flexsim港口集装箱物流系统仿真平台关键技术研究
本文在学习和研究国内外现有的集装箱物流系统的基础上，为了提高现有的集装箱港口的运营效率，运用Flexsim仿真软件和物流仿真技术，建立一个模拟的3D动态的集装箱港口物流系统，通过对集装箱堆场的利用率、轨道式龙门起重机的工作效率以及集卡车队的数量分配三个指标参数的具体研究，并充分利用这些港口元素进行设计和规划，在仿真软件运行过程中得出了堆场利用率、龙门起重机工作效率和集卡车队效率普遍偏低的结论。对集卡的数量和车队数方面进行分析与优化，结果表明通过减少集卡车队的数量以及在两个堆场附近同时安排两队集卡走不同的调度路线装载货物能够提高集卡车的工作效率，同时两个堆场内起重机的效率也得以提高，解决了现有集装箱港口物流系统中各模块利用率较低的问题。关键词 集装箱码头 港口物流系统 Flexsim仿真平台
目 录
1 绪论 1
1.1 本文研究的背景与意义 1
1.2 国内外研究现状 1
1.2.1 国内研究现状 1
1.2.2 国外研究现状 2
1.3 论文主要研究内容 2
2 港口集装箱物流系统概述 3
2.1 港口集装箱物流系统的功能 3
2.2 集装箱物流系统的特点 3
2.3 集装箱物流系统的基本组成 4
2.3.1 船舶装卸系统 5
2.3.2 水平运输系统 5
2.3.3 堆场作业系统 5
2.4 集装箱物流系统的层次模型 5
2.5 集装箱物流系统主要评价指标 6
3 集装箱港口物流系统总体规划 8
3.1 总体规划原则及布局图 8
3.2 系统设计的主要步骤 9
3.3 系统框架 11
3.3.1 集装箱港口码头仿真系统模块设置 11
3.3.2 构建模型布局 11
4 基于Flexsim的物流系统仿真 11
4.1 Flexsim的物流系统仿真概述 11
4.1.1 物流系统仿真概述 11
4.1.2 物流系统仿真的目的与意义 12
4. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
1.3 物流系统仿真目标 12
4.2 系统参数设置 13
4.2.1 船舱容量参数设置 13
4.2.2 堆场模块参数设置 14
4.2.3 集卡模块参数设置 14
4.2.4 运输设备参数模块设置 14
4.3 仿真运行及数据分析 15
4.3.1 仿真数据的结果分析 15
4.4 仿真结果优化 17
5 全文总结与展望 19
5.1 全文总结 19
5.2 研究展望 20
致 谢 21
参 考 文 献 22
1 绪论
1.1 本文研究的背景与意义
在如今全球经济、贸易迅速发展的经济背景下，大型运输船舶的出现，带动了集装箱运输业发展的不断推进。随着集装箱船舶规模的不断扩大和航速的不断加快，以及港口集装箱数量的不断增加，目前集装箱港口装卸作业能力和运营管理水平已经达不到港口物流的发展要求。随着港口集装箱吞吐量逐年上升，怎样优化港口集装箱物流系统，并对其进行科学合理的规划，才能使其运营能力得到最大化的发挥，是当前世界上每一个集装箱港口都亟待解决的难题，因此开展这方面的研究势在必行。
港口作为世界运输体系中极为重要的一种交通枢纽，是一个复杂而巨大的随机服务系统，其生产规模与运行规模对港口的经济效益和服务水平有着直接的影响。港口动辄投资数十亿元的发展经费，决策的好坏直接影响港口的发展建设，为其带来很强的不确定性。对于许多大型口岸来说，随着深水航道、码头的改扩建，港口是否具备足够的装卸能力是极其重要的。集装箱港口的核心竞争力在于减少船舶的在港时间(包括中转时间)，降低低效益的装卸作业比例(如周转作业)。谁能减少靠港船的时间和装卸成本，加快货物周转，谁便有竞争优势。因此，如何合理利用港口资源，才能满足不断增长的集装箱吞吐量需求，已成为港口迫在眉睫的问题。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国内研究现状
