集装箱码头多式联运系统的仿真与优化研究

论文摘要

伴随着经济一体化、全球化趋势的发展,集装箱运输保持了较高的增长速度,为中国的集装箱运输的发展带来了新的机遇与挑战。集装箱发展迅速并且会持续增长,如何对港口集装箱物流系统进行更加合理有效的规划,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。如何将仿真与优化技术应用到提高集装箱多式联运码头管理的观点早已提出,本文针对港口集装箱物流系统的特点,对港口集装箱物流系统的仿真和优化技术进行了研究和应用,以仿真贯穿全文,按仿真建模、仿真应用、仿真优化的顺序对研究内容作了介绍。首先,分析了集装箱码头多式联运物流系统,兼顾水路、公路和铁路三种运输方式。阐述了集装箱码头物流系统设施、布局以及进出口作业流程。其次,基于ARENA仿真软件平台,对码头多式联运系统进行了二维仿真模拟,模型包括四个子系统:船舶子系统模型、堆场子系统模型、大门子系统模型、铁路子系统模型。四个子系统涉及船舶到达、码头装卸、堆场作业、进出道口集疏运作业各个环节,覆盖了集装箱码头生产与物流系统各主要环节。然后给出该系统在Arena 3DPlayer平台上三维仿真动画的实现过程。最后,从装卸作业流程的整体出发,以优化装卸桥、集卡、龙门吊的作业序列为目的,建立了基于混合流水车间调度的装卸作业序列数学模型。运用仿真优化方法,结合已建立好的仿真模型和优化算法对该模型进行求解,因遗传算法在集装箱和处理并行机调度方面具有较好的收敛速度,为提高仿真优化的计算效率,优化方面采用遗传算法进行设计。在对Arena和模型进行二次开发的基础上,借助VB、VBA、SQL完成了系统仿真的港口物流决策支持系统的开发。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文的主要工作和结构安排
• 第二章 集装箱码头多式联运系统整体布局及作业流程
• 2.1 集装箱码头多式联运
• 2.1.1 集装箱码头多式联运概述
• 2.1.2 集装箱码头多式联运的优点及分类
• 2.2 集装箱码头多式联运组成
• 2.3 集装箱码头多式联运整体作业流程
• 2.4 集装箱码头多式联运的装卸设备
• 2.5 本章小结
• 第三章 集装箱码头多式联运仿真系统
• 3.1 Arena简介
• 3.2 集装箱码头多式联运系统
• 3.2.1 码头的整体系统
• 3.2.2 泊位子系统
• 3.2.3 大门子系统
• 3.2.4 堆场子系统
• 3.2.5 铁路子系统
• 3.3 Arnea 3D Plyaer实现码头三维模拟
• 3.4 本章小结
• 第四章 集装箱码头作业调度模型
• 4.1 问题描述
• 4.2 基于混合流水车间调度（HFSS）的装/卸作业模型
• 4.2.1 混合流水车间调度问题的描述
• 4.2.2 模型的建立
• 4.3 仿真优化方法的实现
• 4.3.1 仿真优化模型
• 4.3.2 基于仿真的遗传算法设计
• 4.3.3 案例分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 集装箱码头装卸决策支持系统的实现
• 5.1 决策支持系统用到的技术
• 5.2 集装箱码头装卸决策支持系统的需求分析和功能介绍
• 5.2.1 码头决策支持系统需求分析
• 5.2.2 码头决策支持系统功能介绍
• 5.3 集装箱码头装卸决策支持系统的逻辑结构
• 5.3.1 人机交互子系统
• 5.3.2 数据库子系统
• 5.3.3 仿真子系统
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结和展望
• 6.1 本文主要工作
• 6.2 有待进一步研究的内容
• 附录
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