Prozesssimulation von maschinellen Tunnelvortrieben. Verfügbarkeitsanalysen der Leistungsprozesse unter Berücksichtigung von Stillständen

Operational process simulation of mechanized tunneling. Analysis of production performances influenced by disturbances

Die Herstellung von Tunnelvortriebsmaschinen (TVM) verursacht wegen der Einzelanfertigung fuer den jeweiligen Tunnelvortrieb hohe Kosten. Waehrend der Entwurfsphase einer TVM ist eine Fuelle von Entscheidungen ueber die Systemkomponenten, zum Beispiel Abbau- und Foerderprozesse, Tunnellogistik, Versorgung auf der Baustelle zu faellen, die weitreichende Folgen fuer den Betrieb der Anlage haben, denn nach Einsatzbeginn koennen maschinentechnische Aenderungen meist nur mit sehr hohen Zusatzkosten realisiert werden. Bei der Planung einer TVM ist daher eine Analyse des Systems und des Systemverhaltens unter verschiedenen Ausfuehrungs- und Stoerungsszenarien von entscheidender Bedeutung. Zur Optimierung der Planung von TVM werden methodische Grundlagen zum flexiblen Aufbau von Modellen zur Simulation und Analyse von Produktions- und Logistikproblemen unter Beruecksichtigung von Stoerungen im maschinellen Tunnelvortrieb vorgestellt. Verwendet wird ein ereignis-diskretes Simulationsmodell. Der Simulationsfortschritt ergibt sich durch sequenziellen Eintritt diskreter Ereignisse, die weitere Aktionen oder Prozesse ausloesen. Fuer den maschinellen Tunnelvortrieb liegen bisher keine Simulationsbibliotheken und Erfahrungsdatensammlungen vor, wie das bei Industriezweigen mit stationaerer Produktion der Fall ist. Beruecksichtigt werden koennen daher in den Modellen fuer den maschinellen Tunnelvortrieb im Wesentlichen nur die Kenntnisse, die bezueglich der Ver- und Entsorgungslogistik sowie bei der Baustelleneinrichtung vorhanden sind. Die Klassifizierung und Formalisierung der produktionstechnischen Prozesse und Wirkungsbeziehungen erfolgt auf der Basis der grafischen Modellierungssprache SysML (System Modeling Language). Die Strukturbeschreibung umfasst TVM und Nachlaeufersystem sowie logistisches System im Tunnel und oberirdische Baustelleneinrichtung. Im Rahmen der Forschungsarbeit wurden drei verschieden Klassen von Stoerfaellen beruecksichtigt: Produktionsstoerungen, logistische Probleme und Fortpflanzungseffekte. Zur Ermittlung der Eingangswerte fuer die Simulation dienten Daten bereits ausgefuehrter Tunnelbauwerke, die analysiert und durch statistische Auswertung beschreibbar gemacht wurden. Die damit generierten Verteilungsfunktionen dienten als Eingangsparameter fuer das Simulationsmodell. An einem Anwendungsbeispiel wird das Simulationsmodell erlaeutert. Dabei werden die Szenarien maximaler Vortrieb ohne Stoerungen, Logistik bei begrenztem Platzangebot, Stoerungen der Produktionsprozesse der TVM und Anpassung der Logistik durch Einbau einer Weiche fuer die Tunnelzuege simuliert. Mit der entwickelten Vorgehensweise und der zugehoerigen Software stehen Hilfsmittel zur Verfuegung, um die Planung der TVM und der Produktionprozesse bei maschinellen Tunnelvortrieben effizienter und robuster zu gestalten. ABSTRACT IN ENGLISH: The production cycle in mechanized tunneling with tunnel boring machines depends on numerous processes, ressources and construction materials. Interaction chains of interdepending partial processes make the system sensitive to disturbances or (unplanned) downtime. In order to reduce or avoid standstills, it is essential to analyze the system and its behavior in different tunnel scenarios during the planning phase. Process simulation is an efficient tool to model different parts of a tunneling system, like the TBM, the supply chain as well as different tunneling situations depending on geotechnical conditions. In this publication, the authors present the modelling of a mechanized tunneling project for process simulation, which is capable to consider the effects of different disturbances. Afterwards real data from tunneling projects is analyzed by applying distribution fitting methods. The resulting distribution functions are then used as input data for the simulation model. Based on the input data, selected scenarios are simulated and the results are presented. With these results, productivity and sensitivity can be evaluated regarding the system behavior and strategic solutions for the productivity-oriented dimensioning of the tunnelling system can be developed already in the planning phase. (A)

• Availability:
  • Find a library where document is available. Order URL: http://worldcat.org/issn/00056650
• Authors:
  • König, Markus
  • Thewes, Markus
  • Rahm, Tobias
  • Scheffer, Markus
  • Sadri, Kambiz
  • Conrads, Alena
• Publication Date: 2014-11

Language

• German

Media Info

• Media Type: Print
• Features: Figures; References; Tables;
• Pagination: pp 467-77
• Serial:
  • Bauingenieur
  • Volume: 89
  • Issue Number: 11
  • Publisher: Springer-VDI-Verlag GmbH
  • ISSN: 0005-6650

Subject/Index Terms

• ITRD Terms: 5155: Aushub; 3655: Bau; 3381: Erddruckschild; 264: Logistik; 143: Planung; 3394: Schildvortrieb; 9103: Simulation; 3374: Tunnel; 3383: Tunnelvortriebsmaschine
• Subject Areas: I54: TUNNELBAU;

Filing Info

• Accession Number: 01549901
• Record Type: Publication
• Source Agency: Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt)
• Files: ITRD
• Created Date: Jan 14 2015 3:09PM