基于plant simulation软件的码头堆场作业系统效率分析

货运码头作业过程仿真模型研究随着国际贸易的不断发展，货运码头作业量也逐年上升。

如何有效地提高货运码头的运作效率、降低物流成本，成为各大物流企业和码头管理部门需要解决的问题。

而货运码头作业过程仿真模型的研究与应用，可以为我们提供一种优秀的解决方案。

1. 货运码头作业过程仿真模型的定义货运码头作业过程仿真模型，是一种运用计算机技术以及数学模型，对货运码头作业流程进行模拟和分析的方法。

它可以有效地模拟码头作业环境，进行一系列运作情况的模拟，以达到对现实环境的观察和研究。

2. 货运码头作业过程仿真模型的优点仿真模型的研究与应用可以带来以下优点：（1）提高作业效率：货运码头作业过程的仿真模拟可以帮助我们更好地预测作业流程，调整作业计划，提高作业效率。

（2）减少成本：通过对运作流程的仿真模拟，我们可以找到运作过程中的瓶颈，降低各环节的费用，达到减少成本的目的。

（3）提高安全性：仿真模拟中无需真实的设备、人员，所以在进行复杂操作的训练时更加安全。

（4）实时监测：仿真模型的研究可以让我们实时监测作业流程，在遇到突发状况时更及时地处理，避免事故的发生。

3. 货运码头作业过程仿真模型的应用场景现如今，货运码头作业过程仿真模型已经在许多领域得到了广泛应用，如：（1）码头建设与设计：采用仿真模型技术，可以帮助设计、建设人员更好地了解作业流程中的各种环节，以及相互之间的关联，从而更好地安排码头的建设与设计。

（2）作业流程的优化：仿真模型的研究可以帮助我们更好地优化作业流程，减少时间浪费，提高效率。

（3）训练与演习：通过计算机仿真模拟，可以进行项目演练和工序培训，达到教育和培训的目的。

4. 货运码头作业过程仿真模型的研究现状目前，国内外的许多学者和研究人员已经开展了对货运码头作业过程仿真模型的研究。

其中，部分研究成果已经得到了广泛的应用。

（1）近年来，国内外许多学者已经发表了一系列的论文，并提出了许多创新的研究方法。

（2）在仿真技术的基础上，一些国家已经开始对物流领域进行了推广和应用，如美国、新加坡、日本等。

码头系泊系统快速分析软件开发码头系泊系统快速分析软件开发随着全球贸易的日益发展，港口承担着越来越多的货物进出口任务。

而码头系泊系统作为港口重要的一环，能够有效提高货物的吞吐效率。

然而，在实际操作中，由于大量船只的进出，码头系泊系统存在一系列问题，如船只排队等待时间过长、泊位利用率不高等。

因此，为了解决这些问题，我们提出了一种快速分析码头系泊系统的软件开发方案。

首先，我们需要确定此系统的需求。

在码头系泊系统中，最关键的需求是尽快的将船只引导到泊位，并在最短时间内完成装卸货物。

此外，我们还需要考虑船只的安全问题，包括避免船只相撞、泊位坚固性等。

除此之外，我们还可以考虑增加一些额外功能，如船只航线预测、可视化泊位管理等。

接下来，我们需要选择合适的技术来开发这个软件。

对于码头系泊系统的快速分析软件，我们可以考虑使用数据挖掘和机器学习等技术。

通过分析历史船只进出港口的数据，我们可以预测未来的船只到达情况，从而优化泊位分配和船只调度。

同时，我们还可以使用图像识别技术，通过监控摄像头记录的实时画面，识别泊位的利用情况和船只的位置情况。

这些数据可以帮助我们更好地了解码头系泊系统的运行状态，并进行相关分析和优化。

在开发过程中，我们需要建立合适的数据模型。

通过对数据的收集和整理，建立一个完整的码头系泊系统数据模型是非常关键的。

这个数据模型应该包括船只的基本信息、泊位的状态信息、船只进出港口的时间等。

在此基础上，我们可以开发各种功能模块，如船只进出港口预测模块、泊位管理模块、航线规划模块等。

同时，我们需要设计一个友好、易于使用的界面，方便港口操作人员进行各项操作和监控。

最后，我们需要对软件进行测试和优化。

在开发完成后，我们应该进行一系列的测试，以验证软件的功能性、稳定性和性能。

通过测试，我们可以找出软件存在的问题，并进行相应的优化和修正。

此外，我们还可以将软件应用在实际的码头系泊系统中，观察软件的实际效果，并收集用户的反馈。

基于Plant Simulation软件的码头堆场作业系统效率分析摘要：集装箱码头物流技术与装备的快速发展和革新以及多样化的码头设计需求，使得常规的计算方法和手段在多方案分析时难以支持决策者更精准的决策，探索更先进的码头物流系统分析方法，以补充和丰富码头规划设计内容，提高新一代集装箱码头的设计水平，已成为了未来规划及分析操作码头信息化设备设施的手段。

关键词：集装箱码头；仿真模拟；堆存策略；堆场中图分类号： th247 文献标识码： a 文章编号：1 背景随着国际贸易量的增加，集装箱码头公司在海运、陆运活动过程中正逐渐承担着越来越重要的作用。

本论文通过研究和开发以堆场为研究对象的小型仿真平台，利用系统仿真的方法，模拟江苏省某集装箱码头的堆垛现场，通过建立集装箱码头物流系统仿真试验平台，展示正在投入运营的集装箱码头及其装卸生产过程。

2 理论依据集装箱码头物流系统的构建一般遵循一定的规则，例如堆存空间分布，堆存位置和路径选择的优先级别，堆存数量和最小单位的划分等。

本研究以堆存角色划分和存取优先级为例，研究角色划分和存取优先级对于堆存效率的影响。

2.1区域存储集装箱种类的分配策略堆存策略总体上可分为以下4种，见图1：a：以区为单元的分配策略，即不同的区专门进行进口、出口集装箱的分类堆垛b：混合策略：即进口和出口集装箱没有分配堆垛的限制c：以贝为单元的分配策略：即不同的贝专门进行出口和进口集装箱的分类堆垛d：以列为单元的分配策略：即不同的列专门进行出口和进口集装箱的分配堆垛图1 区域存储分配策略2.2区域存储优先级的分配策略different priority：每个区对应不同的集装箱分配优先级，基本上，距离船舶越近的区域，优先级越高，依次递减。

same priority：每个区对应相同的集装箱分配优先级，存储空间的优先级与堆垛区域没有必然的优先级关系。

以上分类见图2：图2 区域优先级分配策略3 仿真研究3.1 研究步骤本文主要以仿真工具为平台，做以下2个方面研究：1）集装箱码头虚拟现实仿真试验系统设计与开发。

plant simulation hbw使用全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：Plant Simulation是全球领先的工厂仿真软件，被广泛应用于制造业中，帮助企业优化生产过程，提高生产效率。