港口物流系统的计算机仿真技术早已引入我国。从已发表的文献来看，目前计算机仿真技术已广泛应用于港口码头生产经营系统中。在港口建立模型与仿真技术的应用层面，大致可以对港口生产作业系统的仿真做如下总结。在建模之前，可以对系统进行各方面的分析和研究，例如物理属性的分析、虚拟模型的动态分析、模型中各指标参数、实验输出数据分析等等。通过对以上列举的几个方面的分析和观察，可以确定模型中不同参数指标之间内在的联系，从而利用仿真软件建立一个科学的集装箱物流系统。端口仿真系统是一个典型的离散事件系统。对集装箱港口物流系统进行仿真，建立可依赖的系统模型是优化港口系统功能优化的一个重要前提[1]。
国内的学者张铭强通过对面向对象的系统仿真技术的研究，提出了汽车码头排队理论并建立了模型，将此模型运用于集卡等码头运输车辆的规划当中。梅沙则采用了根据离散事件进行系统仿真的方法，初步建立了一个针对集装箱码头装卸工艺部分的排队论仿真模型，并将此模型运用于上海外高桥第四期集装箱码头的装卸工艺系统中去[2]。上海海事学院杨靖磊通过列举上海港外高桥集装箱码头的案列，运用仿真软件对集装箱码头的装卸工艺进行了动态的模拟，通过构造岸桥，泊位，起重机、堆场和集卡等一系列的排队系统，通过仿真软件数据的输出，得出了上海港外高桥码头内应设置的起重机的最合理的数量，以及码头前沿作业地带机械的最优比，这一研究在实际港口中取得了良好的效果[3]。
1.2.2 国外研究现状
在国外，计算机仿真技术在集装箱码头系统中越来越受到重视，其应用也越来越普遍。德国Institue of Shipping Economics and Logistics通过对集装箱在港口堆场中的堆放方式和港口全局方面的研究，开发了一款主要针对于集装箱卸载的模拟器，命名为scusy。通过比较在不同情况下由不同的设施组成的堆场作业模式来研究多个港口同时进行装卸作业所产生的影响与联系，以及一些与劳工相关的问题。目前，加拿大sandell公司、香港China Light 8c Power公司，荷兰TebodinB. V Consultants & Engineers、德国Institue of Shipping Economics and Logistics等公司正致力于利用计算机的性能和仿真软件的特性对水路运输系统中的港口码头数量进行合理布局、货物的调度和港口流量的控制方面进行研究，以便能够确定各个港口最合理的规模[4]。近年来，在交通运输体系中，越来越依赖于仿真模型的开发，所以对仿真模型的要求也逐渐提高，二维或者三维动态动画的可视化仿真技术也符合了现代物流业的发展趋势。此技术应用于港口码头运行管理方面的比例也在不断提高。
目 录
1 绪论 1
1.1 本文研究的背景与意义 1
1.2 国内外研究现状 1
1.2.1 国内研究现状 1
1.2.2 国外研究现状 2
1.3 论文主要研究内容 2
2 港口集装箱物流系统概述 3
2.1 港口集装箱物流系统的功能 3
2.2 集装箱物流系统的特点 3
2.3 集装箱物流系统的基本组成 4
2.3.1 船舶装卸系统 5
2.3.2 水平运输系统 5
2.3.3 堆场作业系统 5
2.4 集装箱物流系统的层次模型 5
2.5 集装箱物流系统主要评价指标 6
3 集装箱港口物流系统总体规划 8
3.1 总体规划原则及布局图 8
3.2 系统设计的主要步骤 9
3.3 系统框架 11
3.3.1 集装箱港口码头仿真系统模块设置 11
3.3.2 构建模型布局 11
4 基于Flexsim的物流系统仿真 11
4.1 Flexsim的物流系统仿真概述 11
4.1.1 物流系统仿真概述 11
4.1.2 物流系统仿真的目的与意义 12
4. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
1.3 物流系统仿真目标 12
4.2 系统参数设置 13
4.2.1 船舱容量参数设置 13
4.2.2 堆场模块参数设置 14
4.2.3 集卡模块参数设置 14
4.2.4 运输设备参数模块设置 14
4.3 仿真运行及数据分析 15
4.3.1 仿真数据的结果分析 15
4.4 仿真结果优化 17
5 全文总结与展望 19
5.1 全文总结 19
5.2 研究展望 20
致 谢 21
参 考 文 献 22
1 绪论
1.1 本文研究的背景与意义
