, ele deixa o porto. O destino do navio é determinado com base no item de demanda mais crítico do navio. A taxa de viagem do navio é baseada nas condições climáticas e se o navio está operando no modo econômico ou de taxa máxima de viagem.
Ao chegar à plataforma, o navio entrará no modo de espera offshore ou "tempo de buffer". O tempo de buffer é uma forma de contabilizar a "flutuação" planejada no cronograma de entrega do navio e é inserido com os itens de demanda. Após esse atraso, o navio apreende o guindaste da plataforma para iniciar o descarregamento.
Depois que o guindaste é apreendido, o navio define o posicionamento dinâmico para iniciar o descarregamento. Depois que toda a carga for descarregada, o modelo verificará se há carga de retorno que possa ser carregada. Em seguida, o navio partirá e determinará seu próximo destino. O próximo destino pode ser outra plataforma ou porto.
O impacto nos negócios
Resultados e relatórios
Os resultados da ferramenta Simio são variados e abrangentes. As estatísticas resumidas permitem que o usuário avalie rapidamente a qualidade de um cronograma com base nas métricas que orientam as operações. Os gráficos de Gantt exibem visualmente os detalhes de cada plataforma, deslizamento, embarcação e item de demanda, permitindo que o usuário visualize o cronograma de várias perspectivas. Painéis exportáveis e relatórios detalhados promovem interpretação simples e análise de restrições. Todos os resultados são personalizáveis, o que permite que o usuário reaja às mudanças nos objetivos comerciais. Quando o cronograma é finalizado, ele é publicado em um portal da Web para ser visualizado por vários usuários, dentro e fora da Shell. O nível de transparência resultante promove a confiança nos programadores e na capacidade da logística de entregar em um ambiente complexo e dinâmico.