港口集装箱物流系统规划与仿真建模方法的研究与实现
11章 港口集装箱物流系统仿真
12.3.1港口集装箱物流系统布局模型设计
本仿真案例设计了一个由五部分区域组成的典型的集装箱码头物流仿 真系统，它的五个功能区域为：装船进港区、分类码头区、堆场运作 区、装船出港区和货物集卡外运区
该集装箱物流系统的全景布局图如图12.5所示
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12.3.1港口集装箱物流系统布局模型设计
艘船在港停泊时间数 泊位利用率：它是指统计期泊位占用小时数占泊位日历小时数的比重，
反映泊位综合利用程度
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12.1.1 港口集装箱物流系统概述
集装箱码头的主要评价指标有：
堆场容量：它是指同一时间内最大安全堆存箱量。计算单位为TEU。 平面箱位：它是指不考虑堆放层高的集装箱箱位个数 堆存箱数：是指统计期内进入堆场的集装箱量的总和。它是反映堆存
当船舶到达港口后，若有泊位空闲，则立即接受服务，否 则在锚区停泊排队等待
当一个码头泊位的服务结束后，若队列中有等待的船舶， 按先到先服务的原则为其服务
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12.3 港口集装箱物流系统的仿真模型 12.3.1港口集装箱物流系统布局模型设计 12.3.2 港口集装箱物流系统的设备建模 12.3.3 港口集装箱物流系统的仿真
堆场装卸系统：集装箱的存放、集装箱起重机对集装箱的装卸搬 运作业以及集装箱的管理等
大门检查系统：对于进出集装箱码头的空车或满车进行检查
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12.2.1港口集装箱物流系统的描述
根据各个子系统的功能需求，设计港口集装箱物流系统的 总布局如图12.3所示
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12.2.1港口集装箱物流系统的描述
港口集装箱物流系统研究的对象主要是集装箱码头。 集装箱码头是指包括港池、锚地、进港航道、泊位等
水域以及货运站、堆场、码头前沿、办公生活区域等 陆域范围的能够容纳完整的集装箱装卸操作过程的具 有明确界限的场所。 集装箱码头是水陆联运的枢纽站，是集装箱货物在转 换运输方式时的缓冲地，也是货物的交接点，因此， 集装箱码头在整个集装箱运输过程中占有重要地位。
基于数值仿真的虚拟现实仿真试验在集装箱码头布局中的应用研究
随着集装箱码头规模的扩大，港口装卸系统向大型化、高速化、自动化、信息化发展。
为了提高码头生产效率和服务水平，集装箱码头堆场的布置方案显得尤为重要。
将计算机技术即虚拟现实仿真系统引入到集装箱码头的规划设计中，是提高码头规划设计水平的有效途径之一。
一、集装箱码头虚拟现实仿真试验评价方法集装箱码头虚拟现实仿真的评价方法主要有两种：基于动态三维视景的码头物流系统性能评价和基于数值仿真数据的码头物流系统性能评价。
1.基于动态三维视景的码头物流系统性能评价。
通过三维场景漫游对码头进行全面浏览。
用户可以在不同漫游模式下，根据需要对码头三维场景进行全方位、多角度漫游。
在漫游过程中，不同的设计人员可以通过直观感受对当前的码头方案进行评价。
通过所设定装卸作业工况下动态视景仿真对码头方案细节进行研究。
在对码头进行数值仿真后，试验人员通过数据分析发现问题，针对需要做进一步分析，可以有针对性地进行再次数值仿真得到指定工况下的作业数据，然后驱动虚拟现实模型，进行虚拟现实试验，从而可加深对各个工况生产状况的认识，同时使不同专业的人员都能参与到仿真试验和数据分析中，充分发挥团队协作能力。
2.基于数值仿真数据的码头装卸系统性能评价。
基于数值仿真数据的码头装卸系统性能评价是指在数值仿真模型中加入一系列能够反映码头装卸系统整体或布局生产指标的统计量，通过对试验数据的分析，进而评估码头装卸系统性能。
集装箱码头数值仿真主要统计指标见表1。
由于集装箱码头是各个环节紧密联系、相互影响的系统，因此以上统计指标的分析不能独立进行，要在考虑相关性的情况下评估系统，才能准确找到系统瓶颈。
二、集装箱码头堆场布置的虚拟现实仿真试验1.研究对象。
目前集装箱码头堆场布置主要有箱条平行岸线布置和箱条垂直岸线布置两种。
在我国集装箱码头大都采用箱条平行岸线布置，而在国外大多数自动化码头，均采用垂直岸线布置。
在项目规划和方案设计阶段，就如何选择箱条布置的形式进行研究具有重要意义。
通用性集装箱码头工艺方案设计仿真系统建模与仿真研究
首先，进一步拓展仿真系统的适用范围，使其能够更好地模拟现实世界中的 各种情况。其次，开展长期仿真实验，以便更好地评估码头的运营效率以及预测 未来的发展趋势。此外，还可以将等技术引入仿真系统中，以提高模拟的精度和 效率。
