BNSF Railway Companyは、米国最大の貨物鉄道ネットワークの1つで、米国28州とカナダ3州に渡る32,500マイルある線路と8,000台以上の機関車を所持しています。
BNSFは、農産物、石炭、工業製品およびインターモーダルコンテナー輸送（複合輸送施設）を含む異なるタイプの品物の運送により、グローバル市場で、運送会社と消費者を結びます。インターモーダルコンテナーの輸送は、BNSFの全取扱量のおよそ半分を占めています。また、このシェアは成長し続けています。同社のインターモーダルコンテナーのハブ・ネットワークは、Corwith（シカゴ）、Hobart（南カリフォルニア）およびFort Worth (テキサス)等、アメリカ全土の26以上の施設で構成されています。
既存の施設を新しくインターモーダルコンテナー輸送に適応させるには、多額の設備投資が必要になります。主要施設のキャパシティ拡大のさまざまな選択肢を評価し、それらのデータを基に意思決定を下すために、BNSFはCorwithおよびHobart両施設のコンテナターミナルシミュレーションモデルを開発しました。
モデル開発チームは、柔軟性とJavaベースのアーキテクチャーであるAnyLogicシミュレーションモデリングソフトウェアを選択しました。これは同社のJavaに精通している社員がシミュレーションモデリングプログラムの開発方法を学ぶのに役立ちました。
ケース１：Corwithインターモーダルターミナルシミュレーション
問題
Corwithのインターモーダルターミナルでの主な目標は、需要の増加に対応するために年間クレーンキャパシティを増やすことでした。チームは新しいトラッキングクレーンが必要であるとは理解していましたが、同時に新しい保管施設も増やすべきかどうかの確信がなく、施設立地状況も複雑で、企業や近隣住宅に囲まれているため、敷地面積を広げることは不可能でした。チームは次のいずれかを検証する必要ががありました。
- 既存の線路の間に線路を追加し、次に小さいクレーンの上に高いクレーンを配置し、線路を高密度化します。
- 施設内の他のエリア数か所をプロダクショントラックに変換します。
ソリューションと結果
他の方法としては、標準のゴムタイヤガントリークレーンを追加することでした。これらのクレーンは軽快に移動でき、コンテナヤードを自由に動くことができます。ただし、このタイプのクレーンを適用しても線路を増設することはできません。より多くの線路に対応可能なワイドスパンクレーンもありますが、それほど速く効率的ではありません。
3つめのタイプのクレーンは、前出の2タイプのハイブリッド片持ち式のゴムタイヤガントリー（CRTG）です。これは幅広のクレーンほど大きくはなく、複数の線路をまたぐことが可能で、線路間の移動が可能なゴムタイヤを持っています。このクレーンがターミナルの運用にどのように影響するのか、チームはモデル内でその機能をシミュレートしました。
コンテナターミナルモデルが施設の運用過程を表示します。まず、列車が到着してからプロダクショントラックに押し込まれます。次に、クレーンが荷物を降ろし、別の線路に運びます。その後、CRTGクレーンが到着し、荷物を別の鉄道車両に積み込みます。
モデルの中で、CRTGクレーンの動作をテストしました。クレーンの効率を分析するために、開発者はトラックの利用率、在庫、インバウンドとアウトバウンドのパフォーマンス、遅延時間などのさまざまな指標をモデルに含めました。
分析の結果、ターミナルの運用にCRTGクレーンを含めることで、追加の線路スペース、運用速度、および柔軟性を最も効率的に組み合わせることができることがわかりました。
ケース2：Hobart Rail Yard Simulation - 南カリフォルニア
問題
Hobartは同社最大規模の施設で、年間100万ユニット以上処理しています。施設の能力を上げる際、エンジニアチームは次のような課題に直面しました。：
- 施設は商業企業に囲まれている。
- 施設には1日に多数の出入がある。
- 施設内の線路の交通量は混雑しているため、線路の量を増やすと状況がさらに悪化する可能性がある。
ボトルネックを特定し、その軽減策を評価するために、シミュレーションモデリングを使用してコンテナヤードプランニングと最適化を実行することにしました。
ソリューションと結果
施設をより効率的に拡張する方法を見つけるために、チームはワイドスパンクレーンとクレーンのアームの下にある新しいタイプの斜めパーキングの動作をシミュレートしました。シミュレーション結果は、この組み合わせがこの特定の施設でうまく機能することを示しました。
施設内の混雑をシミュレートするため、開発者はAnyLogic密度分布マップを実装しました。これにより、施設内のウイークポイントがどこにあるか素早く理解し、管理方法の改善に役立ちました。
モデル分析することで、Hobartの設備キャパシティを大幅に拡大し、ボトルネックを回避する方法を理解しました：
- 増資 — 同社はいくつかの線路とクレーンを追加する必要があります。
- 運用上の改善 — さまざまな最適化手法によって施設の運用効率を改善する必要があります。その1つは、リアルタイムの混雑状況に基づいてトラックを施設に入れることです。
- 顧客の行動 — チームは、追加の費用を出すことなくキャパシティを増やすため、1日及び1週間単位で設備の規模を平準化することを決定しました。
同社は現在、フォートワースにあるAlliance Intermodal Facility（年２０％成長）のキャパシティ拡張をする自動化テクノロジーを探しています。AnyLogicのシミュレーションモデリングを使用して、Research＆Analyticsチームはルーティングロジックと起こりうるデッドロック、さらには設備機器運用の実験を開始しました。また、彼らは後にAlliance Facilityの全体的モデルの開発も進めました。
BNSFのオペレーションズリサーチマネージャー、Mike Prince氏によるプレゼンテーション
