11章 港口集装箱物流系统仿真

第11章--配送中心系统仿真设计第11章配送中心系统仿真设计11.1 配送中心系统描述与仿真的目的配送中心是从事货物配备（集货、加工、分货、拣选、配货）并组织对用户的送货，以高水平实现销售和供应服务的现代物流设施。

它很好地解决了用户多样化需求和厂商大批量专业化生产的矛盾，因此，逐渐形成为现代化物流的标志。

配送中心是连锁企业商流、物流、信息流的交汇点，承担着各个企业所需商品的进货、库存、分拣、加工、运输、送货、信息处理等任务。

它的性质完全不同于传统的仓储设施。

配送中心是连锁销售网络的核心，它是连锁企业商流的中心、物流中心、信息流中心，是连锁经营得以正常运作的关键设施。

下面是一个典型的配送中心建模过程，该配送中心从三个供应商进货，向三个生产企业发货。

仿真的目的：1）了解供应链仿真的设计。

2）熟悉动态表格的设计。

3）了解Conveyor作为生产缓存的方法。

4）了解拉动式系统的设计。

5）研究不同配送策略的利润情况。

假定保持供应链连续工作的条件下，来仿真一段时间的工作，要求动态显示各生产企业的产量、配送中心的即时库存成本及利润，并试图进行改善。

11.2 配送中心系统数据三家供应商分别根据各自产品在配送中心的库存量进行生产，当产品在配送中心库存小于10件时，开始生产。

供应商一、供应商二分别以4小时一件的效率向配送中心供应产品，供应商三向配送中心每提供一件产品需要的时间服从2~6小时的均匀分布。

配送中心根据生产企业的库存量向各企业发货，当生产企业一的库存量小于2时，向该企业发货，当生产企业二的库存量小于3时，向该企业发货；生产企业三的库存量小于4时，向该企业发货。

配送中心进货成本是3元/件，供货价格5元/个。

每件产品在库存中心存货100小时的费用是1元。

各生产企业进行连续生产。

生产企业一每生产1件产品需要6小时，生产企业二每生产1件产品需要的时间服从3~9小时的均匀分布，生产企业三每生产1件产品需要的时间服从2~10小时的均匀分布。

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。

《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】。

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。

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。

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。