仿真技术在港口物流中的应用与优化研究

仿真技术在港口管理中的应用文献综述摘要:港口作为进出口贸易的重要通道,港口配置和操作效率直接影响着进出口贸易的物流速度和港口的经济效益,近年来,我国进出口贸易量的大幅增加对港口的机械配置和装卸效率提出更高的要求,港口机械配置和装卸效率的研究方法很多,其中将计算机模拟仿真技术用于港口研究的方法是一种科学有效的新方法。

文章综合了20世纪80年代以来国内外对仿真技术在港口应用中研究成果,在此基础上提出已有研究存在的不足及解决办法,以便为港口决策和理论研究提供参考。

关键词:计算机模拟;仿真技术;港口物流系统模型;通用性仿真模型1引言计算机模拟(Computer Simulation) 也称为系统仿真(System Simulation), 是20世纪50年代以来出现的一种新的科学方法。

它是建立在系统科学、系统识别、控制理论、计算技术与控制工程基础上的综合性很强的实验科学技术,利用数值计算机对客观存在的或设计中系统的结构和行为进行动态的模拟或表演,即在计算机上进行试验,以安全和经济的方法获得系统的有关数量指标,从而达到分析、研究与设计该系统的目的。

计算机仿真技术在港口工程领域的应用具有起步晚、发展快的特点,近年来已有不少研究成果。

2国内外研究现状2.1国内现状初大庆,陈员猷(1989年)提出了一个新的可用于研究港口货物集散的PCDM 模型,采用这种方法可帮助作出合理规划和为未来规划港口项目提供一种定量分析和评审的有实际价值的方法[1]。

王鹏,査红武(1995年)建立了港口生产营运系统的随机模拟模型,通过多次计算机仿真,预测了系统在可能运行条件下的发展趋势和变化特征,研究了单个营运参数变化对系统为了营运的影响,籍以探寻影响港口营运能力的瓶颈,为码头设计和港口管理提供了主要技术指标和信息[2]。

真虹(1996年)论述了采用计算机仿真与动态图形处理相征合的动态图形仿真技术辅助港口生产调度人员进行调度安排决策的方法。

计算机仿真技术在集装箱港口系统规划中的应用摘要:随着世界全球经济一体化的不断推进，物流企业开始兴起，作为新兴产业，物流企业成为了“第三利润源”，覆盖的范围越来越大，并开始迅速发展。

随着经济一体化，港口作为水运转变陆运的中转站，它的作用变得越来越重。

与此同时，货运港口需要解决的问题也变得多了，港口的物流系统是否合理，现有的港口规划是否能够充分发挥出港口的设备能力，如何来降低在港口装卸货物的成本，怎样提高港口货物通过能力，这些都是必须要解决的问题。

而且解决这些问题的主要方法就是港口物流系统的合理规划。

关键词：集装箱港口；计算机当真技术；模型近几年来，我国通过计算机仿真技术，来对港口建立物流规划，相较于传统的港口规划，大都是凭借经验来进行预测，其中的不确定性和信息化程度都相当的低,计算机仿真技术就更加的科学。

