METODOLOGIA PARA DESENVOLVIMENTO DE SIMULADORES DE FERROVIAS DA VALE
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- Moisés Santos Canário
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1 SIMULADORES DE FERROVIAS DA
2 METODOLOGIA DESENVOLVIMENTO SIMULADORES DE FERROVIAS Agenda Introdução - Projeto Piloto EFVM Modelo Conceitual Premissas Modelagem Interface com o usuário Modelo Lógico - Codificação Demonstração do simulador Replicação da modelagem no Corredor Nacala e EFC
3 INTRODUÇÃO: OBJETIVOS GERAIS Desenvolver ferramenta de simulação de malha a eventos discretos para as ferrovias da Vale, para ser utilizada no horizonte de Planejamento de Longo e Curto Prazo, que suporte a tomada de decisões táticas e estratégicas, que permitam: Identificar o comportamento dos principais indicadores (*) das ferrovias frente ao impacto do aumento do volume Dar suporte a análise de cenários para auxílio à tomada de decisão. (*) Principais indicadores das Ferrovias Vale: Ciclo de vagões, quantidade de vagões necessários, quantidade de locomotivas necessárias, TKU (tonelada quilometro útil gerada), peso médio, Volume em toneladas gerado na descarga por cliente, Volume em tonelada gerado nos pontos de carregamento, etc. 3
4 INTRODUÇÃO: OBJETIVOS ESPECÍFICOS Responder as várias perguntas clássicas do tipo o que ocorre se (What-if questions), que os cálculos apenas analíticos não conseguem respondê-las: O que ocorre se mudarmos o tamanho dos trens de minério e de carga geral? O que ocorre se incluirmos um novo ponto de carregamento de minério de ferro? O que ocorre se aumentarmos a quantidade de vagões de minério? O que ocorre se pararmos um virador do Tubarão por 30 dias? Etc... 4
5 INTRODUÇÃO: PROJETO PILOTO: SIMEFVM (Simulador de malha da EFVM) DISSERTAÇÃO: MODELAGEM E SIMULAÇÃO DA MALHA FERROVIÁRIA EM CIRCUITO FECHADO DA ESTRADA DE FERRO VITÓRIA A MINAS Inicio Mestrado Defesa da Dissertação Universidade Abr/2007 Dez/2010 UFES Engenharia de Transporte Equipe Dissertação Função Empresa Reinaldo Meireles Líder Vale Marta Cruz Orientadora UFES Ubiratan Passos Co-Orientador Vale Equipe Vale - Desenvolvedores Função Empresa (a partir de Jan/2013) Reinaldo Meireles Especialista Técnico Vale Carlos, Heygon e Arthur Souza Eng. de Simulação Vale Frederico Costa, Marcelo Coimbra Eng. de Projetos Vale Equipe Vale - Participantes Adilson Nico, Fabiano Burns, Juliano Borges, Anderson Pereira, Rodrigo Pirola, Andressa Barros, Julio Correa, Jarbas Estanislau, Jesus Mendonça, Virgilio Coutinho, Oladir Sales, Geraldo Santos, Ivonete, Karl Anjos, Rayner Santos, Marcio Pavan, Gilberto Cremasco, Arthur Silva, Frederico Vieira, Eldo Sousa, Marcos Miranda, Murilo, Diogo e Anderson Dalvi. 5
6 INTRODUÇÃO: METODOLOGIA DESENVOLVIMENTO SIMULADORES DE FERROVIA 3-Modelo Conceitual 1-Formulação do Problema 2-Definição dos objetivos e planejamento do projeto 5-Codificação 4-Levantamento dos dados 8-Projeto experimental 9-Execução em produção e análise 10-Mais execuções? Sim 6-Verifique? 11-Documentação e relatórios 7-Modelo Validado? Não 12-Implentação Sim Metodologia de Banks et al (2000)
7 INTRODUÇÃO: ESCOPO CADEIA INTEGRADA DO MINÉRIO DE FERRO Mercado Externo Mercado Interno 6 Embarque Pelotização 5 Entrega ao Cliente ESCOPO DESTE TRABALHO Estoque no Porto 4 Descargas 3 Carregamentos Ferrovia EFVM 2 1 Produção nas Minas Estoques nas Minas 7
8 INTRODUÇÃO: ESCOPO DO PROTÓTIPO TRANSPORTE MINÉRIO DE FERRO EFVM Trens cargueiros e de passageiros são modelados e circulam no modelo, mas são tratados como competidores de recursos; O trecho a partir de Pedreira Ida (WI) é modelado por rede até o Azurita, Prudente e Divinópolis, a FCA não está no escopo; Os veículos de VP não são tratados (circulam na oportunidade). 8
9 MODELO CONCEITUAL: SIMEFVM Dados / Cenário Simulador de malha da EFVM As is model Scenario 1 Scenario n Scenario 3 Scenario 2 Resultados Is this Scenario best? To-be configuration Yes No 9
10 MODELO CONCEITUAL : TRENS DE GRADE Trens de grade: Trens de Carga Geral e Passageiro Programação mensal de trens Programação mensal de trens Entrada na malha Entrada na malha Circulação Circulação Paradas para troca de equipe, abastecimento, anexação e desanexação de vagões Paradas para troca de equipe, Abastecimento, e paradas para embarque e desembarque de passageiro Saída da malha Saída da malha Processos modelados 10