本文将介绍Plant Simulation的基本使用方法和优势，以及如何利用该软件提升生产效率。

在使用Plant Simulation时，首先需要建立虚拟工厂模型，包括工厂的各个生产单元、物料流动路径、工人和设备等。

用户可以根据实际生产情况，设置工作站的产能、生产速度、设备故障率等参数，以及物料的加工时间、等待时间等信息。

一旦建立好虚拟工厂模型，用户可以运行仿真模拟，观察生产过程中的各个环节，识别生产瓶颈和问题点。

通过仿真模拟，用户可以测试不同的生产方案，比较各种方案的效率和成本，找出最优的生产方案。

Plant Simulation还提供了丰富的数据分析功能，用户可以查看生产数据和指标，分析生产效率和资源利用率，找出生产瓶颈和优化空间。

通过数据分析，用户可以及时调整生产计划，提高生产效率，降低生产成本。

除了以上功能外，Plant Simulation还具有优化算法和排程功能，可以自动化优化生产计划和排程，提高生产效率。

用户可以根据实际生产需求，调整生产计划和排程，保证生产线平稳运行，避免生产拥堵和停机。

Plant Simulation是一款功能强大的工厂仿真软件，可以帮助企业优化生产过程，提高生产效率。

通过Plant Simulation，用户可以建立虚拟工厂模型，模拟生产过程，分析生产瓶颈和问题点，找出最优的生产方案，提高生产效率，降低生产成本。

希望本文对您了解Plant Simulation的使用方法和优势有所帮助，祝您在生产过程中取得更大的成功！第二篇示例：Plant Simulation HBW (Human Behavior with Plant)是一种用于模拟植物生长和人类行为的软件工具。

基于Plant Simulation的SPS物流模式可行性分析任运通【摘要】The small-batch and multi-variety strategy currently popular with the carmakers fits well with the market demand. However it also brings alot of pressure on the normal production and order delivery of these enterprises. In this paper, in view of such situation, we found that moreand more car manufacturers had introduced the SPS mode to improvetheir logistics system. Next, in the empirical case of a car-making enterprise G, we simulated the reengineering of its production line and the introduction of the SPS mode, and analyzed the operational status of the production line after the introduction, which hopefully could be of practical referential value to the enterprise decision-makers.%汽车企业小批量、多品种的战略符合当前的市场需求，但也使得主机厂线边物料不断增加，错装、漏装及停线时有发生，给正常生产、订单交付造成极大影响。

为了解决上述问题，当前越来越多的汽车企业通过导入SPS物流供线模式进行物流改善，而前期的可行性分析将为最终导入提供决策依据因而成为企业的重要课题。

基于PlantSimulation软件的物流系统仿真优化基于PlantSimulation软件的物流系统仿真优化随着全球化和互联网的快速发展，物流行业日益成为推动经济发展和社会进步的重要力量。

