Логістичний хаб холодового ланцюга Жива модель

Ви керуєте доками та холодним складом розподільного хабу для термочутливих вантажів, як-от вакцини. Кожні відчинені ворота пускають тепле повітря, кожна вантажівка в черзі — це вантаж, що чекає, а продукт має залишатися між 2 °C і 8 °C.

Чого ви навчитеся

Симулятор

Час 0 хв
Температура продукту 5,0 °C · Вантажівок чекає 0 · Час очікування вантажівки 0 min❄ 5,0 °C · 📦 5,0 °C · ⚡ 0,0 kW···✕✕✕🚚 0 · ⏱ 0 min
  • Ворота вільні
  • Розвантаження (ворота відчинені)
  • Вантажівка чекає
  • Несправний рефрижератор

Керування

Кожні укомплектовані ворота розвантажують одну вантажівку за раз — і пускають тепле повітря, поки відчинені.

У межах діапазону 2–8 °C. Нижче дає більший запас, але витрачає більше енергії.

Два компресори, по 40 кВт охолодження кожен.

Зменшують проникнення теплого повітря через відчинені ворота; вентилятори споживають трохи енергії.

Переміщує вантажівку з несправним холодильним агрегатом на початок черги.

Показники

Температура продукту
5,0°C
норма
Час очікування вантажівки
0min
норма
Температурне відхилення
0,00°C·h
норма
Вантаж несправного рефрижератора
4,0°C
норма
Повітря холодильної камери5,0 °C
Час бригад (години укомплектованих воріт)0,5 h
Вантажівок чекає0
Завантаженість доків0 %
Потужність охолодження0,0 kW

Тренд

Температура продукту: — °C14,00,0

Кризові сценарії

Рівень 1 · Відмова компресора в спекотний день

Надворі 33 °C, вантажівки приїжджають рівномірно, чотирьох воріт відчинено для розвантаження. Один із двох компресорів ось-ось вийде з ладу. Тримайте вакцини в межах 2–8 °C.

  • Продукт ніколи не вище 8 °C
  • Повітря в холодильній камері ніколи не вище за попередню тривогу 7 °C (налаштування об'єкта — припущення)
  • Середнє очікування вантажівки ≤ 60 хв

Рівень 2 · Святковий пік

На четвертій годині 14-годинного робочого дня починається святковий пік: упродовж семи годин у записані слоти приїжджає 7 вантажівок на годину — більш ніж удвічі більше за звичайні 3, — а укомплектовано лише троє воріт. Записані водії мають часові слоти, тож середнє очікування має бути не більше 20 хвилин. Додаткові бригади доку на виклику, але бюджет понаднормових покриває 68 годин укомплектованих воріт на день. Вчасно відчиніть достатньо воріт — не «зваривши» холодильну камеру в 33-градусний день.

  • Середнє очікування вантажівки ≤ 20 хв від початку піку (часові слоти — жорстка межа)
  • Продукт ніколи не вище 8 °C
  • Середня потужність охолодження ≤ 55 кВт
  • Час бригад ≤ 68 годин воріт (бюджет понаднормових — припущення)

Рівень 3 · Відмова рефрижератора на подвір’ї

Дванадцять вантажівок уже чекають, а укомплектовано лише двоє воріт. Потім холодильний агрегат вантажівки в кінці черги виходить з ладу — за спеки 35 °C.

  • Вантаж несправного рефрижератора ніколи не вище 8 °C
  • Продукт на складі ніколи не вище 8 °C
  • Середнє очікування вантажівки ≤ 90 хв

Основа — модель за цифрами

Кожне співвідношення, яке використовує симулятор, із джерелом. Константи, позначені як припущення, — ілюстративні калібрування.

Тепловий баланс холодильної камери: стіни та відчинені ворота приносять тепло, холодильна установка його відводить.
C · dT/dt = UA·(T_out − T) + Q_door − Q_refrig[3][2]Припущення: теплова маса, провідність стін і воріт, розмір компресора та час обслуговування — ілюстративні значення.
Проникнення через ворота зростає з кількістю відчинених воріт і різницею температур; повітряні завіси його зменшують.
Q_door = n_open · 0.6 · 1.2 kW/K · (T_out − T) · (1 − 0.7·curtain)[2]Припущення: теплова маса, провідність стін і воріт, розмір компресора та час обслуговування — ілюстративні значення.
Холодильна ефективність як частка межі Карно.
COP = 0.45 · T_evap / (T_cond − T_evap) [K][4]
Температура всередині продукту слідує за повітрям із двогодинним запізненням.
T_product(t+Δt) = T_room + (T_product − T_room)·e^(−Δt/2h)[3]
Відхилення: градусо-години поза діапазоном зберігання 2–8 °C (надто тепло або замерзання).
excursion = Σ max(0, T − 8, 2 − T) · Δt [°C·h][1]
Інші експлуатаційні константи, які використовує модель.
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-2Припущення: теплова маса, провідність стін і воріт, розмір компресора та час обслуговування — ілюстративні значення.
Вантажівки без запису приїжджають випадково, а записані — у свої часові слоти (дехто їх пропускає), і ворота обслуговують їх паралельно. Час очікування визначається за законом Літтла: черга, поділена на кількість вантажівок, фактично розвантажених за годину протягом останньої години, тож незмінна черга не стрибає, коли змінюється інтенсивність прибуття.
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]
Час бригад: кожні укомплектовані ворота оплачуються, незалежно від того, чи стоїть біля них вантажівка.
crew time = Σ c_staffed · Δt [door-hours]

Випадковість: генератор mulberry32 із зерном; використані розподіли — рівномірний, експоненційний (обернена CDF), нормальний (Бокса–Мюллера), Пуассона (Кнут). Зерно показано, і ним можна ділитися.

Джерела

  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

Хто цим займається професійно

Навчальна модель — не для оперативних рішень. Реальні об’єкти калібрують кожну константу під власне обладнання та дані.