港口集装箱物流系统建模及仿真相关技术研究
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
26
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
12
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
24
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
17
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
18
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。
集装箱港口调度问题的数学建模和求解
集装箱港口调度问题的数学建模和求解随着国际贸易的快速发展，港口成为货物流通的必经之地。
集装箱作为现代贸易的主要运输设备，也成为港口的主要运输工具。
如何对集装箱进行科学、高效的调度，既能够提高集装箱吞吐量，又能够节约成本，保证集装箱的速度和安全，成为了集装箱港口管理的重要问题。
本文将介绍集装箱港口调度问题的数学建模和求解方法，为港口调度管理提供一定的参考。
一、问题描述在港口集装箱的调度过程中，需要考虑多个因素，包括集装箱的数量、作业时间、码头设备的利用率、船舶作业岸桥数、等待队列理论等。
我们将港口作业看作一个多项式时间复杂度问题，即：T(n) = a + bn + cn^2 + ... + kn^m其中，n表示作业量（即集装箱数量），a、b、c、...、k为常数。
当n很大时，我们可以将港口作为一个离散的系统进行研究，把所有的因素都视为集装箱数量的函数。
二、建模方法在数学建模中，我们常用图论、优化理论等方法对问题进行建模。
对于港口调度问题，我们可以采用离散事件仿真（DES）方法进行建模。
离散事件仿真是指在模拟过程中，根据事件发生的具体时间点，遵循特定的规则依次进行模拟。
在港口调度问题中，时间点可以是集装箱的到达时间、配载、装卸等事件，规则可以是码头设备的作业效率、船舶岸桥的作业效率等。
通过DES方法的建模，可以得到港口作业的整体情况，包括集装箱的平均等待时间、港口的吞吐量等。
建模的基本步骤如下：1. 定义输入参数和输出参数输入参数包括集装箱数量、港口设备数量、集装箱处理速度等；输出参数包括集装箱的平均等待时间等。
2. 建立模型通过建立港口作业的模型，确定每一事件名、每个事件的发生时间以及事件的处理逻辑等。
对于需要分配资源的事件，要考虑分配资源的优先级以及时间的排队问题。
3. 添加随机性在港口调度问题中，集装箱的到达时间、装卸时间等都具有随机性。
为了更真实地模拟港口作业的情况，需要为模型增加随机性。
4. 进行仿真实验进行一系列的仿真实验，计算每个实验的输出参数，得到不同输入参数下的港口作业情况。
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
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。
集装箱码头物流系统建模与仿真综述
G&’7%(* H: （ "##( ） 研究从船舶卸箱的集装箱仿 采用面向对象的方法建 真， 运用 5F3I2! 仿真语言，
［ $* ］ 模。
韩国 J@’ K,’ J,@’6 和 4?,& J,’6 5(,; （ "##( ， "### ） 将码头划分为道口、 堆场和泊位， 仿真模型是
第 !" 卷# 第 $ 期 ! ! ! ! ! ! ! !%%& 年 ’ 月
文章编号： $"(! 8)*)+ （ !%%& ） %$ 8%%%" 8%(
上! 海! 海! 事! 大! 学! 学! 报 ! ! ! ! ! "#$%&’( #) *+’&,+’- .’%-/-.0 $&-10%*-/2
1345 !"# &35 $ .675 !%%&
［+］ 基于排队论提出的。
! / ! / )% 瓶颈问题 波兰的 0;<&$(%1 F/ 等 （ $##$ ） 提出用仿真系统 来诊断集装箱码头工作的外部环境和瓶颈问题， 系