然而，物流系统的复杂性和不确定性给企业带来了巨大的挑战，如何优化物流系统的运营效率成为了企业追求的目标。

近年来，仿真技术在物流系统优化方面得到了广泛应用。

仿真技术可以帮助企业在实际操作之前进行虚拟测试，发现并解决潜在问题，从而降低运营风险和成本。

而PlantSimulation软件作为一种基于离散事件仿真的工具，可以忠实模拟物流系统的各个环节，并进行系统性的优化。

首先，PlantSimulation软件可以对物流系统中的各个环节进行精确模拟。

通过建立模型，可以准确地反映出物流系统的各个组成部分，如仓库、运输车辆、分拣设备等。

同时，PlantSimulation软件提供了丰富的库存模型，可以对不同种类和数量的货物进行模拟，使得模型的真实性更高。

其次，PlantSimulation软件可以根据实际数据进行仿真测试。

在建立模型的过程中，可以输入实际的数据，如订单量、货物种类、运输时间等，以真实的情景来模拟物流系统的运行。

通过不同参数的调整，可以观察到不同情况下的效果变化，从而找到最优的物流方案。

另外，PlantSimulation软件还具备了多种优化算法，可以对模型进行系统性的优化。

例如，可以通过PlantSimulation软件进行路径规划，选择最优的运输路线和仓储方案，以降低运输成本和时间。

同时，还可以通过对设备的调整，优化物流系统的流程和效率，提高仓库的存储能力和订单的处理速度。

最后，PlantSimulation软件还可以进行仿真结果的可视化展示。

通过可视化展示，可以直观地观察到模型在不同情况下的运行状态和效果，从而更好地理解和分析物流系统的运行规律。

同时，通过与实际数据的对比，可以验证模型的准确性，并进行进一步的优化。

收稿日期:2005 12 16基金项目:上海市科学技术发展基金科技攻关项目(032112085 12)作者简介:张海霖(1971 ),男,山东东明县人,博士生,主要研究方向为复杂物流系统建模、调度与仿真.江志斌(联系人),男,教授,博士生导师,电话(T el.):021 ********;E m ail:z bjiang@.文章编号:1006 2467(2007)02 0231 07基于R OPN 的集装箱码头物流系统建模与分析张海霖, 江志斌(上海交通大学工业工程与管理系,上海200030)摘 要:针对集装箱码头物流系统(Container Terminal Lo gistics System,CT LS)建模存在的问题,通过分析CTLS 的结构和行为特点,提出了基于规则的面向对象Petr i 网(Rule based Object oriented Petri Net,R OPN)的建模方法.该方法在对象子网和门变迁中融入决策规则,建立了CT LS 系统动态行为和调度控制模型,简洁明了地描述了系统状态和决策规则之间的关系.在此模型的基础上,分析了模型的结构特性(死锁,冲突等),并提出了解决冲突的决策规则,为CT LS 的设计、分析、调度与仿真提供了有效的工具.关键词:集装箱码头;物流系统;面向对象Petri 网;决策规则中图分类号:U 169.6 文献标识码:ARule Based Object Oriented Petri Net Modeling and Analysisof Container Terminal Logistic SystemZH A N G H ai lin, J I A N G Zhi bin(Dept.o f Industr ial Eng.&M anagement,Shanghai Jiaotong Univ.,Shanghai 200030,China)Abstract:According to so me existing pro blems for container ter minal log istics system (CT LS)modeling,this paper presented a rule based o bject oriented Petri net (R OPN)metho d,w hich is based o n the analy sis of characteristic of structure and behav io r.This metho d integrates the decisio ns m aking rules into ob ject s sub net and transition g ing this m ethod,a dynamic behavior model fo r scheduling and con tro l are built,and it descr ibes the r elationships amo ng states and decisio n making rules of CTLS system.Based on the structure of R OPN,a system s str uctural properties such as deadlock and conflictio ns can be analyzed,w hich prov ide an efficient too l for desig ning,analyzing,scheduling and simulation o f CTLS.Key words:container terminal;lo gistic sy stem;object oriented petri net;decision making rules集装箱码头物流系统(Container T er minal Lo g istics System,CTLS)是以集装箱为对象、由运输系统、调度系统和信息系统组成的高度复杂的物流系统,涉及物流、信息、调度等多种建模和优化技术,系统运行时存在并行、协调、竞争等多种关系.CT LS 具有随机性强、系统柔性差(设备作业空间有限)、设备作业时间不确定、搬运设备之间的协调性要求高等特点,因此模型描述具有并发、柔性、动态的特征.CT LS 是较典型的离散事件动态系统(Discr ete Element Dynamic System ,DEDS),Petri 网是有效描述DEDS 系统异步性、并发性、分布式、并行性等系统特征的常用建模工具,然而大量的Petri网建模实践是对制造系统和信息系统的描述与分析[1 4].对于复杂的CTLS利用基本Petri网进行建模时存在以下几个方面的问题:当系统规模扩大时,所得到的Petri网会出现状态爆炸,且由于模型过于庞大、复杂而不可分析;!由于基本Petri网是面向过程的建模方式,当CTLS系统的集疏运模式发生变化时,模型势必需要做较大的修正;∀没有考虑系统调度与控制的决策规则,因此无法描述系统状态和决策规则之间的关系.文献[5]提出了基于规则的面向对象Petr i网(Rule based Object oriented Petri Net,R OPN)的概念,并对柔性制造系统(FM S)系统进行了建模与分析.本文在此基础上定义了规则信息库所和决策变迁,并在模型中加入了解决冲突的控制/决策规则,因此增强了Petri网的建模能力和模型的可重用性.利用R OPN对CTLS系统进行建模,能简洁明了地描述CT LS的活动和对象,同时反映系统运行的决策过程以及系统状态和决策规则的关系.基于R OPN系统模型的仿真,可以分析CT LS系统的性能及决策规则,有效地解决CTLS的并行作业、资源共享、优化调度等问题,从而提高集装箱码头的生产效率.1 CTLS系统的组成和特点CT LS系统组成主要包括搬运和运输设备、信息读取及传输设备、集装箱堆存区域和控制与调度系统等[6].CT LS的设备和设施主要包括进/出道口、堆场、机械设备、泊位、装/卸作业区和控制中心.集装箱集疏运过程包括两个方面(见图1):出口集装箱的作业流程,从道口的信息输入到集装箱装船离港;进口集装箱的作业流程,从随船只到港到离开港区被客户取走,两者的物流路线相反.在码头的作业过程中,由于受到许多不确定因素的影响,如自然和人为的因素使得系统呈现出较大的随机特征,集装箱集疏运过程主要集中在桥吊(QC)、堆场吊车(YC)和集装箱卡车(CT)3类设备上.其中,YC主要完成集装箱堆场的装卸;CT主要完成码头和堆场之间的集装箱运输;QC主要完成集装箱船舶的装卸.高效的CTLS系统要求3类设备之间相互协调、合理配置,并且能够依据系统实时状态和决策规则来动态选择作业对象和解决资源冲突的功能.典型的CT LS系统呈现以下几方面的特征:图1 CT LS系统进/出口箱的作业流程Fig.1 T he impor t and ex po rt container pr ocedure o f CT LS(1)CTLS结构复杂.路、铁、海运等多种集疏运模式并存,既要有每种集疏运方式专用的作业和存储空间、设施设备资源,还要有能够共享的空间和资源,因此码头的设施布局非常复杂.特别是在几种集疏运作业并行时,码头内的物流路径、设备的作业空间均会受到资源的限制,系统的结构极其复杂和多变.(2)随机性强、柔性差.复杂多变的海洋气候环境和越来越个性化的客户需求,特别是某些根据潮汐规律作业的港口,增加了CT LS系统随机性.集疏运作业时运输车辆装卸站的缓冲区容量很小,吊运设备没有缓冲区,致使系统柔性差,特别是在多作业线并行时,易发生死锁和冲突的现象.(3)装卸工艺多样和生产调度复杂.随着港口自动化程度的提高,集装箱的装卸工艺也随之复杂多样,同一码头有几种不同的作业模式并存,同一设备在作业周期内需要完成进口/出口箱、转运箱、内部周转箱或客户提箱等多类操作.2 基于规则的面向对象Petri网Petri网是对DEDS进行建模、仿真与分析的有效工具,能够清晰地描述复杂异步并发系统的结构特点和动态行为[6,7].面向对象Petri网(OPN)是把Petri 网建模技术与面向对象方法相结合的系统建模工具,能够使系统模型简洁、直观和模块化,增加了系统的可重构性和可维护性.R OPN则在面向对象Petri网中融入决策规则,建立系统状态和决策规则的关系,更加直观地分析系统的动态行为.2.1 R OPN的定义定义1 基本Petri网.基本Petri网模型可表示为一个5元组,即PN={P,T,I,O,M0}.其中:P ={p1,p2,#p n}为有限的库所集n∃0;T={t1,t2, #,t m}为有限变迁集m∃0;P%T& ,P∋T= ; I:P(T为N的输入函数;O:T(P为N的输出函数;M0:P{0,1,2,#}(集合P到非负整数的映射)为初始状态标识.