Centre logístic de cadena de fred Model en directe

Dirigeixes el moll i la cambra frigorífica d’un centre de distribució de mercaderies sensibles a la temperatura, com ara vacunes. Cada porta oberta deixa entrar aire calent, cada camió a la cua és càrrega que espera, i el producte s’ha de mantenir entre 2 °C i 8 °C.

Què aprendràs

Simulador

Temps 0 min
Temperatura del producte 5,0 °C · Camions en espera 0 · Temps d’espera dels camions 0 min❄ 5,0 °C · 📦 5,0 °C · ⚡ 0,0 kW···✕✕✕🚚 0 · ⏱ 0 min
  • Porta lliure
  • Descarregant (porta oberta)
  • Camió en espera
  • Camió frigorífic avariat

Controls

Cada porta amb personal descarrega un camió alhora, i deixa entrar aire calent mentre és oberta.

Dins de la banda de 2–8 °C. Més baixa dóna més marge però consumeix més energia.

Dos compressors, 40 kW de refrigeració cadascun.

Redueix l’entrada d’aire calent per les portes obertes; els ventiladors consumeixen una mica d’energia.

Posa al davant de la cua el camió amb la unitat de refrigeració avariada.

Indicadors

Temperatura del producte
5,0°C
normal
Temps d’espera dels camions
0min
normal
Excursió de temperatura
0,00°C·h
normal
Càrrega del camió frigorífic avariat
4,0°C
normal
Aire de la cambra frigorífica5,0 °C
Temps de personal (hores de porta amb personal)0,5 h
Camions en espera0
Utilització del moll0 %
Potència de refrigeració0,0 kW

Tendència

Temperatura del producte: — °C14,00,0

Escenaris de crisi

Nivell 1 · Avaria d’un compressor un dia de calor

33 °C a l’exterior, camions que arriben sense parar, quatre portes obertes per descarregar. Un dels dos compressors està a punt de fallar. Mantén les vacunes dins de 2–8 °C.

  • Producte mai per sobre de 8 °C
  • Aire de la cambra mai per sobre de la prealarma de 7 °C (configuració del centre — supòsit)
  • Espera mitjana dels camions ≤ 60 min

Nivell 2 · Pic de festes

Quatre hores després de començar una jornada de 14 hores, arriba el pic de festes: durant set hores, arriben 7 camions per hora en franges reservades —més del doble dels 3 habituals— i només hi ha tres portes amb personal. Els conductors amb reserva tenen franges horàries, de manera que l’espera mitjana ha de quedar en 20 minuts o menys. Hi ha equips de moll addicionals de guàrdia, però el pressupost d’hores extres cobreix 68 hores de porta amb personal per al dia. Obre prou portes a temps, sense coure la cambra frigorífica en una tarda de 33 °C.

  • Espera mitjana dels camions ≤ 20 min des del pic (franges horàries — límit estricte)
  • Producte mai per sobre de 8 °C
  • Potència de refrigeració mitjana ≤ 55 kW
  • Temps de personal ≤ 68 hores de porta (pressupost d’hores extres — supòsit)

Nivell 3 · Avaria d’un camió frigorífic al pati

Ja hi ha dotze camions esperant i només dues portes amb personal. Llavors la unitat de refrigeració d’un camió del final de la cua s’espatlla, amb 35 °C de calor.

  • Càrrega del camió frigorífic avariat mai per sobre de 8 °C
  • Producte de la cambra mai per sobre de 8 °C
  • Espera mitjana dels camions ≤ 90 min

Base: el model darrere de les xifres

Totes les relacions que fa servir el simulador, amb la seva font. Les constants marcades com a supòsits són calibratges il·lustratius.

Balanç de calor de la cambra frigorífica: les parets i les portes obertes aporten calor i la refrigeració l’extreu.
C · dT/dt = UA·(T_out − T) + Q_door − Q_refrig[3][2]Supòsit: la massa tèrmica, la conductància de parets i portes, la mida dels compressors i el temps de servei són valors il·lustratius.
La infiltració per les portes creix amb el nombre de portes obertes i la diferència de temperatura; les cortines d’aire la redueixen.
Q_door = n_open · 0.6 · 1.2 kW/K · (T_out − T) · (1 − 0.7·curtain)[2]Supòsit: la massa tèrmica, la conductància de parets i portes, la mida dels compressors i el temps de servei són valors il·lustratius.
Eficiència de la refrigeració com a fracció del límit de Carnot.
COP = 0.45 · T_evap / (T_cond − T_evap) [K][4]
La temperatura interna del producte segueix la de l’aire amb un retard de dues hores.
T_product(t+Δt) = T_room + (T_product − T_room)·e^(−Δt/2h)[3]
Excursió: graus-hora fora de l’interval d’emmagatzematge de 2–8 °C (massa calent o congelació).
excursion = Σ max(0, T − 8, 2 − T) · Δt [°C·h][1]
Altres constants de funcionament que fa servir el model.
cold room 60 MJ/K, walls 0.6 kW/K · door open 60 % of unloading · air curtain −70 % infiltration, +3 kW fan per busy door · 2 × 40 kW compressors, −1 %/K above 32 °C · 4 kW per busy door (levellers, lights) · failed reefer τ = 3 h · scenario site settings: cold-room pre-alarm 7 °C, overtime budget 68 door-hours per 14 h day · booked trucks miss 5 % of slots · unloading Erlang-2Supòsit: la massa tèrmica, la conductància de parets i portes, la mida dels compressors i el temps de servei són valors il·lustratius.
Els camions sense cita arriben a l’atzar, els camions reservats en la seva franja horària (uns quants la perden), i les portes els atenen en paral·lel. El temps d’espera segueix la llei de Little: la cua dividida pels camions realment descarregats per hora durant l’última hora, de manera que una cua que no canvia no fa un salt quan canvia la taxa d’arribada.
arrivals ~ Poisson(λΔt) + booked slots (5 % no-show), service ~ Erlang-2 (mean 45 min), c staffed doors; X = n_busy / 45 min (smoothed, τ = 1 h); W_q = L_q / X[6][5]
Temps de personal: cada porta amb personal es paga, hi hagi o no un camió.
crew time = Σ c_staffed · Δt [door-hours]

Aleatorietat: un generador mulberry32 amb llavor; distribucions utilitzades: uniforme, exponencial (CDF inversa), normal (Box–Muller), Poisson (Knuth). La llavor es mostra i es pot compartir.

Fonts

  1. PAHO — Cold chain: vaccines are stored and transported between +2 °C and +8 °C — Pan American Health Organization
  2. ASHRAE Handbook — Refrigeration, ch. 24 Refrigerated-Facility Loads (door infiltration, Gosney–Olama model; air curtains) — ASHRAE, 2022
  3. F. P. Incropera et al. — Fundamentals of Heat and Mass Transfer: lumped capacitance — Wiley, 2011
  4. Y. A. Çengel, M. A. Boles — Thermodynamics: Carnot COP of refrigerators — McGraw-Hill, 2019
  5. J. D. C. Little — A Proof for the Queuing Formula L = λW — Operations Research 9(3), 1961
  6. D. Gross, C. M. Harris — Fundamentals of Queueing Theory (M/M/c) — Wiley, 2008

Qui es dedica a això professionalment

Model educatiu: no apte per a decisions operatives. Les instal·lacions reals calibren cada constant amb els seus propis equips i dades.