The Added Value of Simulation during Liquid Bulk Terminal Design
2009.PEL.7382 - R. van Duijn 8
Summary (in Dutch)
Het ontwerp van natte bulk terminals is één van de hoofdactiviteiten die worden uitgevoerd bij Industrial Installations, een business groep van Royal Haskoning. Het zou nuttig kunnen zijn als ontwerpers reeds in een vroeg stadium een inzicht in de mogelijkheden van een (toekomstige) terminal kunnen verkrijgen, gebaseerd op variabele ontwerp parameters, zonder de noodzaak tot het opzetten van een nieuw calculatie model voor ieder nieuw project. Bovendien is er een aantal
aspecten bij het ontwerp van een terminal waarbij conventionele berekeningsmethoden geen oplossing bieden. Een verbeterd inzicht kan worden verkregen door middel van een ontwerp ondersteunend hulpmiddel. De onderzoeksvraag is in welke mate zo’n hulpmiddel een toegevoegde waarde heeft aan het ontwerpproces.
Natte bulk terminals kunnen worden verdeel in drie hoofdgroepen: de buffer opslagterminal, de onafhankelijke opslagterminal en de handelsterminal. Functioneel gezien verschillen de terminals vrijwel niet van elkaar. De primaire functies die een terminal moet vervullen zijn: de verbinding maken tussen verschillende modaliteiten, het voorzien in een buffer voor tijdelijke opslag en het veranderen van het gedrag en de grootte van de vloeistofstroom.
Het ontwerptraject zoals die doorlopen wordt bij Royal Haskoning Industrial Installations kan worden herkend als stappen uit het Innovatiemodel. De ontwerpstappen en het Innovatiemodel zijn met elkaar vergeleken, en de stappen waarbij simulatie van toegevoegde waarde kan zijn, zijn bepaald: simulatie kan een toegevoegde waarde bieden bij het conceptueel ontwerp, en bij de eerste stap van het basis ontwerp (gelijk aan het functioneel ontwerp en het proces ontwerp proces vanuit de Delftse systeemkunde). Daarom wordt er geconcludeerd dat het simulatiemodel toepasbaar moet zijn tijdens functioneel en proces ontwerp. In het model worden deze stappen de dimensioneringsfase en besturingsfase genoemd.
De hoofdredenen waarom er gekozen is voor een simulatie model met discrete gebeurtenissen als hulpmiddel zijn: het ontwikkelen van een simulatiemodel genereert vragen over het gedrag van het systeem, en modelleren leidt daarom tot een beter begrip van het systeem. Simulatie toont het dynamische gedrag van variabelen. Onzekerheden kunnen worden gemodelleerd met stochastische variabelen. Een modulair, object georiënteerd ontwerp is gemakkelijk uit te breiden om het model geschikt te maken voor meer specifieke doeleinden.
Een conceptueel model is ontwikkeld en procesbeschrijvingen zijn geformuleerd, zodat het mogelijk is om het model te begrijpen zonder kennis van de programmeertaal waar het model in geschreven is. Op deze manier wordt het mogelijk voor een heel ontwerpteam om bruikbare inbreng te bieden, zodat simulatie een interdisciplinaire activiteit wordt.
The Added Value of Simulation during Liquid Bulk Terminal Design
2009.PEL.7382 - R. van Duijn 9 De intentie van het model tijdens de dimensioneringsfase is puur om een inzicht te verkrijgen in de schaal van opereren, het vertelt de ontwerpers iets over de dimensies waarbinnen de terminal opereert. Routines waarmee ingegrepen wordt in het systeem blijven hier nog buiten beschouwing. Deze fase in het model komt overeen met de functionele ontwerpfase van het ontwerptraject. Een belangrijke eigenschap van deze fase is de afwezigheid van definities van materieel om de functies van de terminal te vervullen. Alleen de modaliteiten die producten komen halen en brengen kunnen gezien worden als gespecificeerd fysiek materieel; de terminal zelf kan worden gezien als een serie functies zonder beperkingen die zouden worden ingevoerd bij de selectie van materieel.
De besturingsfase gebruikt de uitkomsten van de dimensioneringsfase (opslagniveaus e.a.) als startpunten, om het benodigde materieel te bepalen dat nodig is om aan de gestelde eisen te kunnen voldoen. Deze fase komt overeen met de proces ontwerpfase van het ontwerptraject. Omdat het uitkiezen van objecten uit het materieelaspect zorgt voor restricties in het functioneren van de terminal (bijvoorbeeld beperkte opslagruimte, beperkte aanlegplaatsen), introduceert deze fase de noodzaak van besturing: er moet ingegrepen worden in de terminal processen om het model draaiende te houden.
Om de werking van het model te onderzoeken zijn experimenten uitgevoerd waarbij data is gebruikt van een project die in de conceptuele ontwerpfase was bij Royal Haskoning Industrial Installations. Experimenten tonen aan dat het simulatiemodel geschikt is om uitkomsten te genereren die anders niet herkend zouden zijn tijdens de conceptuele ontwerpfase. De uitkomsten voorspelden de benodigde capaciteit voor een dampverwerkingsapparaat preciezer dan mogelijk was met statische berekeningen. Andere uitkomsten voorspelden mogelijke moeilijkheden met relatief lage
opslagcapaciteiten in combinatie met grote scheepsgroottes voor bepaalde producten.
Het model is in staat om het ontwerpteam aanvullende informatie te bieden met betrekking tot het ontwerp van natte bulk terminals, reeds in een vroeg stadium van het ontwerpproces. Het
ontwikkelen van een simulatiemodel roept vragen op over het proces, wat leidt tot een beter begrip. De kracht van het model zelf is dat het extra informatie biedt die anders niet beschikbaar zou kunnen zijn geworden.
De generieke aard van het model voegt ook toe aan de bruikbaarheid van het model. Het zorgt er alleen wel voor dat er wellicht uitbreidingen op het model zullen moeten worden toegepast om specifiekere vragen te kunnen beantwoorden. Aan de andere kant zorgt de opbouw van het model er juist voor dat het model gemakkelijk uit te breiden is met extra functies en meer gedetailleerde processen, waardoor het hulpmiddel steeds meer het conceptueel ontwerp van een natte bulk terminal kan ondersteunen.