定义2 OPN.一个OPN由对象和信息传递关系网组成.(1)对象Ob i的OPN用7元要素表示为Ob i={SP i,AT i,IM i,OM i,I i,O i,C i}其中:Ob i为系统的第i个对象;SP i为Ob i的状态库所有限集合;A T i为Ob i的活动变迁有限集合; IM i/OM i为输入/输出信息库所;O i/I i为输出/输入映射函数;C i为库所与变迁的色彩集合.(2)对象关系网用8元要素表示:OPN ij={OM i,g ij,IM j,C(OM i),C(IM j),C(g ij),I ij,O ij}其中:OM i为对象Ob i的输出信息库所有限集合; IM j为对象Ob j的输入信息库所有限集合;g ij为Ob i到Ob j的信息传递的门变迁的有限集合; C(OM i)为对象Ob i的输出信息库所的色彩集合; C(IM j)为对象Ob j的输入信息库所的色彩集合; C(g ij)为门变迁g ij的色彩集合;I ij(OM i,g ij)为从OM i到g ij的输入映射(函数);O ij(IM j,g ij)为从g ij 到IM j的输出映射(函数).定义3 R OPN. 在面向对象Petri网中加入规则库所、决策变迁和规则信息库所.(1)对象Ob i的OPN用9元要素表示为Ob i={SP i,P Ri,AT i,T Di,IM i,OM i,I i,O i,C i}其中:P Ri为对象Ob i规则库所有限集合;T Di为对象Ob i的决策变迁的有限集合.(2)对象关系网用10元要素表示为R OPN ij={OM i,g ij,IM j,ROM i,RIM i,C(OM i),C(IM j),C(g ij),I ij,O ij}其中:ROM i为对象Ob i决策规则的输出信息库所有限集合;RIM i为对象Ob i决策规则的输入信息库所有限集合.2.2 R OPN的规则库所、决策变迁和输出弧的权函数在面向对象的模型中,一类对象具有动态行为的性能,此处称为活动对象.在对象子网内,当一个库所同时作为几个变迁的输入时,就需要规则库所决策优先激发的变迁,同样当某一个变迁同时有几个输入库所时,也需要依据规则决策优先选择的库所及标识.系统在运行时不可避免地会出现冲突的现象,活动对象必须根据系统的实时状态和决策规则选择下一步的行动,模型描述就是在此类对象中加入规则库所,根据规则控制决策点位置的变迁,如图2所示.图2 对象子网内的规则库、决策变迁和权函数F ig.2 T he rule place,decision tr ansit ion and w eig htfunctio n o f object s sub net与规则库所和决策规则的输出信息库所相联系的变迁,定义为决策变迁,把规则库所内的标识变化信息传送给ROM,通过它发送信息给门变迁.决策变迁与基本Petri网中的变迁有相同的激发规则,满足激发条件后该变迁就可以被激发.规则库所的输出弧与其他库所的输出弧一样用来表示输出条件,只与决策点的变迁和决策变迁相关联.其中与决策变迁相连的输出权函数始终为1,与决策点的变迁相连的输出权函数定义为w=(-1,0,1). w=-1表示决策规则抑制变迁的激发;w=0表示该变迁的激发不受规则的控制;w=1表示决策规则控制该变迁的激发.2.3 R OPN的对象子网和关系网R OPN中对象类子网,可以分为静止资源类子网(缓冲区,堆场等)和活动资源类子网两类.静止资源类对象子网的构建方法与OPN模型的子网构建一致,为了便于分析仅信息库所作了区别,增加了规则信息库.活动类资源对象子网的构建,除增加规则信息库所之外,还需按照2.2节提出的方式添加决策规则库所、决策变迁和定义相应的权函数.R OPN模型的对象子网构建完成后,根据系统对象之间的关系构建模型的关系网R OPN ij,如图3所示,对象Ob i与Ob j之间通过G ij联系,G ij为对象关系网中对象Ob i到Ob j的门变迁.同样关系网中的门变迁激发也是依据规则信息库所的决策规则选择和控制与之相联系的对象.此处需要定义由输出规则信息库所ROM i 到门变迁G ij 的输出权函数w ij =(-1,0,1).其中,w ij =-1表示决策规则抑制门变迁的激发;w ij =0表示该门变迁的激发不受决策规则的影响;w ij =1表示决策规则控制该门变迁的激发.图3 R O PN 对象关系网示意图Fig.3 T he r elation net o f R OP N s objects3 基于R OPN 的CTLS 系统建模与分析3.1 基于R OPN 的C TLS 系统建模如前所述CT LS 系统的组成,可以分为静止资源类和活动资源类,在建立系统整体模型之前要建立系统的各类对象子网.静止类资源如装卸站、堆场和泊位等的内部模型的建模方法与传统对象子网建模方法类似,只是为了清晰描述规则的传递和控制作用,在信息库所中增加了规则信息库所.活动类资源如吊车、集卡、道口等的内部模型增加了规则库所和决策变迁,来控制对象子网模型内部决策点的变迁.3.1.1 静止资源类对象子网的OPN 模型 静止资源类在CT LS 系统中是被动接受操作,不能进行主动的选择,通常是活动类资源竞争的对象.用OPN 建立对象子网的内部行为状态的模型,方法同普通对象子网相同,根据基本Petri 网的库所和变迁的定义,确定对象的状态集合P 和事件集合T ,然后建立对象的状态和事件的关系.此类对象有两种类型,一类相当于制造系统中的缓冲站(Buffer ),此处零件(船舶或集卡)可以自动进入,占用一段时间后释放资源,如CT LS 中的泊位和装卸站等;另一类相当于制造系统的仓库,此处零件(进/出口集装箱)需设备搬运进入对象同时在作业周期内始终占用资源,如CTLS 中的堆场和船舱等.图4为3类资源(泊位、堆场和装卸站)的对象子网模型及Petri 网语义描述.3.1.2 活动资源类对象子网的R OPN 模型 活动资源类在CTLS 系统中是可移动、可执行操作的P b 1-船舶在泊位装卸,P b 2-泊位空闲T b 1-船舶进入泊位,T b2 船舶离开泊位IM B 1-船舶选择泊位等待进入的消息IM B 2-船舶装卸完等待离开泊位消息O M B 1-船舶进入泊位的消息O M B 2-船舶离开泊位的消息(a)泊位P s 1-集装箱存储或被搬运,P s 2-存储位置空闲或P s 3-吊车可获得,T s 1 集装箱被吊运T s 2-集装箱被移开或存储IM y s1-堆场请求作业的消息IM y s 2-集装箱移出/进堆场的消息O M ys 1-堆场正在进行作业的消息O M ys 2-堆场作业任务完成的消息(b)堆场P q 1-集卡在等待装卸, P a 2-集卡正在被装卸P q 3-装/卸站位置空闲, T q 1-集卡进入装/卸站T q 2-集卡开始被装/卸, T q3-集卡完成装/卸离开IM qsc 1-请求进入装/卸站信息IM qsc 2-吊车到达装/卸站信息O M qsc 1-集卡进入装/卸站信息O M qsc 2-集卡离开装/卸站信息(c)装卸站图4 静止类资源对象子网F ig.4 T he immobile resource object s subnet对象,在系统运行时能根据规则主动选择作业对象和竞争静止资源类对象.CT LS 系统中的活动资源类对象主要包括吊车、集卡和道口等,根据R OPN 对活动资源类的建模方法分别建立此3类对象的子网.首先,通过分析系统运行时每类对象的动态行为,找出其作业过程中的决策点并选择解决冲突的决策规则,用决策点的变迁描述决策过程并在规则库所内定义相应的决策规则.其次,对象的规则信息通过输入/输出规则信息库所接收与发布,经过相关联对象的组合规则控制门变迁的激发,因此可以动态地选择与之相联系的对象.图5为堆场吊车的R OPN 的对象子网模型及语义.IM yc1-集装箱等待作业的消息IM yc2-装/卸站请求作业的消息OM y c 1-完成卸载作业信息OM y c 2-完成装载作业信息RIM y c -输入规则信息ROM y c -输出规则信息P m1-选择装载作业作务P m 2-选择卸载作业任务P m 3-空闲并可获得P m 4-执行卸载作业任务P m 5-执行装载作业任务P m6-运送集装箱途中P m 7-处于维修或设置状态P mR -决策规则库所T m0-选择决策点的决策规则T m 1-确定设备作业对象T m 2-确定卸载的集装箱T m 3-确定装载的集装箱T m 4-在卸载操作中终止T m 5-在装载操作中终止T m 6-选择等待装载的集卡T m 7-完成装载的作业任务T m 8-完成卸载的作业任务Tm 9-完成修理或设置T m D -决策变迁图5 活动类资源堆场吊车的R OP N 模型子网Fig.5 T he active r eso ur ce object s subnet of R O PN3.1.3 CT LS 系统的R OPN 关系网模型 建立系统各资源类的对象子网后,根据系统内资源对象之间的信息传递关系(信息流)和集装箱的周转疏运作业过程(物流),通过对象的接口(信息库所)利用门变迁将各个对象子网联系起来,构建系统的关系网模型.CT LS 系统的状态变化和决策规则选择通过Petri 网中有色托肯的流动来描述,因此,可基于系统的R OPN 模型对系统的性能进行分析.通过建立并分析由若干静止资源类(堆场(Storag e),泊位(Berth),装卸站(堆场和泊位)和缓冲区Buffer(进/出道口))、若干活动资源类(集装箱船舶(Vessel),桥吊,堆场吊车,集装箱卡车(港内运输卡车CT 和港外运输卡车ECT)和道口(Gate));从而组成CTLS 系统的完整的R OPN 模型,如图6所示,因篇幅有限此处省略了详细的Petri 网语义描述.由图可见,对于CT LS 复杂系统在运行过程中的并行和资源竞争的特性非常明显,特别是系统在进行多作业线混合作业时,这种特性更加突出.静止资源类对象会被多个相同活动资源类对象或几个不同的活动资源类对象竞争,活动资源类也会面临多种静止资源类的选择决策,在R OPN 模型中表现为变迁和库所的并行输入或输出以及变迁和库所的输入或输出冲突的情况.系统在动态运行过程中利用对象子网内的规则库所内相应的决策规则控制和决策活动资源类对象在决策点的变迁,在关系网中利用规则信息库所内定义的决策规则和信息来控制和决策对象之间的门变迁,能够有效地解决系统动态运行过程中的并行与冲突的问题,同时通过对系统运行结果的分析来评价和优化决策规则.3.2 CTLS 模型的动态性能分析Petri 网的P 不变量是分析系统的有界性、活性和周期性等性能有效的和常用的方法,对模型的分析具有重要的意义.