总之，本次演示通过对通用性集装箱码头工艺方案设计仿真系统的建模与仿 真研究，为理解集装箱码头的运行机制、优化码头设计、提高运营效率提供了有 益的参考。然而，仍需在现有研究的基础上继续努力，不断完善和创新该领域的 研究。
一、引言
集装箱码头物流系统是一个复杂的系统，涉及多个环节和多个实体。为了更 好地理解和优化集装箱码头物流系统，建模与仿真成为重要的研究方法。本次演 示旨在综述集装箱码头物流系统建模与仿真的研究现状和未来发展趋势。Biblioteka 二、集装箱码头物流系统概述
集装箱码头物流系统是一个包括装卸、堆存、运输、管理等环节的复杂系统。 它具有高度的动态性和不确定性，需要高效、准确的管理和控制。
集装箱码头物流系统涉及多个学科领域，包括计算机科学、运筹学、交通工 程等。未来研究需要加强跨学科合作，综合利用不同学科的理论和方法来解决问 题。
六、结论
本次演示综述了集装箱码头物流系统建模与仿真的研究现状和未来发展趋势。 通过总结不同建模方法和仿真技术的应用，指出了当前研究的不足和未来研究方 向。未来研究需要加强智能化建模与仿真、多尺度建模与仿真以及跨学科合作等 方面的工作，以更好地理解和优化集装箱码头物流系统。
参考内容
摘要
本次演示综述了集装箱码头物流系统的建模与仿真研究。首先介绍了集装箱 码头物流系统的基本概念和特点，然后总结了建模方法，包括离散事件模拟、概 率论模拟、元胞自动机模拟和混合模拟。接着，综述了仿真技术的应用，包括计 算机辅助仿真和物理仿真。最后，指出了当前研究的不足和未来研究方向。
港口物流系统仿真
深圳大铲湾集装箱码头仿真模型一（五泊位）
深圳大铲湾集装箱码头仿真模型二（七泊位）
大连大窑铲湾三期工程仿真模型
大连大窑湾三期工程（集装箱码头）是大连市 重点工程项目，岸线长度1810米，码头纵深近 1000米，采用装卸工艺是岸边集装箱起重机—— 集装箱卡车——轨道龙门起重机。堆场平面布局 有两种方案，一种方案箱区垂直岸线布置，另一 种是箱区平行岸线布置，年吞吐量达到400多万 TEU，六个泊位；前一种方案箱区垂直岸线布置 属国内首次，此方案又派生出四种箱区垂直布置 方案。建立仿真模型是为了对这两种码头布局的 各个方案的交通路网进行仿真试验分析，找出合 理方案，并验证吞吐量的可达性。
上海外高桥五期集装箱码头仿真模型
上海外高桥五期集装箱码头是上海市重点工程项 目，岸线长度1110米，码头纵深1000多米，设计 年吞吐量260万TEU，三个干线大船泊位，二个长 江驳船泊位。建立仿真模型是为了对码头布局进行 合理规划，特别是对码头前沿宽度进行优化选择。
上海外高桥五期集装箱码头仿真模型
港口物 流系统仿真 应用
具体应用如下： （1）分析比较设计规划中的码头建设方案，推荐较优的选择； （2）分析比较设计规划中的码头装卸工艺方案，推荐较优的选 择； （3）分析码头交通流，识别交通瓶颈，评价港口、码头交通路 网的合理性；； （4）建立码头机械配置与码头吞吐量增长的动态关系； （5）分析在一定的机械配置下码头可达到的合理吞吐量、极限 吞吐量； （6）分析装卸机械设备的调度策略对码头生产的影响，寻求最 优的调度策略； （7）回放码头已完成的装卸生产过程，分析存在的问题。 （8）预演待执行的码头作业计划，分析可能出现的问题，优化 作业安排。
上海外高桥集装箱有限公司空箱自动化堆场
上海外高桥集装箱有限公司空箱自动化堆场 是上海振华港口机械有限公司和上海外高桥集装 箱有限公司合作的高科技工程项目。建立该仿真 模型是为了分析自动化堆场的物流操作过程，分 析其瓶颈，提出改进策略。
运用仿真建模实现港口集装箱立体装卸流程对比与优化建议
运用仿真建模实现港口集装箱立体装卸流程对比与优化建议周旸成吴志荣张琼NCT集装箱码头是大型现代化码头，年吞吐量达500万箱，码头作业繁忙。
为了提高效率，码头工作者们思考并运用了一系列新的作业方式和流程，这些创新为码头添色不少。
近期，又一种新的作业方式被提出，这种作业方式被称为“立体装卸”。
传统作业方式下，港内拖车只承担单纯的卸船操作或单纯的装船操作，以卸船为例，拖车将集装箱从岸边拉到堆场后，只能以空车驶回岸边，称之为“空跑”。
这种空跑显然是对资源的浪费，降低了拖车利用率，浪费了燃油。
要想避免这种浪费，需要将空跑的拖车利用起来，那么，如果有另一条船在同一时间需要装箱的话，这种利用就能实现了。
在本来需要空跑回岸边的拖车上，放上需要装船的箱，这样就使得拖车在整个作业循环过程中，很大程度的减少了空跑。
这就是“立体装卸”。
根据装船与卸船的位置不同，立体装卸分为三种模式。
第一种模式：同船同贝。
指装船与卸船的位置在船上的同一贝。
装卸船使用同一桥吊。
第二种模式：同船不同贝。
指装船与卸船的位置在同一条船，但不在同一贝，装卸船使用不同的桥吊。
第三种模式：不同船。
指装船与卸船的位置不在同一条船。
当然，装卸船使用不同的桥吊。
码头操作部门的人员，在这三种模式在操作效率的高低上，看法比较一致，都认为第一种的效率更高，但高多少，没有量化数据。
但在拖车的单箱油耗方面，看法出现分歧，有些认为第一种最省油，有些认为后面二种更省油。
这次仿真的目的，就是用数据来分析这三种模式的效率与油耗，为操作部门对这三种模式的选择提供依据。
