O desafio
por Martin Franklin e Kevin Hanson (Mosimtec LLC)
Conforme apresentado na Conferência de Simulação de Inverno de 2015
Uma empresa petrolífera de médio porte estava projetando e desenvolvendo melhorias em uma instalação existente para aumentar seus negócios de terminalização e transbordo de petróleo bruto por via férrea, o que foi feito por meio da expansão e reconfiguração de sua infraestrutura ferroviária/caminhão para criar um novo ponto de interface entre o transporte por dutos e por via férrea. A empresa reconheceu a necessidade de aplicar a tecnologia de modelagem e simulação para representar o novo sistema de carregamento de petróleo bruto em um ambiente dinâmico, incorporando a variabilidade inerente, para validar o projeto e tomar decisões informadas. Havia a necessidade específica de verificar o rendimento do projeto do processo da instalação de carregamento, no contexto holístico da logística prevista e do ambiente de negócios/mercado. Este documento analisa a abordagem e o valor da aplicação da simulação dinâmica no setor de petróleo no que se refere a esse projeto específico.
Descrição do sistema
Com sede em Calgary, Alberta, Canadá, a empresa fornece serviços de fabricação e manuseio de produtos químicos há mais de meio século. Reconhecendo sua localização estratégica, a empresa transformou e expandiu o local de sua antiga fábrica de produtos químicos e o terminal de manifesto ferroviário/caminhão em uma instalação de armazenamento e transbordo de petróleo bruto para atender com eficiência aos vastos setores de petróleo e gás em Alberta.
O novo terminal tem acesso direto a ambas as operadoras ferroviárias canadenses de Classe I e tem localização ideal no coração industrial de Alberta, próximo aos corredores de oleodutos que atendem às areias petrolíferas e às reservas de óleo pesado nas áreas do nordeste da província. Esses oleodutos transportam o produto para várias refinarias no Industrial Heartland, mas também se conectam a várias operações de terminação e aos principais oleodutos de cross-country para os mercados do leste e oeste do Canadá e dos EUA. Em resposta à necessidade de capacidade adicional para transportar o petróleo bruto de Alberta para os mercados, o projeto foi desenvolvido em fases de capacidade incremental, um novo terminal de transbordo de trem unitário com duas pistas de carga/descarga, várias posições de carga e várias pistas de desvio para coleta, preparação, armazenamento e distribuição adicionais. Para abastecer a operação de carregamento, o armazenamento de petróleo bruto no local para dois produtos distintos e um novo oleoduto lateral de 10 km de comprimento foram instalados com acesso a dois oleodutos principais. Um oleoduto lateral adicional para o retorno de condensado e diluente ao corredor do oleoduto foi instalado na mesma vala que a linha de suprimento. Alimentando-se dos tanques de armazenamento, um banco de grandes bombas de carregamento conectadas por meio de coletores a cada conjunto de braços de carregamento permitiu o processamento simultâneo de vários trens de unidades.
Dois modelos de simulação foram desenvolvidos para analisar a operação do terminal:
- O Modelo de Terminal forneceu uma representação detalhada das operações do trem unitário no local e do fluxo de fluido do produto.
- O modelo de rede forneceu uma perspectiva de alto nível da integração do terminal com a rede ferroviária entre os pontos de origem e destino na América do Norte.
Por fim, as simulações dinâmicas foram usadas não apenas para confirmar e otimizar o rendimento, mas o software de simulação também pode ser aproveitado para soluções sofisticadas de planejamento e programação operacional.
A solução
Execução do projeto
O trabalho de modelagem foi concluído em uma abordagem em etapas (consulte a Figura 1), em conjunto com as etapas padrão do projeto de engenharia. Os resultados da fase FEED da engenharia foram confirmados com o modelo do terminal em um estágio inicial e o verdadeiro potencial do terminal foi identificado. Enquanto o projeto de engenharia detalhado estava em andamento, o modelo de rede de nível superior foi desenvolvido para ajudar a entender a complexidade de conectar clientes em potencial ao terminal por meio das redes ferroviárias disponíveis e usado pela equipe de desenvolvimento de negócios do cliente para ajudar em seus esforços de vendas para garantir contratos adicionais para o novo terminal.