11 MODELO CONCEITUAL: TRENS DE CICLO Trens de ciclo: Trens de Minério Volume Orçado mensal Formação de trens vazios para envio aos pontos de carga Circulação dos trens carregados com destino aos clientes Programa Mensal Distribuição dos lotes vazios Chegada dos trens no Cliente Programa diário de carregamento Circulação dos trens vazios com destino aos pontos carregamentos Cliente ME: Porto Cliente MI: AMT, Usiminas, Açominas Carregamento Processos modelados Descarga dos vagões Processos não modelados 11
12 PREMISSAS MODELAGEM: REQUISITOS Facilidade para mudar os cenários simulados; Facilidade de configurar o cenário: Dados básicos - número de replicações, quantidade de vagões GDEŒs, Filas máximas, configuração de pátios, transit-times, trens de grade, etc...; Programas de carregamento - Mercado Externo, Mercado Interno e Carvão; Programas de manutenção preventivas - Equipamentos de carga/descarga e via permanente; Probabilidade de falhas - Equipamentos de carga/descarga e via (THP); Tempo de resposta rápido nas simulações; Todas as configurações dos cenários devem estar na interface em Excel, fora do código do Arena; Relatórios com os resultados para análise. 12
13 INTERFACE COM OS USUÁRIOS: EXCEL E ROCKWELL ARENA V14.0 Analista Simulação Preparar Cenários Gravar Cenário Arquivos com o cenário Ler Cenário Interface em planilha Excel Rodar o simulador Software Rockwell Arena V.14 Importar Resultados Arquivos Saída Simulador Gravar Resultados 13
14 MODELO LÓGICO - CODIFICAÇÃO: ESTRATÉGIA DE DESENVOLVIMENTO Abordagem Top-Down: Fase 1 Modelagem em rede para o Transporte em Vagões GDE s Fase 2 Modelagem da malha ferroviária / sinalização, Trens de carga e passageiros 14
15 MODELO LÓGICO - CODIFICAÇÃO CRIAÇÃO DE TEMPLATE FERROVIA Na codificação deste modelo foi utilizada a abordagem de Pater e Teunisse (1997), com a criação de uma Template com 12 módulos para representar elementos de alta complexidade e repetitivos no modelo que são: 1 módulo para circulação na via (dupla e singela); 1 módulo para entrada e saída de pátios à esquerda; 1 módulo para entrada e saída de pátios à direita; 4 módulos de travadores para desvio de trens (L1 e L2 - subindo, descendo) 1 módulo para manutenções preventivas da VP; 1 módulo para precauções de velocidade 1 módulo para geração de paradas programadas e não programadas (THP) 2 módulos para entrada/saída de trens para modelos simplificados No restante da codificação foi utilizado o padrão básico de desenvolvimento no Arena, estruturando a codificação em sub-modelos para facilitar a manutenção e a compreensão. 15
16 MODELO LÓGICO CODIFICAÇÃO: CRIAÇÃO DE TEMPLATE FERROVIA Template do Arena: Basic Process 16
17 MODELO LÓGICO CODIFICAÇÃO: CRIAÇÃO DE TEMPLATE FERROVIA Template desenvolvida: Ferrovia 17
18 MODELO LÓGICO CODIFICAÇÃO: DESAFIO Qual o tempo necessário para montar uma ferrovia com 7 segmentos duplos e 2 singelos, com o cenário em excel já montado (transit-times, THP, manutenção preventiva VP, etc...)? R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 Resposta : 35 segundos 18
19 MODELO LÓGICO CODIFICAÇÃO: MODELO DA EFVM (SIMEFVM) 19
20 DEMONSTRAÇÃO SIMULADOR EFVM PREPARAR CENÁRIO (EXCEL) 20
21 DEMONSTRAÇÃO SIMULADOR EFVM PREPARAR CENÁRIO (EXCEL) Configuração Pontos Carga: Pátio Equipamento de carregamento Quant.linhas Tempos Pontos Carga: Transit-times: VJP Silo 2 VCE Sio 2 VBS Pá-mecânica 1 VAL Pá-mecânica 1 VTO Silo 1 VFM Pá-mecânica 1 VFA Silo 1 VPG Pá-mecânica 1 VBR Silo 2 VGS Pá-mecânica 1 ESQ Pá-mecânica 1 Programa manutenção equipamentos: Programas de carregamentos MFE Mercado Externo:: 21
22 DEMONSTRAÇÃO SIMULADOR EFVM RODADA COM ANIMAÇÃO (ARENA) 22
23 DEMONSTRAÇÃO RESULTADOS RESUMO MENSAL (EXCEL) 23
24 DEMONSTRAÇÃO SIMULADOR EFVM ATENDIMENTO PROGR. CARREG. (EXCEL) 24
25 REPLICAÇÃO EM OUTRAS FERROVIAS DA : NACALA E EFC SIMULADOR CORREDOR NACALA Corredor Nacala, atenderá a exportação de 18 mta de carvão em Moçambique (6,6 pares /dia) e ao transporte de carga geral / passageiros (3,0 pares/dia). O Simulador do Corredor Nacala foi desenvolvido em 4 meses, graças a reutilização das TEMPLATES do Projeto Piloto da EFVM. SIMULADOR EFC O Simulador do Corredor EFC foi desenvolvido em 12 meses, já considerando a duplicação em andamento da EFC (Projeto S11D). Este projeto demorou um pouco mais em função da necessidade de substituição do modelo em Extend para a simulação da EFC. 25
26 O B R I G A D O Contato: Reinaldo Pimentel Loyola Meireles reinaldo.meireles@vale.com Tel: (27) ou (27)
27
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