但是对于规模大的系统,从模型的关联矩阵直接求取不变量的计算过程会变得复杂.根据文献[8,9]中提出的分解方法,可以从子网的性能和子网之间的连接关系(关系网)直接分析大规模系统的性能.这种方法是针对网络结构进行分解,因此只与模型的拓扑结构有关,具有易形式化的特点.对于R OPN 模型将此方法与OPN 模型子网的不变量求解方法相结合,通过关联矩阵求出对象子网的不变量,再分析子网间的连接关系(关系网)来分析系统的性能,能够避免直接求解系统不变量的复杂计算过程.关于OPN 模型子网的不变量求解方法和性能分析,可以参考文献[8,9]介绍的方法,此处不进行深入的分析讨论.基于CTLS 系统的R OPN 关系网模型,分别针对港口集装箱集疏运过程6种典型的物流路径,分析系统运行时的动态特性和解决冲突和竞争的决策与控制规则.根据本文第1节对CT LS 系统的介绍和分析,整个集疏运系统主要包括进口箱和出口箱两类疏运路线.对进口箱为: 从集装箱船舶到各类堆场;!从集装箱船到箱主;∀从各类堆场到箱主.对于出口箱路径相反: 从各类堆场到集装图6 CT L S系统的R OP N对象关系网模型Fig.6 T he relation net of R O PN mo del o f CT L S箱船舶;!从箱主到集装箱船;∀从箱主到各类堆场.此处,分别用IA,IB,IC和EA,EB,EC表示,因此在系统的R OPN模型运行中可以看作是6种工艺路线不同的加工零件通过一个柔性制造系统,在Petri网中用带有颜色的标识表示集装箱的运输路径,根据活动变迁的激发规则和规则库所控制下的门变迁的激发,确定的标识流动方向描述系统的动态运行过程.在系统的R OPN模型的动态运行过程中,用表示彩色标识和门变迁的激发顺序表示的集装箱疏运过程如下:(1)3种进口集装箱疏运过程的变迁激发顺序和状态变化,IA:IA1)g V S1)IA2)g qc2)IA3)g qc1)IA4)g CT2)IA5)g ycs1)IA6)g yc2)IA7IB:IB1)g V S1)IB2)g qc2)IB3)g q c1)IB8)g ect1)IB9)g bf1)IB10)g g1)IB8IC:IC7)g ys1)IC6)g yc2)IC5)g cs)IC8)g ect1)IC9)g bf1)IC10)g g1)IC8(2)3种出口集装箱疏运过程的变迁激发顺序和状态变化:EA:EA7)g ys1)EA6)g yc2)EA5)g cs)EA4)g CT1)EA3)g qcs1)EA2)g qc2)EA1EB:EB8)g ect1)EB9)g bf1)EB10)g g1)EB8)g ect2)EB3)g qcs1)EB2)g qc2)EB1EC:EC8)g ect1)EC9)g bf1)EC10)g g1)EC8)g ect2)EC5)g ycs1)IC6)g yc2)EC7因此,从系统的门变迁和集装箱在系统中的状态变化分析,以及从系统的R OPN动态模型中都可以明显得到当6种集装箱疏运过程同时经过时,系统的并行和冲突的特征十分明显,需要基于活动资源类对象的控制与决策规则解决这些冲突.表1为控制/决策规则的意义.表2所示为存在冲突的门变迁和信息库所以及解决冲突的控制与决策规则.表1 规则信息库所内控制/决策规则的描述Tab.1 Description of the decision rules in message places of active object颜色控制/决策规则规则描述R1TW KR RRP在剩余的总任务中优先选择使得剩余任务量最小的任务R2EDD FCFS在先到先服务的前提下优先选择最早交货期的任务R3SPT FCFS在先到先服务的前提下优先选择最短作业时间的任务R4FCFS先到先服务的优先规则R5FAFI先到先进入的优先规则R6EDD PI已知预先到达的集卡信息的前提下优先选择具有最早交货期的任务R7NWF LNQ优先选择距离最近并且当前队列最短的装卸点表2 系统动态运行存在的冲突及控制/决策规则Tab.2 The collision and decision rules in system model冲突类型门变迁信息传递方向规则信息库所(颜色)控制/决策规则输出冲突g qc1OM QC1)g qc1)M CT1ROM QC(R1,R2,R3,R4)SPT FCFSg qc1OM QC1)g qc1)IM ECT1ROM QC(R1,R2,R3,R4)SPT FCFSg qc2OM QC2)g qc2)IM VS2ROM QC(R1,R2,R3,R4)T WKR RRPg qc2OM QC2)g qc2)IM qcs1ROM QC(R1,R2,R3,R4)EDD FCFS 输入/输出冲突g cs OM qcs2)g cs)IM CT2ROM C T(R4,R5,R7)NW F LNQg cs OM qcs2)g cs)IM ECT2ROM ECT(R2,R3,R4,R5,R6)EDD PIg cs OM ycs2)g cs)IM CT2ROM C T(R4,R5,R7)NW F LNQg cs OM ycs2)g cs)IM E CT2ROM ECT(R2,R3,R4,R5,R6)EDD PI输出冲突g yc1OM YC1)g y c1)IM C T1ROM YC(R1,R2,R3,R4)SPT FCFSg yc 1OM YC1)g y c1)IM ECT1ROM YC(R1,R2,R3,R4)SPT FCFS输出冲突g yc2OM YC2)g y c2)IM ycs1ROM YC(R1,R2,R3,R4)EDD FCFSg yc2OM YC2)g y c2)IM YS2ROM YC(R1,R2,R3,R4)T WKR RRP输出冲突g ect1OM ECT1)g e ct1)IM BF1ROM ECT(R2,R3,R4,R5,R6)FAFIg ect1OM ECT1)g e ct1)IM g2ROM ECT(R2,R3,R4,R5,R6)FCFS输出冲突g ect2OM ECT2)g e ct2)IM y cs2ROM ECT(R2,R3,R4,R5,R6)SPT FCFSg ect2OM ECT2)g e ct2)IM qcs2ROM ECT(R2,R3,R4,R5,R6)EDD FCFS4 结 语集装箱港口物流系统(CT LS)是一个典型的离散事件动态系统(DEDS),既有物流系统的特征,又有柔性制造系统(FM S)动态调度的特征.因此本文综合应用面向对象Petri网建模的思想和FM S环境下的调度规则,提出了基于规则的面向对象扩展Petri网的建模方法,建立了CTLS系统的R OPN 模型.此外,利用系统的R OPN模型对CTLS系统中的死锁和冲突问题进行了分析,给出了解决冲突的控制与决策规则.参考文献:[1] Wang L i chih,Wu Shao ying.M odeling with color edtimed o bject or ient ed P et ri nets fo r automat ed manufact ur ing sy stems[J].Computers Ind Engng,1998,34(2):463-480.[2] Jiang Zhi bin,Fung Richar d Y K.A n infrastr ucturefor adaptiv e pr oduction co nt ro l for agile manufactur ingbased on T O PN s CS mo deling[J].International Journal of Advanced Manufacturing Technology,2003,21(8):191-215.[3] Jiang Zhi bin,Zuo M ing jian,F ung Richar d Y K,etal.P erfor mance modeling of complex dynamic pro ductio n systems using tempo rized o bject or ient ed Petr inets w ith changeable st ructur e(T O P Ns CS)[J].The International Journal of Advanced Manuf acturing Tech nology,2000,16(7):521-536.[4] Liu H ui ran,Jiang Zhi bin,F ung R icha rd Y K.M o deling of la rge scale complex r e entr ant manufacturingsy stems by ex tended object o riented P etri nets[J].Int J Adv Manuf Technol,2005,27(2):190-204.[5] 金 霞,许 超,孙庆鸿.板材FM S基于规则的面向对象Petr i网建模[J].制造业自动化,2002,24(9):27-33.JIN Xia,XU Chao,SU N Q ing ho ng.M odeling of r ule based object o riented Petr i net in sheet metal F M S [J].Manufacturing Autom ation,2002,24(9):27-33.[6] 江志斌.P et ri网及其在制造系统建模与控制中的应用[M].北京:机械工业出版社,2004.[7] 郑大钟,赵千川.离散事件动态系统[M].北京:清华大学出版社,2001.[8] T aubin A,Ko ndrat yev A,K ishinevsky M.Deadlockpr event ion using Petr i nets and their unfolding[J].Int J AdvManuf Technol,1998,14(10):750-759.[9] Dong M,Chen F F.Pr ocess modeling and analysis o fmanufactur ing supply chain netwo rks using object or i ented P etri nets[J].Robotics and C omputer Integrated M anufacturing,2001,17(5):121-129.。