［ !) ］ 统能够监控这些问题， 并提供可视化运行结果。
! / $% 装卸工艺系统 典型的集装箱码头工艺系统可以分为轮胎吊系 统、 轨道吊系统、 轮胎吊和轨道吊混合系统、 自动化 系统、 跨运车系统 * 种。其中前 ’ 种系统属于成熟 系统， 研究和应用的时间已相当长， 近几年主要集中 在后两种系统， 目前国内还很少使用这两种系统。 ! / $ / !% 自动化系统 （ 0:@(） 荷兰的 2E"$( D/ D/ 8/ 等 （ !""+ ） 提出集装箱码头
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。
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。
集装箱码头的仿真分析(陈一箐)
集装箱码头作业系统的仿真分析摘要：现代物流是21世纪中国经济发展的一项重要国策，而现代物流业发展的关键就是提高社会生产的效率和效益。
集装箱运输业的产生和发展就充分体现了现代物流的这个关键概念。
因此，研究集装箱码头运作效率和效益的技术就成了现代物流技术的一个重要分支。
如何充分利用集装箱码头有限的资源设施，高效地实现港口装卸作业，达到成本最少化，已成为集装箱码头迫切需要解决的问题。
为此，本文利用物流仿真技术，希望通过对某集装箱码头的布局仿真研究，给决策者提供一定的支持。
关键词：集装箱码头布局物流仿真一、集装箱码头仿真的背景集装箱码头最主要的功能在于提供一个实体作业环境以实现集装箱在船舶与陆地间有序交换的目的。
为使集装箱船装卸作业能够快速连续的进行，集装箱码头通常会在泊位后面规划相当面积的地面空间用以暂时堆存集装箱，称为集装箱内堆场（简称集装箱堆场）。
就出口集装箱的托运程序而言，货主必须先将集装箱送抵码头等候装入指定的船舶，考虑到设备的作业效率，码头运营者通常会要求托运人在船舶抵港之前将集装箱送到堆场暂存，在船舶抵港时可连续将集装箱从堆场拖运至船边装船，缩短船舶滞港时间。
港口及其装备技术具有悠久的历史，在人类社会和生产发展的历史长河中，近代社会和生产的发展以沿江、沿海城市的发展为标志，而沿江、沿海城市的发展又是以港口为依托。
港口及港口城市的发展在很大程度上决定了一个国家的经济发展。
随着经济的全球化趋势不断增强，港口的纽带和接口作用将变得更加突出，港口的功能将趋于多元化，港口已成为社会物流总供应链上的关键环节。
作为实现港口功能的重要支柱，港口物流技术与装备管理技术尤为重要。
随着船舶大型化、货物集装化的发展趋势，集装箱码头规模越来越大，港口装卸系统向大型化、高速化、自动化、数字化和信息化方向发展以进一步提高码头生产效率和服务水平，但是港口集装箱码头的建设投资大、规划周期长、自动化设备昂贵、装卸作业成本较高及设计牵涉技术经济社会环境等多方面的因素，同时由于码头的船舶装卸作业具有离散随机及动态性的特点，因此给码头布局及其设备调度的科学决策带来一定的难度，目前随着港口集装箱运输的发展，使用传统的设计手段和方法进行新码头设计已明显不适用，必须采用新的设计理念和新的设计方法，才能满足客户对于服务水平的需求以及实现集装箱码头的经济和社会效益。
集装箱港口物流系统的仿真与优化研究的开题报告
集装箱港口物流系统的仿真与优化研究的开题报告一、研究背景与意义随着全球贸易不断增加，集装箱港口物流系统已经成为了国际贸易的重要组成部分。
集装箱港口物流系统的高效运行对于保障贸易流通、促进经济发展具有重要意义。
然而，随着集装箱运输业务规模的不断扩大和集装箱货物量的快速增长，严重影响了集装箱港口物流系统的运行效率，如排队等待、堆场拥堵等。
优化集装箱港口物流系统是当前研究热点，运用仿真技术对其进行研究和优化也是一个比较有效的方法。
二、研究内容本研究将运用仿真技术对集装箱港口物流系统进行建模，并基于建立的模型进行系统优化，具体研究内容包括：1.集装箱港口物流系统建模：建立集装箱港口的运输网络、堆场系统、装卸系统、车流系统等模块，建立系统实体、属性及其关系。
2.集装箱港口物流系统仿真：将模型放入仿真平台，模拟集装箱的运输和处理，根据仿真结果评估系统的性能指标，如吞吐量、等待时间、拥堵状况等。
