問題
建設中であれ採掘中であれ、複雑な地下工事を計画する場合、専門家は多くの要因とそれらがプロジェクト全体に与える影響を考慮する必要があります。このような作業は、限られた運用リソースとスペース、およびプロセス間の密接な相互接続によって特徴付けられます。その結果、専門家はスケジュールを作成する際に必然的に困難に直面します。
大手建設プロジェクト管理会社の IBCONは、地下採掘作業の新しいスケジューリング方法の作成を任されました。彼らはシミュレーションモデリングソフトウェアを使用して、以下を考慮したスケジューリング技術を開発しました：
- 予期せず発生する組織的および運用上の制約（たとえば、作業を完了する必要がある特定の時間制限、機械の不足）。
- 運用リソースをめぐる拮抗（例：故障した場合の機械の拮抗）。
- リソースのパフォーマンスの変動（たとえば、岩層の掘削速度が低下すると、機械のパフォーマンスが低下する可能性があります）。
解決策
このスケジューリング問題を解決するために、IBCONエンジニアはスケジューリングへのアプローチを変更する必要がありました。通常、地下建設プロジェクトは、事前にわかっているイベントをスケジュールするGanttチャートを介して管理されます。
ただし、すべてのプロジェクトには不確実性が伴います。たとえば、管理者は潜在的な問題については知っているが、それらが発生する時間と確率を知らない場合があります。このようなイベントがいつ発生し、作業スケジュールに与える影響を理解するために、IBCONエンジニアリングチームはシミュレーションモデリングソフトウェアの使用を選択しました。
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まず、入力データとAnyLogicの機能を使用して、チームは単純な鉱石鉱山シミュレーションモデルを開発し、可視化しました。開発者は、Fluid Libraryと Process Modeling Library のエレメントを使用して、岩の体積、採掘プロセス、および岩石の地表への輸送プロセスを説明しました。チームは、エージェントベースのモデリング機能を使用して、以下を含む地下採掘システムの各要素の操作ロジックを設定しました：
- 倉庫は、トランスポーターとローダーの拠点としても機能しました。
- ガレージ（自走式掘削リグとロードホールダンプ（LHD）マシンが配置される場所）と階段採掘場（鉱石が採掘されて出来る掘割道）。
- 階段採掘場からの岩石の保管、および岩石がドライバックフィリングまたは鉱山車の積み込みエリアに輸送されたかどうか。
- カーダンパーポイント。車から岩を受け取ったバンカー等。
さらに、鉱石鉱山モデルで、IBCONチームは、採掘された岩石の量、作業員と機器の可用性、車の速度、複数の階段採掘場での作業の調整条件、輸送機械の負荷率、機器のメンテナンス時間、休憩時間間隔などを考慮しました。一緒に、これらの考慮事項をモデル化することで、モデルは非常に正確になりました。
地下鉱山モデルの実験
モデルを開発、実行、およびデバッグした後、開発者はパラメータ変動実験を実行して、プロジェクトの完了時間がどのように変化するかを確認しました。
最初の実験では、IBCONチームは、一般的なプロジェクトの実施スケジュールが、機械、設備、階段採掘場、および地下採掘システムの他の要素の初期パラメータで機能するかどうかを判断したいと考えていました。その結果、チームはプロジェクトのターンアラウンドタイムを3か月短縮できることを発見しました。ただし、特定の種類の作業は、当初の予定よりも長く実行する必要があります。
2番目の実験の目標は、プロジェクトのターンアラウンドタイムを最小限に抑えることでした。開発者は、生産と安全性を損なうことなく、作業を可能な限り高速化できるパラメータを求めていました。その結果、ターンアラウンドタイムを7か月短縮することができました。
3番目の実験では、IBCONチームは、いくつかの初期パラメータが間違っていて、掘削リグとLHDが定期的に失敗し、階段採掘場からの岩をドライバックフィリングエリアに移動する必要があるケースを検討しました。実験の結果、作業完了までに予定より1ヶ月半長くかかったことがわかりました。これに続いて、IBCONチームは実験結果に基づいて因子分析を実施し、その影響を将来最小限に抑えることができるように最も破壊的な因子を決定しました。
モデルを実験した結果、開発者はイベントのタイミングを示すログを作成しました。このデータを使用して、サイクログラム、月次スケジュール、および作業計画の詳細レベルが異なるガントチャートを作成しました。
エンジニアは、モデルデータを更新して、イベントが展開されたときに最新の状態に保つことができます。その後、モデルを再度実行し、その結果を使用して作業スケジュールを調整できます。彼らは、地下採掘プロジェクトが完了するまで、必要な回数だけこのプロセスを繰り返すことができました。
結果
地下作業のスケジューリングのためにこのソリューションを開発している間、IBCONチームは、鉱石鉱山での砕石の抽出と輸送のシミュレーションモデルを構築しました。モデリングの結果に基づいて、エンジニアは次のことを行いました：
- 地下建設期間全体のプロジェクトスケジュール。
- 毎日の作業計画を含む毎月のスケジュール。
- 3分ステップのサイクログラム。
同時に、AnyLogicモデルを使用して、さまざまな要因が最初のプロジェクトスケジュールと比較してターンアラウンドタイムにどのように影響したかを分析しました。これは不確実性を考慮に入れ、地下採掘プロジェクトに最も適切な戦略を選択するのに役立ちました。
IBCONが開発した技術は、トンネル工事を扱うあらゆる業界に適用できます。シミュレーションモデリングは、階段採掘場建設の動的ペースの計算、各機械の使用スケジュールの作成、ワークロードの最適化、さまざまなパラメータを使用した “what-if” シナリオのテストなどを可能にする柔軟なソリューションです。活動を理解して予測する機能は、経営陣の意志決定を助けるのに役立つ強力なサポートツールです。