商学院学生实验报告课程名称：物流综合实验学生姓名：刘增杰专业班级：BE1008学生学号：************指导教师：金凤花，鲜于建川，马洪伟，徐旭2012 - 2013 学年第1 学期经济管理实验教学中心制实验报告书写要求实验报告原则上要求学生手写，要求书写工整。

若因课程特点需打印的，要遵照以下字体、字号、间距等的具体要求。

纸张一律采用A4的纸张。

实验报告书写说明实验报告中一至四项内容为必填项，包括实验目的和要求；实验环境与条件；实验内容；实验报告。

各专业可根据学科特点和实验具体要求增加项目。

填写注意事项（1）细致观察，及时、准确、如实记录。

（2）准确说明，层次清晰。

（3）尽量采用专用术语来说明事物。

（4）外文、符号、公式要准确，应使用统一规定的名词和符号。

（5）实验报告中所引用的表格、图片，应设置标注，并提供不少于100字的文字描述。

（6）字体选用小四号宋体，设置1.5倍行间距。

（7）应独立完成实验报告的书写，严禁抄袭、复印，一经发现，以零分论处。

实验报告批改说明实验报告的批改要及时、认真、仔细，一律用红色笔批改。

实验报告的批改成绩采用百分制，具体评分标准根据实验教学大纲由任课教师自行制定。

实验报告装订要求实验报告批改完毕后，任课老师将每门课程的每个实验项目的实验报告以自然班为单位、按学号升序排列，装订成册，并附上一份该门课程的实验大纲、二份教务系统打印的成绩登记表、一份考勤表。

一、实验目的和要求通过本课程的实验教学，掌握物流仿真软件的应用领域、基本功能，能够对简单的流程进行仿真。

使学生理解并掌握物流各环节的运行之间的相关制约关系，及物流对生产顺畅进行的影响。

二、实验环境与条件微型计算机、Plant Simulation软件三、实验内容1. 仿真基础理论知识的理解。

讲述仿真、物流仿真的含义，物流仿真模型构建的步骤和注意事项。

2. 仿真软件各基本功能的理解详细讲解仿真模型需要用到的功能模块的基本功能、参数含义极其参数输入方法。

基于多智能体仿真的集装箱港口作业效率研究于旭会;唐国磊;郭子坚;宋向群【摘要】集装箱港口生产作业系统是复杂的离散事件系统,数学建模方法难以构建针对整个系统的模型,而基于过程的仿真模型通常缺乏对设备调度的灵活性.为准确描述我国集装箱港口的作业流程,分析内卡配置数量对港口作业效率的影响,提出了基于事件驱动的集装箱港口多智能体(Multi-Agent)仿真模型.仿真结果表明:岸桥平均装卸效率(GCR)随着内卡数量的增加先急剧增加后缓慢增加,船舶平均等待时间(AWT)和平均在泊时间(AST)与岸桥平均装卸效率呈明显负相关关系.%Container terminal operation system is a complex discrete-event system, whose characteristics are difficult to be described by mathematical models, while process-based simulation models are in lack of flexibility of equipment dispatching.In order to analyze the effect of the yard truck fleet size on terminal operational performance by precisely depicting the container flows at port, an event-driven multi-agent simulation model for domestic container terminals is proposed.Results indicate that, gross crane rate ( GCR) first increases steeply and then slowly as the number of yard truck increases, and both average waiting time ( AWT) and average service time ( AST) of ships show high negative correlations with GCR.【期刊名称】《水运工程》【年(卷),期】2017(000)009【总页数】6页(P83-87,93)【关键词】集装箱港口;作业效率;内卡配置数量;多智能体仿真【作者】于旭会;唐国磊;郭子坚;宋向群【作者单位】大连理工大学建设工程学部, 海岸和近海工程国家重点实验室, 辽宁大连116023;大连理工大学建设工程学部, 海岸和近海工程国家重点实验室, 辽宁大连116023;大连理工大学建设工程学部, 海岸和近海工程国家重点实验室, 辽宁大连116023;大连理工大学建设工程学部, 海岸和近海工程国家重点实验室, 辽宁大连116023【正文语种】中文【中图分类】U691.72随着经济全球化的不断深入和集装箱化的不断推进，集装箱港口吞吐量持续增长。

码头和堆场实验报告实验目的本实验旨在模拟和研究码头和堆场的运作流程，并通过实际操作提高团队合作和管理能力。

实验设备和材料- 码头模型- 堆场模型- 货物模型- 计时器- 笔记本电脑实验步骤1. 码头装卸操作首先，我们将码头模型搭建起来，并将货物模型放置在合适的位置。

我们组成一个装卸团队，其中成员分工明确，有负责搬运货物的人员，负责记录时间的人员以及负责操作码头工具的人员。

我们按照预先制定的装卸流程，开始操作。

2. 装卸流程我们根据货物的大小和重量确定使用适当的装卸工具。

货物分为不同种类，有些需要使用起重机进行吊装，有些则需要使用手推车进行搬运。

我们按照预定的流程将货物从船上卸下，并移动到堆场模型中。

3. 堆场管理操作在堆场模型中，我们将货物按照种类进行分类堆放，并设定合适的仓库编号。

堆场管理人员记录每个货物的仓库编号，并建立相应的储存档案。

同时，团队成员根据仓库编号迅速找到并取出所需货物。

这样能有效提高查找效率和减少工作时间。

4. 实施反馈在操作过程中，我们紧密合作，相互协调。

通过实际操作，我们发现了一些可以改进的地方。

例如，我们发现通过设立标志牌或者使用电子标签可以更方便地对货物进行分类和查找。

实验结果装卸效率经过多次实验，我们统计了装卸团队在不同情况下的平均装卸时间。

根据我们的统计数据，团队在顺利情况下平均每小时能装卸20吨货物。

堆场管理效率我们通过堆场管理人员的记录，统计了不同仓库编号的货物数量。

通过研究这些数据，我们可以了解到不同货物种类的储存情况，并做出相应的调整和优化。

实验结论通过本实验，我们深入了解了码头和堆场运作流程，并通过实际操作检验了团队合作和管理能力。

我们发现合理的流程安排和团队协作是高效完成任务的关键。

此外，我们也发现了一些可以改进的地方，如引入标志牌或电子标签来提高货物分类和查找的效率。

在实验中，我们还发现码头和堆场的管理对于物流运输的高效进行起着关键作用。

合理的仓库编号和货物分类可以使堆场管理更加规范化，减少错误和时间浪费。

Plant Simulation心得报告1. 背景Plant Simulation是一款功能强大的制造系统仿真软件，由德国工业自动化巨头Siemens开发。

它可以帮助制造企业进行生产线规划、优化和仿真，以提高生产效率和质量。

本报告将对Plant Simulation进行分析，并给出相关的结果和建议。

2. 分析2.1 功能介绍Plant Simulation提供了丰富的功能，包括： - 生产线建模：用户可以使用Plant Simulation建立生产线的模型，包括工作站、传送带、机器人等。