3.集装箱港口物流系统优化：根据前两步的结果，提出改善策略，对港口物流系统进行优化，例如调整处理能力、改变作业流程、增加堆场容量等。
三、研究方法本研究将组合采用以下方法：1.文献调研：对于集装箱港口物流系统的研究现状、理论基础和应用情况进行归纳总结。
2.系统分析：对集装箱港口物流系统的物流过程、流程、要素等进行详细的分析，构建系统模型。
3.数学建模：根据集装箱港口物流系统的特点和需求，运用数学和计算机技术进行建模，构建仿真模型。
4.仿真运行：在仿真平台上运行模型，收集仿真数据，并对其进行分析和处理，得到系统表现的各项性能指标。
5.系统优化：对数据进行分析，提出系统优化方案。
四、研究计划本研究预计将分为以下几个阶段：1.文献调研与系统分析（2个月）2.建立系统模型（2个月）3.构建仿真模型（3个月）4.进行仿真运行并收集数据（4个月）5.数据分析与优化方案提出（2个月）6.撰写论文并进行毕业答辩（3个月）五、预期成果本研究预期将得到以下成果：1.建立集装箱港口物流系统的仿真模型。
基于CPN Tools的港口集装箱物流系统建模与仿真研究
基于CPN Tools的港口集装箱物流系统建模与仿真研究付强;仲丛友
【期刊名称】《物流科技》
【年(卷),期】2013(36)9
【摘要】港口集装箱物流系统是一个复杂的离散时间动态系统(DEDS),适合于使用着色Petri网进行系统建模.CPNTools是一款成熟的CPN建模与仿真工具,使用CPN Tools进行着色Petri网的建模与仿真不但可以简化建模过程,而且可使用标准ML语言对模型进行定义和描述,为复杂物流系统的建模与仿真提供了有力的支持.
【总页数】4页(P15-17,22)
【作者】付强;仲丛友
【作者单位】天津职业技术师范大学,天津300222;天津职业技术师范大学,天津300222
【正文语种】中文
【中图分类】U169.6
【相关文献】
1.基于CPN TOOLS的网络协议建模与仿真技术研究 [J], 占东生;张伟;顾明甲
2.基于CPN Tools的性能评价仿真研究 [J], 朱连章;隋瑞升;孔莹莹
3.基于CPN-EP的建模与仿真在纺织生产物流系统中的应用 [J], 汪长飚
4.基于CPN Tools的舰艇编队护航反潜作战建模 [J], 王广明;郭传福;刘喜作
5.基于CPN Tools的舰艇编队护航反潜作战建模 [J], 王广明;郭传福;刘喜作;
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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。
《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/trackyt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］小时的均匀分仏每次到达批量服从［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屮心，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公甲（TracksOOlDisplayLength=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冋到停车场。
车辆衣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。
五、实验步骤：（-）根据要求建立仿真元素partOOl>buffersOOl>buffers002>LracksOOl>Lracks002>Lracks003>tracks004>vechi clesOOl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:partOOl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】：DEditActionsOnInputForBufferBuffersOOl【图2】步骤2：buffersOOl为装卸点,编写召唤小车相应的程序语句,如【图3】：rr【图3】步骤3：tracksOOl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】。
