مرکز لجستیک زنجیره سرد مدل زنده

شما بارانداز و سردخانه یک مرکز توزیع کالاهای حساس به دما مانند واکسن را اداره می‌کنید. هر در باز هوای گرم را راه می‌دهد، هر کامیون در صف محموله منتظر است و محصول باید بین ۲ و ۸ درجه سانتی‌گراد بماند.

چه چیزی یاد می‌گیرید

شبیه‌ساز

زمان 0 min
دمای محصول 5.0 °C · کامیون‌های منتظر 0 · زمان انتظار کامیون 0 min❄ 5.0 °C · 📦 5.0 °C · ⚡ 0.0 kW···✕✕✕🚚 0 · ⏱ 0 min
  • در بیکار
  • در حال تخلیه (در باز)
  • کامیون منتظر
  • یخچالی خراب

کنترل‌ها

هر در دارای نیرو هر بار یک کامیون را تخلیه می‌کند — و تا وقتی باز است هوای گرم را راه می‌دهد.

در محدوده ۲ تا ۸ درجه سانتی‌گراد. پایین‌تر حاشیه بیشتری می‌دهد اما انرژی بیشتری مصرف می‌کند.

دو کمپرسور، هرکدام ۴۰ کیلووات خنک‌سازی.

نفوذ هوای گرم از درهای باز را کم می‌کند؛ فن‌ها مقداری توان مصرف می‌کنند.

کامیونی را که واحد تبرید آن خراب شده به ابتدای صف می‌برد.

شاخص‌ها

دمای محصول
5.0°C
عادی
زمان انتظار کامیون
0min
عادی
انحراف دما
0.00°C·h
عادی
محموله یخچالی خراب
4.0°C
عادی
هوای سردخانه5.0 °C
زمان خدمه (ساعت-در دارای نیرو)0.5 h
کامیون‌های منتظر0
بهره‌برداری از بارانداز0 %
توان تبرید0.0 kW

روند

دمای محصول: — °C14.00.0

سناریوهای بحران

سطح 1 · خرابی کمپرسور در روز گرم

۳۳ درجه سانتی‌گراد بیرون، کامیون‌ها پیوسته می‌رسند، چهار در برای تخلیه باز است. یکی از دو کمپرسور در آستانه خرابی است. واکسن‌ها را در ۲ تا ۸ درجه سانتی‌گراد نگه دارید.

  • محصول هرگز بالاتر از ۸ درجه سانتی‌گراد نرود
  • هوای سردخانه هرگز بالای پیش‌هشدار 7 °C نرود (تنظیم سایت — فرض)
  • میانگین انتظار کامیون ≤ ۶۰ دقیقه

سطح 2 · اوج تعطیلات

چهار ساعت پس از شروع یک روز کاری 14 ساعته، اوج تعطیلات آغاز می‌شود: هفت ساعت، 7 کامیون در ساعت در نوبت‌های رزروشده می‌رسند — بیش از دو برابر 3 کامیون معمول — و فقط سه در نیرو دارد. رانندگان نوبت‌دار ساعت مشخص دارند، پس میانگین انتظار باید حداکثر 20 دقیقه بماند. خدمهٔ اضافی بارانداز در حالت آماده‌باش‌اند، اما بودجهٔ اضافه‌کاری برای کل روز 68 ساعت-در دارای نیرو را پوشش می‌دهد. به‌موقع به‌اندازهٔ کافی در باز کنید — بدون اینکه سردخانه را در بعدازظهری با 33 °C بپزید.

  • میانگین انتظار کامیون ≤ 20 min از شروع اوج به بعد (ساعت‌های نوبت — حد قطعی)
  • محصول هرگز بالاتر از ۸ درجه سانتی‌گراد نرود
  • میانگین توان تبرید ≤ ۵۵ کیلووات
  • زمان خدمه ≤ 68 ساعت-در (بودجهٔ اضافه‌کاری — فرض)

سطح 3 · خرابی یخچالی در محوطه

دوازده کامیون از قبل منتظرند و فقط دو در نیرو دارد. سپس واحد تبرید کامیونی در انتهای صف از کار می‌افتد — در گرمای 35 °C.

  • محموله یخچالی خراب هرگز بالاتر از ۸ درجه سانتی‌گراد نرود
  • محصول انبار هرگز بالاتر از ۸ درجه سانتی‌گراد نرود
  • میانگین انتظار کامیون ≤ ۹۰ دقیقه

مبنا — مدل پشت اعداد

هر رابطه‌ای که شبیه‌ساز به کار می‌برد، با منبعش. ثابت‌هایی که به‌عنوان فرض علامت خورده‌اند کالیبراسیون‌های نمونه‌ای‌اند.

تراز گرمایی سردخانه: دیوارها و درهای باز گرما وارد می‌کنند، تبرید آن را خارج می‌کند.
C · dT/dt = UA·(T_out − T) + Q_door − Q_refrig[3][2]فرض: جرم حرارتی، رسانایی دیوار و در، اندازه کمپرسور و زمان خدمت مقادیر نمونه‌ای هستند.
نفوذ هوا از در با تعداد درهای باز و اختلاف دما رشد می‌کند؛ پرده‌های هوا آن را کم می‌کنند.
Q_door = n_open · 0.6 · 1.2 kW/K · (T_out − T) · (1 − 0.7·curtain)[2]فرض: جرم حرارتی، رسانایی دیوار و در، اندازه کمپرسور و زمان خدمت مقادیر نمونه‌ای هستند.
بازده تبرید به‌صورت کسری از حد کارنو.
COP = 0.45 · T_evap / (T_cond − T_evap) [K][4]
دمای مغز محصول با تأخیری دوساعته هوا را دنبال می‌کند.
T_product(t+Δt) = T_room + (T_product − T_room)·e^(−Δt/2h)[3]
انحراف: درجه‌ساعت‌های خارج از محدوده نگهداری ۲ تا ۸ درجه سانتی‌گراد (بیش از حد گرم یا یخ‌زده).
excursion = Σ max(0, T − 8, 2 − T) · Δt [°C·h][1]
سایر ثابت‌های عملیاتی که مدل به کار می‌برد.
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-2فرض: جرم حرارتی، رسانایی دیوار و در، اندازه کمپرسور و زمان خدمت مقادیر نمونه‌ای هستند.
کامیون‌های بدون نوبت تصادفی می‌رسند، کامیون‌های نوبت‌دار در بازهٔ زمانی نوبتشان (چند تایی آن را از دست می‌دهند)، و درها آن‌ها را موازی خدمت می‌دهند. زمان انتظار از قانون لیتل پیروی می‌کند: صف تقسیم بر تعداد کامیون‌هایی که در ساعت گذشته واقعاً در هر ساعت تخلیه شده‌اند، پس صفِ بدون تغییر با تغییر نرخ ورود جهش نمی‌کند.
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]
زمان خدمه: هر در دارای نیرو هزینه دارد، چه کامیونی پشت آن باشد چه نباشد.
crew time = Σ c_staffed · Δt [door-hours]

تصادفی‌بودن: یک مولد mulberry32 با seed؛ توزیع‌های به‌کاررفته — یکنواخت، نمایی (وارون CDF)، نرمال (Box–Muller)، پواسون (Knuth). seed نمایش داده می‌شود و قابل اشتراک است.

منابع

  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

چه کسی این کار را حرفه‌ای انجام می‌دهد

مدل آموزشی — برای تصمیم‌های عملیاتی نیست. سایت‌های واقعی هر ثابت را با تجهیزات و داده‌های خودشان کالیبره می‌کنند.