通过模拟不同的生产场景，可以找到最佳的生产方案。

- 任务调度：软件可以根据用户设定的规则自动进行任务调度，优化生产计划。

这样可以减少生产线的闲置时间，提高生产效率。

- 资源管理：Plant Simulation可以帮助用户管理生产线的资源，包括人力、机器、原材料等。

用户可以通过软件对资源进行优化配置，以满足生产需求。

- 仿真分析：软件可以对生产线进行仿真分析，模拟不同的生产场景，并提供详细的统计数据和报告。

这些数据可以帮助用户评估生产线的性能，并找到改进的方向。

2.2 优势与局限Plant Simulation具有以下优势： - 强大的建模功能：软件提供了丰富的建模元素和工具，用户可以轻松地建立复杂的生产线模型。

- 灵活的仿真分析：软件可以对不同的生产场景进行仿真分析，并提供详细的统计数据和报告，帮助用户评估生产线的性能。

- 可视化界面：软件提供了直观的可视化界面，用户可以通过图表和动画直观地了解生产线的运行情况。

然而，Plant Simulation也存在一些局限性： - 学习曲线较陡：由于软件提供了丰富的功能，初学者在使用时可能需要一定的学习时间。

- 数据输入复杂：建立精确的生产线模型需要大量的数据输入，这对于用户来说可能是一项繁琐的工作。

- 依赖于准确的数据：软件的仿真结果依赖于输入的数据的准确性，如果数据不准确，仿真结果可能不准确。

集装箱码头堆场自动化改造项目效率分析王晓东大连港股份有限公司㊀㊀摘㊀要:对集装箱码头堆场自动化改造项目的效率种类及含义进行介绍,从单机单作业㊁单机多作业㊁单条街区作业和整个堆场作业4个维度比较传统码头堆场与自动化堆场的效率高低,提出了改进思路,即通过多系统的配合提升自动化堆场的作业效率㊂㊀㊀关键词:堆场自动化改造;作业效率;TOS;RFIDEfficiency Analysis of the Automation TransformationProject of Container Terminal YardWang XiaodongDalian Port Company Limited㊀㊀Abstract:The efficiency types and meanings of the container terminal yard automation transformation project are in-troduced.The efficiency of traditional terminal yard and automated yard are compared of four dimensions from single ma-chine single operation,single machine multi-operation,single block operation and entire yard operation.Improvement ideas and targeted measures are proposed,and the operation efficiency of the automated yard is improved through the multi-system coordination.㊀㊀Key words:automation transformation of the yard;operation efficiency;TOS;RFID1㊀引言目前,集装箱码头堆场自动化改造已经得到了广泛的认可和推广㊂如何进行改造后的效率分析,寻找提高效率的措施是码头共同的关注点[1]㊂以典型的平行岸线布局,装卸设备采用轨道式龙门起重机(以下简称轨道吊)的传统码头堆场自动化改造为例,进行效率分析研究㊂2㊀集装箱码头堆场自动化改造项目的效率种类和含义㊀㊀集装箱码头堆场自动化改造项目的效率主要包括单机单作业效率㊁单机多作业效率㊁单条街区作业效率和整个堆场作业效率㊂2.1㊀单机单作业效率单机单作业效率指单机在测试条件下,不动大车,单位时间(以h为单位)内可以完成的将集装箱从集卡上抓起,经小车运行后,放到堆场内的次数;或者从堆场内抓起,经小车运行后,放到集卡上的次数㊂该效率主要是测试单机的自动化作业能力㊂2.2㊀单机多作业效率单机多作业效率是指单机在正常作业条件下,根据TOS(Terminal Operation System,码头操作系统)下达的任务指令,单位作业时间(以h为单位)内完成的作业箱量,用于衡量单机经过自动化改造后的运行情况及与TOS联调后的效果㊂由于实际作业工况复杂,影响单机多作业效率因素很多,特别是单机接到作业任务时,可能需要移动大车㊂大车移动距离不同,所需时间难以确定,严重影响分析㊂因此,为简化分析,假定单机不动大车㊂2.3㊀单条街区作业效率单条街区作业效率指位于该条街区内的所有设备在单位作业时间(可以h为单位,如果长期统计,可以d为单位)内完成的作业箱量㊂单条街区作业效率主要用于衡量TOS中的作业任务选择和多台(一般多为2台)设备调度的能力,是单机作业能力和自动化TOS性能的综合体现㊂自动化作业模式下,单条街区作业效率又称综81合作业效率,计算公式为:综合作业效率=作业任务数量/箱接到作业任务指令到完成并反馈的时间合计/h ㊀㊀设备接到作业任务指令时间是指当集卡进入街区,触发RFID识别,若此时设备处于 空闲 状态, TOS开始给设备发送任务的时间㊂2.4㊀整个堆场作业效率整个堆场作业效率是指整个堆场上的所有设备在单位作业时间(可以h或d为单位,长期统计,也可以 月 为单位)内完成的作业总量㊂TOS 可以根据装卸船计划㊁收提箱计划,采取全场考虑㊁ 打散 模式㊁分配任务㊁调度设备,同时兼顾现场作业的即时动态,实时调整计划㊂整个堆场作业效率主要用于衡量自动化堆场计划和派位算法的优劣,以及其他关联系统(如拖车池㊁配载计划等)的性能㊁相互衔接和配合的情况,是整个码头的综合作业效率的体现,也是码头最关注的问题㊂3㊀自动化作业与传统作业效率的对比3.1㊀单机单作业效率对比以某码头的双外伸臂轨道吊自动化改造为例㊂在传统作业模式下,单机装卸船㊁收提箱的平均耗时约100s,即单作业效率为36箱/h㊂自动化作业模式下,单机装卸船㊁收提箱的平均耗时大约140s,即单作业效率为25.7箱/h,其中在外集卡上的抓放箱的人工介入时间为25~35s㊂两者差距是因为传统人工作业采取 抛物线 形式,而自动化主要采取 门框式 作业(见图1)㊂图1㊀门框式和抛物线式㊀㊀ 门框式 作业是吊具抓箱后先起升到安全高度,移动小车,达到目标位上方后,吊具下降到目标位㊂采取该方式的目的是保障吊具运行过程中的安全,防止与其他箱子相撞㊂目前,部分知名品牌电控系统供应商的自动化轨道吊具有 路径优化 功能( 抛物线 