我国港口货物进出口量不断地在增长，通过计算机仿真技术，来对港口的物流系统进行采集和分析，对可能出现的情况做出预案。

这种方法可以降低港口的物流成本，缩短港口物流系统设计的周期，并使得港口物流系统变得更加准确，更具有科学性，计算机仿真技术已经成为了港口物流系统中不能缺少的手段。

1.计算机仿真方法在集装箱港口系统规划与设计的应用通过计算机仿真方法对集装箱港口进行系统的规划，主要包括以下几个步骤：第一，要进行调研，明确目标。

第二，收集资料，对资料进行分析及预测。

第三，对港口集装箱进行总体布置及相关机算。

第四，建立模型，包括确定仿真中技术的参数；确定仿真的策略；对方真模型进行划分；确定仿真钟推进的方式；确定随机变量的分布。

第五，开始编辑程序。

第六，对仿真模型进行检验及程序的调试。

第七，正确，开始运行仿真，输出结果。

如果不正确，从第三步开始，重新对港口的集装箱总体进行布置和计算。

2.对港口进行调研，明确港口集装箱系统规划的目标对集装箱码头物流系统进行合理规划的最终目标是，根据对港口集装箱吞吐量的相关预测，使货物区的费用最低。

Flexsim CT在港口物流系统仿真实验中的应用孟宁;陈燕;李波【摘要】In order to analyze the business processes and port resources allocation, the Flexsim CT simulation software is used to construct the model of container port resources allocation problems. The students master the port business organizational processes in the modeling, and according to the simulation analysis, the students find the optimized port resource allocation program. The experiments of port logistics system simulation can be widely used in courses of port planning, port operations and port management organization.%为了分析港口业务流程和优化港口资源配置,利用Flexsim CT仿真软件对集装箱港口资源配置问题进行建模,使学生在建模过程中掌握港口的业务组织流程,并对仿真数据进行分析,找到最佳的港口资源配置方案.港口物流系统仿真的实验环节可以广泛地应用在港口规划、港口业务组织和港口管理等课程中.【期刊名称】《实验技术与管理》【年(卷),期】2011(028)004【总页数】3页(P86-88)【关键词】港口仿真;Flexsim CT仿真软件;离散事件仿真;港口资源配置【作者】孟宁;陈燕;李波【作者单位】大连海事大学,交通运输管理学院,辽宁,大连,116026;大连海事大学,交通运输管理学院,辽宁,大连,116026;大连海事大学,交通运输管理学院,辽宁,大连,116026【正文语种】中文【中图分类】U691+3Abstract：In order to analyze the business processes and port resources allocation，the Flexsim CT simulation software is used to construct the model of container port resources allocation problems．The students master the port business organizational processes in the modeling，and according to the simulation analysis，the students find the optimized port resource allocation program．The experiments of port logistics system simulation can be widely used in courses of port planning，port operations and port management organization．Key words：port simulation；Flexsim CT simulation software；discrete event simulation；resources allocation in ports港口物流系统仿真是港口工程、港口管理及相关专业本科生教学的重要实验教学环节，是学习港口规划、货运业务组织及港口管理课程的重要辅助工具。

港口虚拟仿真操作训练设备技术实施方案(纯方案一、项目概述港口虚拟仿真操作训练设备是一种使用虚拟现实技术来模拟港口操作环境的设备。

该设备可以提供真实的港口场景、船只、货物等虚拟场景，通过操纵操作台进行模拟操作，使港口工作人员能够在虚拟环境中进行实时的操作和训练，提高其操作技能和应对突发情况的能力。

二、技术实施方案1.虚拟环境建模通过获取港口场景的实时数据，结合地理信息系统（GIS）技术，对港口进行三维建模。

使用三维建模软件，将港口的地形、建筑、道路等元素进行建模，并根据实际情况进行精细化调整，以达到真实度和还原度的要求。

2.船只模拟采集船只的实时数据，如船舶类型、尺寸、载荷等信息，并通过船舶模拟软件进行数学和物理模型的构建。

通过与港口场景的结合，实现船只在港口内的运动和操作。

船只模拟需要考虑天气、潮汐等因素，以及船舶的运动特性，以保证其真实性和可操作性。

3.货物模拟采集货物的实时数据，如类型、重量、装载方式等信息，并通过负载模拟软件进行数学模型的构建。

通过与港口场景和船只模拟的结合，实现货物的装卸和运输过程的模拟。

货物模拟需要考虑货物的包装方式、装卸工具和设备等因素，以保证其真实性和可操作性。

4.操作台设计根据实际操作需求，设计虚拟操作台，包括硬件设备和软件界面。

硬件设备包括显示器、操纵杆、按钮等，用于操纵虚拟环境中的船只和货物。

软件界面需要直观清晰，方便操作人员进行操作。

操作台需要考虑人机交互的便捷性和操作员的舒适度，以提高操作效率和减少操作误差。

5.系统集成和调试将虚拟环境建模、船只模拟、货物模拟和操作台设计进行集成和调试，保证各模块之间的协同工作和数据交互。

进行系统的功能测试和性能评估，以确保各项功能的可靠性和稳定性。

6.培训与应用进行操作人员的培训和技能提升，包括基础的港口操作知识、虚拟环境的操作技巧和应对突发情况的应急处理能力。

开展定期的实战演练和模拟练习，提高操作人员的实际操作能力和应变能力。

仿真技术在港口物流中的应用现状及前景
金淳
【期刊名称】《世界海运》
【年(卷),期】2009(032)005
【总页数】2页(P20-21)
【作者】金淳
【作者单位】大连理工大学管理学院
【正文语种】中文
【相关文献】
1.“一带一路”背景下港口物流发展现状及前景分析 [J], 李英婷;牛晓梅;金明玉;;;
2.作业成本法在A港口物流公司成本管理中的应用研究 [J], 朱文君;温艳萍
3.港口物流半实物仿真中的智能车辆模型设计与应用 [J], 沈立文;添玉;蒋敏敏;李航;范会方;范勤勤
4.信息技术在港口物流管理中的应用探究 [J], 孙国立
5.区块链技术在港口物流中的应用 [J], 王妍;王静仪
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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。