同时提出流程改进意见，比如增加设备的投入对系统效能的影响。
下面是这三种模式的详细作业流程：第一种：同船同贝。
一条作业线的额定投入设备：1台桥吊、2台龙门吊、5台拖车以重车在岸边装船为起点，桥吊将集装箱从拖车上吊至船上放好后，立即在同一贝把需要卸的2个20尺箱吊回岸边，放在原来这辆拖车上。
然后拖车驶往卸船堆场，龙门吊1把2个箱吊下来，然后空车驶往装船堆场，在装船堆场的龙门吊2将要装的2个箱子装上拖车，最后拖车再驶往桥下等待装船，完成一个循环。
《港口集装箱运输仿真实验》仿真实验报告
《港口集装箱运输仿真实验》实验报告一、实验名称：港口集装箱运输仿真实验二、实验目的：1、利用Vehicle/track元素建立运输系统2、伪随机数生成函数的使用3、Documentor的使用三、实验仪器：个人电脑（人/台），witness 软件四、实验内容：根据以下内容建立仿真模型并运行（使用documentor输出码头、路径的代码），模型如【图1】：某零售公司销售进口产品，这些进口产品由国外通过集装箱运输至码头，然后公司派车辆将这些集装箱运输至公司的配送中心，以便配送给各地的销售网点。
其中集装箱到达码头的时间间隔服从[10，20]小时的均匀分布，每次到达批量服从[2，4]的均匀整数分布，公司有2辆同类型运输车用来将集装箱由码头运送至配送中心，该车每次只能运送一个集装箱，车辆空载行驶速度为80公里/小时，满载速度为60公里每小时。
公司停车场距离码头10公里（Tracks001 DisplayLength=10），码头距离配送中心50公里，配送中心距离公司停车场45公里，运输任务结束后车辆回到停车场。
车辆在码头装载集装箱需要的时间服从均值为30分钟的负指数分布，在配送中心卸载集装箱需要的时间服从均值为20分钟的负指数分布。
【图1】五、实验步骤：（一）根据要求建立仿真元素part001、buffers001、buffers002、tracks001、tracks002、tracks003、tracks004、vechicles001分别代表集装箱、装卸点、配送中心、码头、码头到配送中心的距离及配送中心卸载点、配送中心到停车场的距离、停车场和小车。
（二）详细设置步骤1：part001为集装箱，到达码头的时间间隔服从[10，20]小时的均匀分布，每次到达批量服从[2，4]的均匀整数分布，设置如【图2】：【图2】步骤2：buffers001为装卸点，编写召唤小车相应的程序语句，如【图3】：【图3】步骤3：tracks001为码头，车辆在码头装载集装箱需要的时间服从均值为30分钟的负指数分布，设置如【图4】。
基于系统仿真技术集装箱码头堆场调度研究
天津大学工程硕士学位论文基于系统仿真技术的集装箱码头堆场调度研究Research on Yard Scheduling of Container Terminal Based on System Simulation Technology领 域：物流工程作者姓名：高贵全指导教师：李波教授企业导师：白景美天津大学经济与管理学部二零一三年十一月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。
与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。
学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。
特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。
同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。
（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日中文摘要随着世界经济的复苏，中国内外贸生意将继续扩大，集装箱运输量也会有新的增长。
但随着集装箱运输量的增长，港口的经营竞争也必将迎来新的挑战与机遇。
为了保住货源，保证客户的利益，码头必须提高顾客的满意度，减少拖车在港停留时间，保证船舶班轮可以按照班期离港。
同时，码头也要考虑自身的能力，包括设备的使用情况、成本因素等，传统的简单依靠增加设备去完成作业任务并不可取，不但增加了成本，也并不一定能够提高作业效率。
因此，需要通过合理有效的配置资源才能真正达到目标。
本文通过综述国内外港口堆场应用现状，分析了目前先进港口码头堆场的使用情况，利用在码头实地实践并参与改进的经验和知识，研究了天津港T码头目前实际运作的情况，包括T码头堆场使用情况、堆场作业类型及作业组织形式，并提出要解决的问题。
港口集装箱运输系统仿真研究课程设计报告
生产系统仿真课程设计报告港口集装箱运输系统仿真研究姓名：班级：组别：日期：小组任务分配表本人任务详述一、课程设计的目的意义1. 目的及意义本次专业课程设计的主要内容为完成系统建模与仿真课程设计内容。
