Centrum logistyki łańcucha chłodniczego Model na żywo

Prowadzisz rampy i chłodnię centrum dystrybucyjnego towarów wrażliwych na temperaturę, takich jak szczepionki. Każda otwarta brama wpuszcza ciepłe powietrze, każda ciężarówka w kolejce to czekający ładunek, a produkt musi pozostać między 2 °C a 8 °C.

Czego się nauczysz

Symulator

Czas 0 min
Temperatura produktu 5,0 °C · Ciężarówki w kolejce 0 · Czas oczekiwania ciężarówki 0 min❄ 5,0 °C · 📦 5,0 °C · ⚡ 0,0 kW···✕✕✕🚚 0 · ⏱ 0 min
  • Brama wolna
  • Rozładunek (brama otwarta)
  • Ciężarówka czeka
  • Uszkodzona chłodnia

Sterowanie

Każda obsadzona brama rozładowuje jedną ciężarówkę naraz — i wpuszcza ciepłe powietrze, gdy jest otwarta.

W zakresie 2–8 °C. Niższa daje większy zapas, ale zużywa więcej energii.

Dwie sprężarki, po 40 kW chłodzenia każda.

Ograniczają napływ ciepłego powietrza przez otwarte bramy; wentylatory pobierają trochę mocy.

Przesuwa ciężarówkę z uszkodzonym agregatem chłodniczym na początek kolejki.

Wskaźniki

Temperatura produktu
5,0°C
normalny
Czas oczekiwania ciężarówki
0min
normalny
Odchylenie temperatury
0,00°C·h
normalny
Ładunek uszkodzonej chłodni
4,0°C
normalny
Powietrze w chłodni5,0 °C
Czas załogi (obsadzone bramogodziny)0,5 h
Ciężarówki w kolejce0
Wykorzystanie ramp0 %
Moc chłodzenia0,0 kW

Trend

Temperatura produktu: — °C14,00,0

Scenariusze kryzysowe

Poziom 1 · Awaria sprężarki w upalny dzień

Na zewnątrz 33 °C, ciężarówki przyjeżdżają równo, cztery bramy otwarte do rozładunku. Jedna z dwóch sprężarek zaraz ulegnie awarii. Utrzymaj szczepionki w zakresie 2–8 °C.

  • Produkt nigdy powyżej 8 °C
  • Powietrze w chłodni nigdy powyżej progu wstępnego alarmu 7 °C (ustawienie obiektu — założenie)
  • Średnie oczekiwanie ciężarówki ≤ 60 min

Poziom 2 · Świąteczny szczyt

Cztery godziny po rozpoczęciu 14-godzinnego dnia pracy zaczyna się świąteczny szczyt: przez siedem godzin przyjeżdża 7 ciężarówek na godzinę w zarezerwowanych oknach czasowych — ponad dwa razy więcej niż zwykłe 3 — a obsadzone są tylko trzy bramy. Kierowcy z rezerwacją mają wyznaczone godziny, więc średnie oczekiwanie musi wynosić najwyżej 20 minut. Dodatkowe ekipy rozładunkowe są w gotowości, ale budżet nadgodzin pokrywa 68 obsadzonych bramogodzin na cały dzień. Otwórz na czas wystarczająco wiele bram — bez ugotowania chłodni w popołudnie przy 33 °C.

  • Średnie oczekiwanie ciężarówki ≤ 20 min od początku szczytu (godziny rezerwacji — twardy limit)
  • Produkt nigdy powyżej 8 °C
  • Średnia moc chłodzenia ≤ 55 kW
  • Czas załogi ≤ 68 bramogodzin (budżet nadgodzin — założenie)

Poziom 3 · Awaria chłodni na placu

Dwanaście ciężarówek już czeka, a obsadzone są tylko dwie bramy. Wtedy agregat chłodniczy ciężarówki na końcu kolejki umiera — w upale 35 °C.

  • Ładunek uszkodzonej chłodni nigdy powyżej 8 °C
  • Produkt w magazynie nigdy powyżej 8 °C
  • Średnie oczekiwanie ciężarówki ≤ 90 min

Podstawa — model stojący za liczbami

Każda zależność używana przez symulator, wraz ze źródłem. Stałe oznaczone jako założenia to kalibracje poglądowe.

Bilans cieplny chłodni: ściany i otwarte bramy wnoszą ciepło, chłodzenie je odbiera.
C · dT/dt = UA·(T_out − T) + Q_door − Q_refrig[3][2]Założenie: bezwładność cieplna, przewodność ścian i bram, wielkość sprężarek i czas obsługi to wartości poglądowe.
Napływ powietrza przez bramy rośnie wraz z liczbą otwartych bram i różnicą temperatur; kurtyny powietrzne go ograniczają.
Q_door = n_open · 0.6 · 1.2 kW/K · (T_out − T) · (1 − 0.7·curtain)[2]Założenie: bezwładność cieplna, przewodność ścian i bram, wielkość sprężarek i czas obsługi to wartości poglądowe.
Sprawność chłodzenia jako ułamek granicy Carnota.
COP = 0.45 · T_evap / (T_cond − T_evap) [K][4]
Temperatura wnętrza produktu podąża za powietrzem z dwugodzinnym opóźnieniem.
T_product(t+Δt) = T_room + (T_product − T_room)·e^(−Δt/2h)[3]
Odchylenie: stopniogodziny poza zakresem przechowywania 2–8 °C (zbyt ciepło lub zamarzanie).
excursion = Σ max(0, T − 8, 2 − T) · Δt [°C·h][1]
Pozostałe stałe robocze używane w modelu.
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-2Założenie: bezwładność cieplna, przewodność ścian i bram, wielkość sprężarek i czas obsługi to wartości poglądowe.
Ciężarówki bez rezerwacji przyjeżdżają losowo, zarezerwowane — w swoich oknach czasowych (kilka je przegapia), a bramy obsługują je równolegle. Czas oczekiwania wynika z prawa Little’a: kolejka podzielona przez liczbę ciężarówek faktycznie rozładowanych na godzinę w ostatniej godzinie, więc niezmieniona kolejka nie skacze, gdy zmienia się tempo przyjazdów.
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]
Czas załogi: każda obsadzona brama jest opłacana, niezależnie od tego, czy stoi przy niej ciężarówka.
crew time = Σ c_staffed · Δt [door-hours]

Losowość: generator mulberry32 z ziarnem; użyte rozkłady — jednostajny, wykładniczy (odwrotna dystrybuanta), normalny (Box–Muller), Poissona (Knuth). Ziarno jest widoczne i można je udostępnić.

Źródła

  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

Kto się tym zajmuje zawodowo

Model edukacyjny — nie do decyzji operacyjnych. Prawdziwe obiekty kalibrują każdą stałą do własnego sprzętu i danych.