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。

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。

Flexsim系统仿真在物流中的应用综述摘要：物流仿真借助计算机技术对物流系统进行真实模仿，通过仿真实验得到各种动态活动及过程瞬间仿效记录，进而验证物流工程项目建设的有效性、合理性和优化效果。

本文通过对Flexsim软件在物流配送中心、自动化立体仓库、物流仓储系统、生产线管理等多方面的应用进行综述，借此反映Flexsim软件系统仿真在物流发展现状以及带来的强大、灵活、可靠的决策效果。

关键词：FLexsim系统仿真物流引言：系统仿真是系统分析的有效工具，它以建模理论、计算方法、评估理论为理论基础；以计算机技术、网络技术、图形图像技术、多媒体技术、软件工程、信息处理、自动控制及系统工程等相关技术为支撑。

本文通过对Flexsim仿真在物流多个领域的应用研究以及现有的研究设计成果，我们认为Flexsim 等模拟设计软件还有很大的潜力可以挖掘，若能充分地应用于实际，将会给企业和社会带来极大的效益。

一、Flexsim 系统仿真（一）、Flexsim 系统仿真软件简介Flexsim 由位于美国犹他州奥勒姆市的Flexsim Software Products 公司出品，是一款商业化离散事件系统仿真软件。

Flexsim 已成功地应用在多个领域，特别适合于生产制造、仓储配送、交通运输等物流系统领域。

Flexsim采用面向对象技术，并具有3D 显示功能。

建模快捷方便和显示能力强是Flexsim 仿真软件的重要特点。

该软件提供了原始数据拟合、输入建模、虚拟现实显示、运行模型进行仿真实验、对结果进行优化、生成3D 动画影像文件等功能，也提供了与其他工具软件的接口。

Flexsim 提供了仿真模型与ExperFit 和Microsoft Excel 的接口，通过ExperFit对输入数据进行分布拟合，可以同时在Microsoft Excel 中方便地实现和仿真模型之间的数据交换，包括输出在运行模型过程中动态修改的运行参数。

试析仿真优化软件在港口工程的应用0 引言国际贸易中大部分货物要经过港口中转，中国是世界上流域、海域广阔的国家，因此提高港口物流的综合服务能力、发挥港口系统作为全球综合运输网络的神经中枢作用对社会经济的发展至关重要。

港口工程系统是离散、随机、动态的复杂系统，一般只能用流程图或网络图描述，应用理论分析方法则难以有效解决。

随着计算机技术的日臻完善，系统仿真、优化技术被广泛的应用在港口物流系统中。

系统模拟技术可以模拟港口工程系统中各个随机过程，并综合展示它们对系统行为的影响，为解决上述问题提供了有效的手段，主要应用于港口规划、港口作业方案设计、港口作业调度、系统改造等方面。

1 港口工程系统仿真、优化技术“港口工程系统模拟”是随机过程理论的一种工程应用，主要用于分析港口工程中随机过程特征显著的复杂系统，并模拟（预演）其系统行为过程，进而进行优化设计（在实际应用中，这一类系统模拟亦称为系统仿真）。

现代港口物流系统研究的主要方法有解析法（例如排队论、系统优化法）、系统仿真方法和仿真优化方法[1]。

1.1 港口工程系统1.1.1 港口工程系统概念港口物流系统是指在一定的港口空间里，由所需输送的货物和包括有关港口起重设备、输送工具、人员以及通信联系等若干相互制约的动态要素构成的具有特定功能的有机整体[2]。