通过本次课程设计使同学了解各种系统的运行模式，了解建模与仿真的基本过程，了解建模所需基础数据的调研及数据处理过程，学会应用WITNESS仿真软件进行实际系统的建模与仿真优化研究。
2. 本组课程设计的主要任务及内容使用Witness系统运输元素Vehicle、Track的使用；熟悉物流系统的随机性特征；熟悉物流运输模型的构建；了解配送中心的位置对物流系统效率的影响。
对某一集装箱码头向配送中心供货过程进行系统仿真，运行一段时间，确定车辆最优运输网络3. 对所研究的系统进行描述根据给定素材可知：某零售公司要销售的进口产品由集装箱运输至码头，并用车辆将集装箱运输到公司的配送中心A和B，通过系统仿真运行一周，确定车辆的运输网络使获得最好的系统绩效。
4. 主要研究思路及方法（1）通过阅读给定素材的物流系统，熟悉物流运作流程、路网配置、时间和速度信息。
（2）通过理论分析找出A、B两配送中心的路网最优配置方案。
（3）运用物流仿真软件Witness建立该港口集装箱运输仿真模型，并使之运行一周（7*24=168小时）。
（4）使用Witness报表功能，统计运输时间、装卸时间和道路流量、集装箱运输时间等。
（5）分别找出A、B两配送中心的路网最优配置方案。
（6）对A、B两地的作为配送中心的仿真结果进行比较分析。
二、基础数据调研及处理分析由给定素材可知：集装箱到达码头的时间间隔服从[10,20]小时的均匀分布，每次到达批量服从[20,40]的均匀整数分布，装卸时间为[3,8]分钟的均匀分布，只有一辆运输车用来运输集装箱，每次只能运两个，空载速度70公里每小时，满载速度60公里每小时，具体位置关系如图所示，各路径的长度分别为25，27，25，28，23，24，21，29，30，23，26，27。
港口物流系统的调度仿真研究
港口物流系统的调度仿真研究摘要：港口调度是港口生产组织的关键问题,调度方案的好坏直接决定了港口作业的效率；论文对于集装箱港口物流系统的结构、控制需求等进行了分析；提出了应用AutoMod V10.0仿真软件,构建具有离散性、随机性特征的港口物流系统模型的方法。
关键词：物流系统；港口；生产调度；仿真近年来，计算机技术、信息处理技术、自动化技术飞速发展，国内外在物流系统的自动控制方面已取得了令人瞩目的成绩。
而我国港口物流系统的智能监控与调度还有待发展，这是一个复杂的系统工程问题。
涉及物流信息的自动获取、传输和处理，基于物流信息的货流自动调配等多学科的理论和技术。
从自动化、智能化、集成化的需求来看，理想的港口物流调度系统应能自动获取经过各物流节点的货物信息，并能对这些物流信息进行高效率地处理，根据货物的入港/出港要求，自动分配、导引港内货场设备实现货物的合理堆放和高效装卸。
基于以上考虑，本文进行了相关的分析和研究，旨在为进一步构建港口物流系统的智能调度系统奠定基础。
[1]一、系统需求分析集装箱港口物流系统是一个复杂的多环节的多维空间作业过程。
为了保证效益，要求集装箱港口有合理的布局和各个部门有条不紊的配合。
本文主要运用RFID技术采集有关集装箱货物和港口货场的数据信息。
计算机主控中心根据这些数据给出相应的解决方案，如路线的选择，堆场机械的调配情况等。
然后发出指令到集装箱码头各下属生产部门，如中心调度室、检查桥、码头前沿和堆场等理货部等部门，再结合其它相应的技术具体实施。
1系统的装卸需求集装箱在港口中的运动是人力不可完成的，完成这一过程需要大型的装卸设备，如装卸桥和塔吊。
为了保证效率，这些大型装卸设备的合理控制调度及为重要，一旦哪个环节信息不畅通，调配不合理，就会影响整个物流环节的效率。
这就要求集装箱港口有畅通的信息流，统筹兼顾全局的调配系统，合理的平面布局以及集装箱装卸工艺。
2系统的运输需求集装箱在港口货场的运输主要是靠集装箱卡车来实现的，为保证桥吊的工作效率，一般在码头后方配备较多数量的龙门吊和集卡，以防止在装卸船过程中出现桥吊等候集卡的现象。
面向集装箱码头物流系统的仿真优化研究
0引言集装箱码头物流系统(container terminal logistics systems，CTLS)作为集装箱运输网络中连接不同运输模式的核心枢纽节点，是一个典型的离散事件动态系统，亦是一个标准的并发多环节多维空间作业开放复杂系统。
CTLS的生产作业和控制决策具有明显的多目标性、不确定性和复杂性，其各个局部的控制决策均为典型的NP-Hard问题，而CTLS整体集成生产调度的数学模型及其最优解更是难以获取[1]。
于是近年来国内外众多学者开始利用基于仿真的优化(simulation based opti-mization，SBO)对CTLS进行研究和讨论。
在国际最权威的仿真学术会议——美国冬季仿真会议上，近年来几乎每年都有将SBO应用于CTLS的生产作业的论文。
2008年，Legato等对动态不确定环境下的码头岸桥调度利用SBO进行了探讨，其仿真结果表明，其方法可以很好地提高港口前沿的吞吐量[2]；2009年，Xi Guo等利用SBO对港口的场桥调度进行了研究，并建立了实用性很强的场桥管理系统[3]。