Os modelos foram utilizados durante a inicialização e o comissionamento e, em seguida, foram reajustados com estatísticas reais de desempenho operacional derivadas do historiador do sistema de controle e da coleta contínua de dados de KPI da operação. Quando os modelos estavam de acordo com o desempenho atual, foram entregues ao grupo de operações do terminal para uso contínuo no treinamento da equipe e na otimização das operações.
Modelos de terminal e de rede
O modelo do terminal exigiu a representação detalhada de vários componentes do sistema, incluindo movimentos ferroviários para dentro e fora do terminal e o fluxo de produtos por meio de tubulações, grandes tanques de petróleo bruto com teto flutuante, bombas de carregamento, cabeçalhos e braços de carregamento individuais. Foi desenvolvido um modelo de simulação de eventos discretos (DES), com os principais aspectos de fluxo de fluido e acomodação para queda de pressão no rack de carregamento.
No entanto, o modelo de rede representou um nível muito mais alto de abstração do sistema ferroviário norte-americano, incluindo locais de terminais, capacidade e locais de desvio, configurações de trilhos simples e duplos, gargalos e tempos de fila, bem como tempos de carga e descarga de trilhos para o projeto do trem unitário. O modelo se integra a fontes de informações públicas e privadas dos sistemas ferroviários, incluindo tráfego e infraestrutura existente em várias empresas ferroviárias. O modelo DES foi desenvolvido, fornecendo tanto a visualização dos movimentos do trem unitário ao longo da grande rede ferroviária quanto estatísticas detalhadas do sistema.
O impacto nos negócios
Benefícios
A empresa percebeu que seu investimento em modelagem e simulação dinâmicas não seria usado apenas durante o projeto, mas também poderia ser usado em operações contínuas para fornecer informações e oportunidades de otimização para suas novas instalações. Os benefícios obtidos incluem:
Análise de projeto de infraestrutura: Capacidade que permite o teste de cenários de padrões de tráfego de entrada e saída com base na oferta e na demanda; validação de capacidades práticas de rendimento; validação de turnaround, tempos de espera, demurrage; validação da utilização da infraestrutura de pico; e identificação de gargalos. Desenvolvimento de políticas operacionais: Capacidade que permite testes de cenários baseados em oferta e demanda de rendimento com base no modo de operação; análise de impacto das operações de confiabilidade da infraestrutura, sazonalidade, clima e outros eventos de risco; e análise de custos operacionais de diferentes estratégias operacionais. Treinamento do coordenador de transporte: Capacidade que permite o treinamento do pessoal de operações para melhorar a eficiência e a segurança operacional; e simulação de cenários planejados e não planejados.
Análise de desenvolvimento de negócios: Capacidade de modelagem da capacidade de produção para novos clientes e outros cenários hipotéticos semelhantes; estudos sobre a adequação da infraestrutura existente para o manuseio de novos produtos; suporte para validação de diferentes acordos contratuais com clientes; e suporte para o desenvolvimento de projetos futuros de projetos em andamento e mudanças operacionais.
Futuro sistema potencial de otimização de terminais em tempo real: Fornecimento da base, da especificação e dos dados para o projeto e a validação de um futuro sistema potencial de otimização em tempo real para o terminal.
Como em muitos projetos de modelagem, os benefícios estão tanto na jornada quanto no destino. Por meio do processo de coleta de dados e do trabalho com a equipe de modelagem, a empresa obteve muitos insights sobre sua operação virtual, e várias alterações no projeto foram feitas em um estágio inicial, em que o custo de implementação era relativamente pequeno em comparação com o aprimoramento e os retornos esperados quando estiver em operação.