1.1.2 港口工程系统特点港口工程系统作为离散的、复杂的、动态的系统，难于用常规的微分方程、差分方程等方程模型来描述，一般只能用流程图或网络图描述[3]如，泊位作业过程是一个综合性较强的复杂系统，涉及自然条件、船舶到港、装卸作业等若干随机过程，以及诸多其它环节和影响因素：（1）船舶、货物集疏运工具到港时间具有很大的随机性；（2）码头作业受气候条件制约；（3）船舶、泊位、设备及人员的情况随时间变化；（4）货源组成结构及数量随时间变化；（5）码头的堆场、环境受一定的条件制约。

1.2 港口工程系统仿真1.2.1 系统仿真理论仿真意味着建模用小的对象描述存在的物体来进行模拟，仿真也是系统进行以及过程运行的模拟，可以通过仿真建模来研究系统的进行状态（即可以通过仿真建模来研究系统随时间变化的特性）。

虚拟仿真技术在港航专业实践教学改革中的应用
虚拟仿真技术在港航专业实践教学中起着非常重要的作用。

这项技术可以有效地改革传统实验课程中以讲授和演示为主的实验模式，使实践环节更加真实，实现流程设计和操作练习。

首先，虚拟仿真技术为学生提供了自主进行实验设计与操作训练的机会，这有助于激发和培养他们的科学探索精神和实践创新能力。

这种新型的实践教学模式，即虚实互补、以虚促实，是提升实践教学质量和效果、培养面向行业需求的实践型、创新型人才的重要途径。

其次，为了实践国家教育信息化战略，培养港航业实践型人才，许多学校以拓展港航专业实验室虚拟现实实验室的教学功能为契机，优化、整合现有的实验室资源。

例如，一些学校的虚拟现实实验室是港航管理专业的重点实验室，于2017年完成了虚拟仿真平台的所有软件开发与硬件安装，建设总投资超过650万元。

此外，虚拟仿真平台的操作系统拥有与港航业生产过程一致的仿真模型库，能够再现港航业的实际场景和生产流程，这使得学生可以在接近真实的场景中进行操作训练。

这种训练方式能够有效地提升学生的实践能力和对港航专业的理解。

总的来说，虚拟仿真技术在港航专业实践教学改革中起到了关键的作用，它为学生提供了更加真实、有效的实践学习环境，有助于培养出更多具有实践能力和创新精神的港航业人才。

基于Flexsim仿真软件的港口物流中心仿真作者：白建峰仿真意味着在建模时用小对象描述存在的物体来进行模拟。

仿真也是系统运行或者过程进行的模拟。

可以通过仿真建模来研究系统行为的进行。

[1]可以通过仿真建模来研究系统随时间变化的特性。

研究时为模型做一系列系统相关的假设。

这些假设有数学的、逻辑的和抽象的关系。

这些关系存在于实体（对象）之间。

[1] 系统是由互相联系、互相制约、互相依存的若干组成部分（要素）结合在一起的具有特定功能和运动规律的有机整体。

模型是为了某种特定目的将系统的某一部分信息进行抽象而构成的系统替代物，它不是“系统的复现”，而是按研究的实际需要和侧重面，寻找一个便于进行系统研究的“替身”。

[2]所谓计算机仿真，就是在实体上不存在、或者不易在实体上进行实验的情况下，先通过对考察对象进行建模，用数学方程式表达出其物理特性；然后编制计算机程序，并通过计算机运算出对象在系统参数、以及内外环境条件改变的情况下，其主要参数如何变化，从而达到全面了解和掌握考察对象特性的目的。

计算机仿真有系统、模型和计算机三要素，它们之间的关系如图1所示。

图1 计算机仿真示意图目前随着研究系统的不断复杂化和计算机技术的不断发展，仿真技术越来越多地运用到系统研究与优化的工作中。

运用仿真技术可以有效的缩短试验周期、降低成本、优化系统参数，在系统优化中发挥着越来越重要的作用。

1 Flexsim仿真软件1.1 Flexsim介绍Flexsim是一款基于真实对象的仿真软件，提供的建模可以帮助可视化流程来优化生产并最小化运作费用。

一条流程可定义为单元（在Flexsim里单元叫做流程单元）完成的一系列操作或工步。

如果流程能用图或流程图来定义，那么就可以用Flexsim进行仿真建模。

[3]Flexsim提供给用户一个强大的平台，可以在三维环境下通过拖拉对象进行形象化、建模和仿真流程。

另外，也可以对流程性能、瓶颈和生产能力进行深入的统计分析。