世界顶尖的OR Spectrum国际期刊也在2010年刊发了由Pasquale Legato等撰写的《Simulation-based optimization for discharge/loading opera-tions at a maritime container terminal》一文，其利用SBO就码头前沿的岸桥装卸和后方堆场的场桥堆码的联合作业进行了整体研究，通过仿真实验该建模优化方法可以大大提高港口的全局作业效率[4]。
而国内的王红湘[5]、张涛[6]、金淳[7]等分别基于SBO对码头泊位分配、堆场配置和大门作业进行了相关的研究，而李浩渊则利用并行SBO对港口的箱区规划和集卡配置进行了论述[8-9]。
但他们都未从整体的角度对面向CTLS的SBO提出探讨，只是将SBO运用于CTLS的单个或2个作业环节中。
港口集装箱物流系统仿真和优化方法的研究及应用
实际应用：将优化方案应 用到实际港口集装箱物流 系统中，观察并分析应用 效果，不断完善和改进优 化方案。
实施步骤：详细介 绍优化方案的实施 过程，包括技术、 人员和资源的配置。
实施效果：评估优化 方案实施后的效果， 包括效率、成本和安 全等方面的提升。
案例分析：通过具 体案例分析优化方 案实施前后的变化 和影响。
ห้องสมุดไป่ตู้
优化算法在港口集装箱物流系 统中的应用场景：配载优化、 路径优化、堆垛优化等
优化算法在港口集装箱物流系 统中的优势：提高装卸效率、 降低运输成本、减少碳排放等
未来研究方向：结合物联网、 大数据等技术，实现更加智能 化的港口集装箱物流系统优化
案例选择：选 择具有代表性 的港口集装箱 物流系统进行
仿真和优化
为优化方法的应用提供依据。
仿真结果分析：通过模拟 港口集装箱物流系统的运 行情况，对各项性能指标 进行评估，找出瓶颈和优 化空间。
优化方案制定：根据仿真 结果分析，制定针对性的 优化方案，包括改进设备 配置、调整作业流程等措 施。
优化效果评估：通过对比 优化前后的仿真结果，评 估优化方案的可行性和效 果，为实际应用提供参考。
背景介绍：介绍 港口集装箱物流 系统的现状和存 在的问题，以及 仿真和优化的必
要性
案例特点：说 明所选案例的 特点和优势， 以及在仿真和 优化方面的挑
战
案例应用：介绍 案例在港口集装 箱物流系统仿真 和优化方面的具 体应用，以及所 取得的成果和效
益
实验设置：根据仿真模型，设置合理的 实验参数和条件，以模拟实际港口集装
未来展望：对未来 港口集装箱物流系 统仿真和优化的方 向和趋势进行展望 。
仿真技术将更加 智能化，能够模 拟更复杂的港口 集装箱物流系统。
现代港口码头物流系统规划与仿真
现代港口码头物流系统规划与仿真摘要：本文分析了宜昌港枝城码头CBF配煤中心的物流系统，基于排队网络理论建立了该物流系统的仿真模型，在实验数据的基础上，为码头设计和运营管理提供决策支持。
关键词：物流系统、排队网络Abstract: This paper analyses the logistic system of Coal Blending Focus Project in Zhicheng terminals and establishes its model based on the theory of Queuing. Based on the data, the paper gives support to terminal designing and operation management.Key words: logistic system, Queuing Theory1、引言随着我国国民经济的迅速发展，港口吞吐量日趋饱和，现有港口的人力、机力、内部货场等资源已不能满足吞吐量快速增长的需要，因此，采用现代化管理技术，对港口码头物流系统进行分析和优化、建立码头物流信息系统及决策系统，以提高码头泊位和装卸机械的利用率，优化改进码头堆场的物流管理水平，保证货物在运输过程中的质量，提高服务水平以及港口装卸效率，优化港口生产过程，提高码头综合通过能力，降低港口运营成本，增加利润等具有重要意义[1]。
本文以宜昌市重点工程项目“中港印能源集团有限公司宜昌配煤中心项目，简称CBF(Coal Blending Focus)项目”为例，建立该码头物流系统的理论模型，再利用系统仿真技术研究该装卸工艺下合理的资源配置和管理模式，为码头设计和运营管理提供决策支持。
2、项目简介宜昌CBF项目引进荷兰先进的CBF配煤技术，利用枝城码头优越的配套设施，欲建成规模为3000万吨、年处理煤能力达到1000万t的配煤中心。
港口物流系统中的优化模型与算法设计
港口物流系统中的优化模型与算法设计一、港口物流系统概述港口是国际贸易的重要枢纽，港口物流系统的运作质量对于贸易往来的顺畅、设施的效率和效益具有至关重要的影响。
港口物流系统包含了整个港口资源的管理、协调和运营，其中包括货物的进出口、货物的仓储和分配等一系列重要的环节。
为了使港口物流系统的运作更加高效和优化，各种优化模型和算法被提出和应用。
二、港口物流系统中的优化模型优化模型是在给定的约束下，确定最佳结果的数学模型。