在如今全球经济、贸易迅速发展的经济背景下，大型运输船舶的出现，带动了集装箱运输业发展的不断推进。随着集装箱船舶规模的不断扩大和航速的不断加快，以及港口集装箱数量的不断增加，目前集装箱港口装卸作业能力和运营管理水平已经达不到港口物流的发展要求。随着港口集装箱吞吐量逐年上升，怎样优化港口集装箱物流系统，并对其进行科学合理的规划，才能使其运营能力得到最大化的发挥，是当前世界上每一个集装箱港口都亟待解决的难题，因此开展这方面的研究势在必行。
港口作为世界运输体系中极为重要的一种交通枢纽，是一个复杂而巨大的随机服务系统，其生产规模与运行规模对港口的经济效益和服务水平有着直接的影响。港口动辄投资数十亿元的发展经费，决策的好坏直接影响港口的发展建设，为其带来很强的不确定性。对于许多大型口岸来说，随着深水航道、码头的改扩建，港口是否具备足够的装卸能力是极其重要的。集装箱港口的核心竞争力在于减少船舶的在港时间(包括中转时间)，降低低效益的装卸作业比例(如周转作业)。谁能减少靠港船的时间和装卸成本，加快货物周转，谁便有竞争优势。因此，如何合理利用港口资源，才能满足不断增长的集装箱吞吐量需求，已成为港口迫在眉睫的问题。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国内研究现状
港口物流系统的计算机仿真技术早已引入我国。从已发表的文献来看，目前计算机仿真技术已广泛应用于港口码头生产经营系统中。在港口建立模型与仿真技术的应用层面，大致可以对港口生产作业系统的仿真做如下总结。在建模之前，可以对系统进行各方面的分析和研究，例如物理属性的分析、虚拟模型的动态分析、模型中各指标参数、实验输出数据分析等等。通过对以上列举的几个方面的分析和观察，可以确定模型中不同参数指标之间内在的联系，从而利用仿真软件建立一个科学的集装箱物流系统。端口仿真系统是一个典型的离散事件系统。对集装箱港口物流系统进行仿真，建立可依赖的系统模型是优化港口系统功能优化的一个重要前提[1]。
国内的学者张铭强通过对面向对象的系统仿真技术的研究，提出了汽车码头排队理论并建立了模型，将此模型运用于集卡等码头运输车辆的规划当中。梅沙则采用了根据离散事件进行系统仿真的方法，初步建立了一个针对集装箱码头装卸工艺部分的排队论仿真模型，并将此模型运用于上海外高桥第四期集装箱码头的装卸工艺系统中去[2]。上海海事学院杨靖磊通过列举上海港外高桥集装箱码头的案列，运用仿真软件对集装箱码头的装卸工艺进行了动态的模拟，通过构造岸桥，泊位，起重机、堆场和集卡等一系列的排队系统，通过仿真软件数据的输出，得出了上海港外高桥码头内应设置的起重机的最合理的数量，以及码头前沿作业地带机械的最优比，这一研究在实际港口中取得了良好的效果[3]。
1.2.2 国外研究现状
在国外，计算机仿真技术在集装箱码头系统中越来越受到重视，其应用也越来越普遍。德国Institue of Shipping Economics and Logistics通过对集装箱在港口堆场中的堆放方式和港口全局方面的研究，开发了一款主要针对于集装箱卸载的模拟器，命名为scusy。通过比较在不同情况下由不同的设施组成的堆场作业模式来研究多个港口同时进行装卸作业所产生的影响与联系，以及一些与劳工相关的问题。目前，加拿大sandell公司、香港China Light 8c Power公司，荷兰TebodinB. V Consultants & Engineers、德国Institue of Shipping Economics and Logistics等公司正致力于利用计算机的性能和仿真软件的特性对水路运输系统中的港口码头数量进行合理布局、货物的调度和港口流量的控制方面进行研究，以便能够确定各个港口最合理的规模[4]。近年来，在交通运输体系中，越来越依赖于仿真模型的开发，所以对仿真模型的要求也逐渐提高，二维或者三维动态动画的可视化仿真技术也符合了现代物流业的发展趋势。此技术应用于港口码头运行管理方面的比例也在不断提高。
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