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。
集装箱港区作业系统交互式仿真与方案优化研究的开题报告
集装箱港区作业系统交互式仿真与方案优化研究的开题报告一、研究背景与意义随着全球贸易的快速发展和集装箱化运输的广泛应用，集装箱港口的作业效率成为了制约整个物流系统的重要因素。
其实际作业效率不仅关系到港口的运营能力和效益，也关系到整个物流系统的连续性和可靠性。
为了满足市场需求，提高港口的作业效率，也为避免港口拥堵和设备资源的浪费，港口作业系统的优化和管理显得尤为重要。
传统的港口作业管理往往采用经验式和手工调度方式，存在着作业安排效率低、作业人员易疲劳、作业流程不透明等问题。
而现代化的港口作业管理需要结合先进的信息技术，采用模拟仿真模型对港口作业系统进行优化调度，以提高作业效率、降低成本、提高质量和保证安全等目标。
因此，本研究旨在建立一套集装箱港口作业系统的交互式仿真模型，并基于该模型进行方案优化研究，为港口作业的管理和决策提供科学的参考。
二、研究内容和方法本研究将集装箱港口作业系统建模为一个多变量的复杂系统，包括港口内的各种设施、设备、人员，以及货船、卡车、铁路等交通方式，引入仿真技术和优化算法实现其交互式仿真和方案优化研究。
具体研究内容和方法如下：1.对港口内部作业流程进行建模与分析，在保证作业安全、质量和效率的前提下，确定各个环节的作业流程、时序和人员分配等重要参数。
2.基于现有的港口作业数据和场地的虚拟环境，构建一个实时动态的交互式仿真系统。
该系统可以让用户根据需要对各种参数进行修改和调整，实时观察港口作业系统的运行状况。
3.利用元启发式优化算法，设计一个集合了多目标、多约束的优化模型，将上述建模参数作为输入，输出优化后的作业调度方案，使港口工作效率最大化、时间和资源协调优化。
4.利用仿真模型对优化方案的效果进行验证和评估。
通过对比模拟结果和实际操作数据，优化模型的可行性以及实际应用效果的有效性进行验证。
三、预期成果和实际意义通过对集装箱港口作业管理的仿真模型和优化算法进行研究，本研究预期获得以下成果：1.建立交互式仿真模型与优化模型，实现对港口作业系统的优化管理。
基于eMPlant的天津港集装箱码头物流系统建模与仿真
3、结合人工智能技术：应用人工智能技术，如机器学习、深度学习等，提 升模型的学习能力和自适应性。
4、跨领域合作：加强与其他领域（如航运、贸易、金融等）的合作，形成 多领域协同优化的研究格局。
通过不断深入研究和完善，相信未来天津港集装箱码头物献。
（2）集装箱装卸模块：根据集装箱数量和装卸设备数量，模拟集装箱的装 卸过程。
（3）堆场管理模块：根据堆场面积，模拟集装箱的堆放和提取过程。
4、模型验证
对所建模型进行验证，确保其正确性和可靠性。通过模拟不同的场景和工况， 对比实际数据和仿真结果，验证模型的有效性。
三、仿真结果及分析
1、运行仿真
展望未来，本次演示的研究成果可为天津港集装箱码头物流系统的进一步优 化提供参考。面对日益增长的贸易量和运输需求，未来研究可以下几个方面：
1、拓展模型范围：考虑更多的影响因素，如天气、船舶类型、货物流向等， 以更全面地评估系统性能。
2、优化算法设计：采用更高效的优化算法，以提高模型的求解速度和精度。
在eMPlant软件中，根据所建立的天津港集装箱码头物流系统模型，设置仿 真参数，运行仿真。
2、查看结果
仿真完成后，查看并分析仿真结果。图1展示了船舶到达时间与集装箱装卸 完成时间的对比关系。
图1船舶到达时间与集装箱装卸 完成时间的对比关系
从图中可以看出，通过优化资源配置和流程设计，仿真结果显示船舶等待时 间明显缩短，集装箱装卸效率得到了显著提高。
2、收集数据
通过实地调研和相关文献资料，收集天津港集装箱码头物流系统的数据，包 括船舶到港时间、集装箱数量、堆场面积、装卸设备数量等。
3、建立模型
根据收集到的数据，利用eMPlant软件建立天津港集装箱码头物流系统的模 型。该模型包括以下几个主要部分：