针对港口物流系统中的特殊问题，可以建立不同的优化模型。
1. 港口车辆调度模型针对港口内部车辆运输调度问题，可以建立车辆调度优化模型。
该模型包含了从货物装卸区到港口仓库或码头之间的最短路径和车辆之间的资源利用率等因素，采用整数规划方法进行求解。
通过调度优化模型，可以使车辆资源的利用率达到最优化，节省时间和成本。
2. 港口装卸区域调度模型针对港口内部装卸区域的调度问题，可以建立装卸区域调度优化模型。
该模型包含了港口内部装卸区域之间的资源利用率、运输成本和运输时间等因素，采用线性规划或动态规划方法进行求解。
通过调度优化模型，可以使装卸区域资源的利用率和装卸效率达到最优化。
3. 港口船舶停靠位分配模型针对港口内部船舶停靠位的分配问题，可以建立停靠位分配优化模型。
该模型包含了港口内部停靠位的数量、尺寸和船舶进出港口的时间等因素，采用动态规划或模拟退火方法进行求解。
通过停靠位分配模型的优化，可以实现港口停靠位资源的最优化利用，提高船舶进出港口的效率。
三、港口物流系统中的优化算法优化算法是为了在规定的条件下，计算出最佳解的数学工具。
针对港口物流系统中的特殊问题，可以采用不同的优化算法求解。
1. 遗传算法遗传算法是一种模拟生物遗传学思想而产生的一种数值优化方法，用来求解适应值最大或最小的最优解。
在港口物流系统中，可以采用遗传算法优化港口内部车辆运输调度、装卸区域调度和停靠位分配等问题。
2. 模拟退火算法模拟退火算法是一种基于随机搜索的全局优化算法，通过随机搜索的方式寻求全局最优解。
港口集装箱运输的优化模型研究
港口集装箱运输的优化模型研究在全球贸易日益繁荣的背景下，港口集装箱运输作为货物运输的重要方式，其效率和成本直接影响着国际贸易的竞争力和经济发展。
因此，对港口集装箱运输进行优化，构建有效的优化模型，具有重要的现实意义。
一、港口集装箱运输的现状与问题当前，港口集装箱运输面临着一系列挑战和问题。
首先，港口拥堵现象时有发生，大量集装箱船只在港口等待装卸，导致运输时间延长和成本增加。
其次，集装箱的调配不够合理，有些地区集装箱过剩，而有些地区则短缺，影响了货物的运输效率。
再者，港口的装卸设备和运输车辆的协同作业不够顺畅，存在等待和闲置的情况，降低了整体的作业效率。
此外，信息不对称也是一个突出问题。
船公司、港口、货代等各方之间的信息沟通不够及时和准确，导致决策失误和资源浪费。
例如，船公司无法准确掌握港口的作业进度，可能导致船只过早或过晚到达港口，增加了运营成本。
二、优化模型的目标与关键因素针对上述问题，构建港口集装箱运输的优化模型，其目标主要包括提高运输效率、降低运输成本、减少港口拥堵以及提高服务质量。
为实现这些目标，需要考虑以下关键因素：1、港口的作业能力：包括码头的装卸设备数量、工作效率、堆场的存储容量等。
2、集装箱的流量和流向：准确预测不同地区之间的集装箱运输需求，以便合理调配资源。
3、运输工具的配置：如船只的运力、运输车辆的数量和类型等。
4、作业时间的安排：合理规划装卸作业时间，确保各环节的紧密衔接。
三、优化模型的建立1、网络模型可以将港口集装箱运输视为一个复杂的网络，节点代表港口、堆场、货运站等，边代表运输线路。
通过建立网络模型，分析货物在网络中的流动路径和流量，从而找出最优的运输方案。
在网络模型中，需要考虑节点的容量限制和边的运输成本、运输时间等因素。
运用图论和线性规划等方法，求解最小成本或最短时间的运输路径。
2、排队论模型港口的装卸作业和车辆运输可以看作排队系统。
通过排队论模型，可以分析作业队伍的长度、等待时间、服务效率等指标。
港口集装箱物流系统规划与仿真建模方法的研究与实现
港口集装箱物流系统规划与仿真建模方法的研究与实现摘要：面对日益增长的港口集装箱吞吐量，如何对港口集装箱物流系统进行更加合理有效的规划，以最大限度地发挥其作业能力，是目前急需解决的问题，开展这方面的研究势在必行，具有重大意义。
针对港口集装箱物流系统的特点，本文对港口集装箱物流系统规划方法及建模进行了研究。
关键词：港口集装箱；物流系统规划；仿真建模；方法；研究；1港口集装箱装卸模式在港口集装箱物流系统中，首先要确定集装箱装卸工艺，在新型港口装卸工艺中主要包含以下几种情况：1）船舶与库之间。
该作业是指集装箱船停泊之后，码头设备将集装箱卸下存放入库或者将库中集装箱装载到船舶上的作业。
该作业可划分为船舶与岸桥间的作业、岸桥与分配机间的作业、移动分配机与旋转分配机间的作业、分配机与库间的作业共4个阶段。
2）库与库之间。
该作业包含同层库与不同层库之间的转库作业。
同层库是货格之间的作业，通常梭车就能够完成，而不同层库则需要梭车与升降机配合完成。
3）库与拆装箱库之间。
该作业是指将库中的集装箱运送到拆装箱库中，或者将拆装箱库中的集装箱运送到库中，包含出库作业与集装箱水平作业两部分。
4）库与货主之间。
该作业是指使用集卡将集装箱运输到货主所在地。
5）拆装箱库与货主之间。
6）倒箱作业。
该作业在货格间运输集装箱时被需要。
2港口集装箱物流系统规划将港口集装箱物流系统规划为4个子系统，如图 1 所示。
泊位与堆场子系统中的排队模型使用使用 M/G/1 型排队网络对港口集装箱物流进行描述，并假设集卡实际到达为泊松流，服务时间服从负指数分布。
设港口每艘货船的服务时刻为3基于 CPN 的港口集装箱物流系统建模通过对一个简化的集装箱码头物流系统的建模与仿真过程说明 CPN Tools 在集装箱码头物流系统建模与仿真中的应用。
一个简化的集装箱码头物流系统由集装箱船舶、码头泊位、岸桥起重机、集卡、场桥起重机和堆场等要素组成。
3.1 模型假设与流程设定为便于系统建模与分析，做如下假设：1）集装箱船舶的到来、靠泊和离开，集卡的到来、装卸和离开都可以看作一个单队列多服务台的排队系统，采用先到先服务的排队规则；2）集装箱统一定义为标准箱（即 20 ft），不考虑特种箱的影响；3）集装箱船舶的到达，岸桥卸船和装载集卡所用时间，场桥卸车所用时间符合某种概率分布；4）集卡每次场内运输时间相同。
港口物流系统仿真建模及三维可视化研究
港口物流系统仿真建模及三维可视化研究武汉理工大学(武汉430063) 王少梅 张 煜 摘 要:对基于虚拟环境的集装箱码头三维仿真建模及软件开发进行了研究。
针对港口物流系统离散性、随机性的特点以及系统仿真模型场景复杂的问题,分析了系统几何建模、运动学建模的方法,以及系统仿真模型参数的处理及实时交互控制的实现手段。
在虚拟现实支撑软件基础上二次开发的系统实现了参数化的集装箱码头三维动态仿真和人机交互控制的仿真过程。
关键词:虚拟现实;物流;仿真;建模;港口 Abstract:This paper discuses the m et hods of simulation modling and softwar e development based on Vir tual R eality.For solving the problems caused by the character istics of discr ete and r andom icity of port logistics and t he intrica te scene of system modeling and sim ulation,t he methods of system geometr y modeling and kinematics modeling and the means t o deal with the par ameters of simulation model and r eal time cont rol are put for ward.Based on the VR softwar e-MultiGen a nd Vega,by using C++and OpenGL,the3D gr aphics simula tion syst em is developed and applied in t he case study of conta iner ter minal. Key wor d:Vir tual Reality;Logistics;Simula tion;Modeling;Port1 引言集装箱港口由于结构复杂、投资大、建设周期长以及生产过程的随机因素,使港口的合理规划意义重大,难度也较大。
通用性集装箱码头工艺方案设计仿真系统建模与仿真研究
仿真系统应具备模拟集装箱码头的装卸、堆 放、中转等工艺流程的功能，能够实现对不 同工艺方案的设计和评估。
系统可视化需求
仿真系统应具备直观、形象的可视化界面， 能够实现对仿真过程和结果的实时监控和可 视化展示。
03
通用性集装箱码头工艺方 案设计仿真系统建模
仿真系统总体架构设计
基于组件的分布式仿真框架
集装箱码头工艺方案设计模块建模
输入输出模型
建立输入输出模型，包括货物类型 、数量、船舶信息等，用于模拟集 装箱码头的实际输入输出过程。
调度模型
根据集装箱码头的实际调度过程， 建立调度模型，包括泊位分配、装 卸桥作业等。
装卸作业模型
建立装卸作业模型，模拟集装箱的 装卸过程，包括堆垛、拆垛等操作 。
路径规划模型
通过将仿真系统划分为多个独立的组件模
面向对象的仿真建模方法
利用面向对象的思想，将现实世界中的对象抽象成仿真模型，通 过对象间的交互来模拟码头的实际运行过程。
数据库与数据持久化
设计并实现一个高效的数据库管理系统，用于存储仿真过程中的 各种数据，并提供数据持久化的功能。
方案设计
根据需求分析结果，制定 相应的工艺方案设计，包 括装卸设备配置、堆场规 划、道路交通组织等。
方案评估与优化
对制定的工艺方案进行评 估，根据评估结果对方案 进行优化，提高方案的可 行性和可靠性。
集装箱码头工艺方案设计仿真系统需求分析
系统功能需求
系统性能需求
仿真系统应具备高效、稳定、可扩展等性能特点， 能够满足大规模仿真实验和数据分析的需求。
仿真系统测试方案与过程
测试方案
制定详细的测试计划，包括测试目标、测试环 境、测试数据等。
测试过程
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港口集装箱物流系统规划与仿真建模方法的研究与实现
发表时间：2017-09-08T15:09:34.047Z 来源：《知识－力量》2017年8月上作者：陈敬其[导读] 面对日益增长的港口集装箱吞吐量，如何对港口集装箱物流系统进行更加合理有效的规划，以最大限度地发挥其作业能力，是目前急需解决的问题，开展这方面的研究势在必行，具有重大意义。
针对港口集装箱物流系统的特点，本文对港口集装箱物流系统规划方法及建模进行了研究。
陈敬其
(青岛前湾集装箱码头股份有限公司，山东青岛 266000)
摘要：面对日益增长的港口集装箱吞吐量，如何对港口集装箱物流系统进行更加合理有效的规划，以最大限度地发挥其作业能力，是目前急需解决的问题，开展这方面的研究势在必行，具有重大意义。
针对港口集装箱物流系统的特点，本文对港口集装箱物流系统规划方法及建模进行了研究。
关键词：港口集装箱；物流系统规划；仿真建模；方法；研究； 1港口集装箱装卸模式
在港口集装箱物流系统中，首先要确定集装箱装卸工艺，在新型港口装卸工艺中主要包含以下几种情况： 1）船舶与库之间。
该作业是指集装箱船停泊之后，码头设备将集装箱卸下存放入库或者将库中集装箱装载到船舶上的作业。
该作业可划分为船舶与岸桥间的作业、岸桥与分配机间的作业、移动分配机与旋转分配机间的作业、分配机与库间的作业共4个阶段。
2）库与库之间。
该作业包含同层库与不同层库之间的转库作业。
同层库是货格之间的作业，通常梭车就能够完成，而不同层库则需要梭车与升降机配合完成。
3）库与拆装箱库之间。
该作业是指将库中的集装箱运送到拆装箱库中，或者将拆装箱库中的集装箱运送到库中，包含出库作业与集装箱水平作业两部分。
4）库与货主之间。
该作业是指使用集卡将集装箱运输到货主所在地。
5）拆装箱库与货主之间。
6）倒箱作业。
该作业在货格间运输集装箱时被需要。
2港口集装箱物流系统规划
将港口集装箱物流系统规划为4个子系统，如图 1 所示。
泊位与堆场子系统中的排队模型使用使用 M/G/1 型排队网络对港口集装箱物流进行描述，并假设集卡实际到达为泊松流，服务时间服
从负指数分布。
设港口每艘货船的服务时刻为 3基于 CPN 的港口集装箱物流系统建模通过对一个简化的集装箱码头物流系统的建模与仿真过程说明 CPN Tools 在集装箱码头物流系统建模与仿真中的应用。
一个简化的集装箱码头物流系统由集装箱船舶、码头泊位、岸桥起重机、集卡、场桥起重机和堆场等要素组成。
3.1 模型假设与流程设定
为便于系统建模与分析，做如下假设： 1）集装箱船舶的到来、靠泊和离开，集卡的到来、装卸和离开都可以看作一个单队列多服务台的排队系统，采用先到先服务的排队规则；
2）集装箱统一定义为标准箱（即 20 ft），不考虑特种箱的影响； 3）集装箱船舶的到达，岸桥卸船和装载集卡所用时间，场桥卸车所用时间符合某种概率分布； 4）集卡每次场内运输时间相同。
3.2系统建模
集装箱码头物流系统是典型的离散事件动态系统，适合用 Petri 网进行建模分析。
由于集装箱码头作业系统包含船舶、集装箱和卡车等多种流动元素，因此采用基本 Petri网进行建模会导致模型过于复杂，且难以进行准确的描述。
采用着色赋时 Petri 网进行仿真建模，通过着色 Petri 网建模工具 CPN Tools 建立仿真模型。
3.3 模型分析CPN中采用颜色集的概念来区分不同的托肯，每一种托肯都应属于某个颜色集。
模型中涉及到各种分布函数的参数设定如下：
船舶的到达时间间隔符合参数为 0.05 的指数分布，船舶入港停靠时间符合参数为3～5的离散分布，岸桥起重机的卸船时间符合参数为0.1的二阶爱尔郎分布，岸桥起重机装集卡的时间符合参数为1～5的离散分布，场桥起重机的卸车时间符合参数为 2～5的离散分布，CPN Tools在变迁、连接弧和托肯中增加时间信息用于进行系统性能的描述，仿真运行过程中，变迁 sload 的发生伴有时间信息@+tload，托肯1`t(1)@64表示它带有一个 64 个时间单位的时间信息。
3.4仿真结果输出
在 CPN Tools 中通过设置多种类型的监视器（moni－ tor）可以收集仿真过程中所产生的数据信息，从而进行最大队长、平均等待时间等系统性能分析。
通过针对关键的变迁设置 Monitor 后 CPN Tools 会在仿真结束后给出性能分析报告，报告中包含了 Monitor 所收集到的仿真数据。
如表 1
4结语
本文对港口集装箱物流系统规划进行了研究。
使用 M/G/1 模型对物流排队进行建模；集装箱码头物流系统的建模与仿真过程说明CPN Tools 在集装箱码头物流系统建模与仿真中的应用。
目的为了能够有效提高港口物流作业效率。
参考文献：
[1]付强，仲丛友.基于CPN Tools的港口集装箱物流系统建模与仿真研究[J].物流科技,2013(09)
[2] 王建华，吕靖，周丽丽,等. 集装箱码头物流系统仿真[J]. 大连海事大学学报，2009(04)
[3] 韩鹏.高度自动化的港口集装箱物流系统规划[J].船舶科学技术，2017（02）。