形式),但因吊具起升高度与堆场内集装箱堆码高度间距小,路径优化效果不显著㊂3.2㊀单机多作业效率对比堆场自动化改造后,当集卡进入街区口时,触发RFID(Radio Frequency Identification,射频识别)识别装置,若此时设备处于 空闲 状态,TOS开始给单机发送任务㊂如果是出箱,单机可以利用等待集卡到达目标贝位的时间,提前将目标箱抓起,在临近集卡通道上方等待,以节省时间㊂如果出箱时涉及翻捣,单机可以利用等待时间自动进行翻捣,对于作业相对不繁忙的堆场,效率提高明显㊂但对于作业繁忙的堆场,集卡先到目标贝位,等待单机,翻捣时间无法兑冲㊂传统人工作业是司机看到作业集卡后才开始目标任务的作业㊂综上,如果作业任务较多,趋近连续作业,集卡等待单机,自动化和传统作业比较的是单机作业能力,传统作业效率高于自动化作业效率㊂如果作业任务很少,1小时内仅有几个作业任务,决定效率的还是自动化和人工的单机作业能力,传统作业效率仍高于自动化作业效率㊂只有作业任务数量适中,因TOS提前进行设备调度,设备利用等待集卡时间启动,特别是翻捣任务多时,自动化作业效率才能接近传统作业效率,甚至超过传统作业效率㊂3.3㊀单条街区作业效率对比单条街区作业效率主要对比的是自动化TOS 和传统TOS的设备调度能力㊂合理选择最优任务和最优设备,并调度设备完成任务是自动化TOS的核心功能,根据现场的实时变化情况做出调整是自动化TOS的特点㊂而传统TOS任务分配算法相对简单,如按照设备作业区域划分进行任务分配,无法合理调配设备㊂同时,缺乏根据现场情况即时变化,实时调整作业计划㊂同单机多作业相同,如果作业任务很多,各设备都趋近连续作业,或者作业任务很少,自动化91TOS优化的调度算法无从发挥,传统作业效率仍高于自动化作业效率㊂如果作业任务数量正常,自动化TOS的算法优势可以正常发挥,根据不同工况,合理调度设备,对实时发生的事件,按照预先规则处理,自动化作业效率要高于传统作业效率㊂3.4㊀整个堆场作业效率对比整个堆场作业效率是码头综合作业效率的体现,最显著的2个指标是船舶平均在泊时间和外集卡在港时间㊂以天津五洲国际为例,经过堆场自动化改造,船舶平均在泊时间由2018年的23.45h,缩减到2019年底的19.15h,降幅18.33%,进一步释放了泊位资源;外集卡在港时间由2018年的50.9 min,缩减至23.2min,降幅54.42%,提升了对外服务水平㊂上述2个指标充分体现了自动化改造后的堆场对整个码头作业效率提高的贡献㊂4㊀改进堆场自动化作业效率的思路研究堆场自动化改造后的效率是希望通过分析,找到影响效率的原因,并进行改进和优化,从而提高改造项目的整体效果㊂4.1㊀改进单机及附属设施性能4.1.1㊀设备运行 路径优化最典型的 路径优化 就是各机构的联动,由 串行 变 并行 ㊂如单机到不同贝位的作业任务,需要大车和小车的联动;同贝位的作业任务,需要起升和小车的联动㊂辅以检测和防撞系统,以及后台的算法,实现单机机构运行的 路径优化 ,提高作业效率㊂除机构联动外,对于机构运行的指令也可以通过 串行 改 并行 ,实现 路径优化 ,即前一个指令执行过程中,根据现场实际情况,系统提前发出后一个指令,使前后指令连续执行,减少中间环节的减速㊁停止㊁加速等步骤,提高运行速度㊂4.1.2㊀提高单机各系统和机构性能提高效率的有效方法之一是提高自动化系统运行的速度和检测的精度㊂例如,对于目前通用的3D 激光目标检测系统,如果可以在尽可能短的时间内达到更高的精度,势必会提高作业效率㊂但通常情况下,精度和速度是成反比关系,精度要求越高,所需时间越长,速度越低㊂反之,如果检测速度提高,检测精度可能会降低㊂这就需要权衡,选择一个合理的精度,配以相应可以接受的速度,否则该系统需要优化或改型㊂最有效和最直接的提高效率的方法是增加机构的运行速度和加速度,但这需要更换电机㊁调速系统,甚至减速箱㊁联轴节等㊂即使存在更换的可行性,最后还需要验证整体金属机构是否可以满足上述速度和加速度的增加,所以该方式缺乏可实施性㊂但可以通过系统优化,合理调节机构的减速区和减速点,在保证安全的前提下,尽可能缩短运行时间,提高单机整体作业效率㊂4.1.3㊀提高设备可靠性与传统码头一样,设备的可靠性直接影响作业效率,并且由于自动化改造,增加了许多机构和检测装置,势必带来更多的故障点㊂如果发生故障,需要 跳台 ,远程人工处理,占用远程操作台,影响其他设备正常的远程操作㊂因此,稳定的设备是自动化高效率运行的基础㊂4.1.4㊀优化附属设施性能堆场自动化改造的附属设施性能直接影响自动化运行的效果㊂例如街区端口的车号识别系统,如果将其识别率提高,减少车号识别的异常情况发生,可以大幅降低因无法识别车号而等待超时报警的时间,对提高作业效率的作用明显㊂4.2㊀优化TOS性能要提高整个堆场的作业效率,必须不断优化TOS的性能㊂在持续改进已有的最优任务选择㊁设备调度㊁自动翻捣等功能的基础上,开发宏观堆场派位管理功能,由传统的 堆垛 模式改为 打散 模式,多场多点分配,利用自动化改造后可以多设备参与作业的特点,发挥堆场自动化的优势,提高整个堆场作业效率㊂4.3㊀提高人工操作水平在堆场自动化作业过程中,涉及人工操作有两部分㊂一部分是针对外集卡作业,人工远程抓放箱;另一部分是目前内㊁外集卡的人工驾驶㊂4.3.1㊀人工远程操作人工远程操作中,熟练司机可以达到25s内完成1个外集卡抓放箱作业,但新手则可能超过50s,甚至更长时间㊂远控司机操作不熟练,不仅影响当前联机的单机作业,且如果现场作业繁忙,远控操作台无法及时释放,会导致没有足够数量的远控操作台作业,产生连锁反应,影响整个堆场作业㊂4.3.2㊀集卡司机操作集卡司机的熟练程度主要体现在集卡对位过程中㊂目前,单机均配有CPS(Chassis Positioning Sys-tem,集卡对位系统),用于引导集卡对准作业位置,协助吊具准确抓㊁放箱㊂CPS配备LED显示屏,提示集卡司机向前或向后移动集卡,直至对位完成,精02度可达3~5cm㊂对于熟练司机,可以一步到位,而有些司机因为不熟练,或作业习惯难改,不停前后移动集卡,始终无法对准作业位置,严重影响作业效率㊂由于目前的技术所限,自动化码头还不能完全脱离人工操作,因此提高人工的操作水平可以直接改善整个堆场的作业效率㊂4.4㊀及时处理异常情况无论对于传统作业模式,还是自动化作业模式,异常情况都存在㊂如何及时处理异常情况,成为两种作业模式下效率差距的原因之一㊂4.4.1㊀处理方式不同传统作业模式下,各设备上的司机在遵守码头操作规范的前提下,针对不同的异常情况,可以根据自己所处的环境及其他影响因素,自主的做出决策㊂而自动化改造后的设备现阶段还不具备上述自主处理异常情况的功能,必须将异常情况反馈给TOS 进行处理,或者反馈远控中心,人工介入处理㊂该过程需要花费大量时间,影响作业效率㊂4.4.2㊀发现模式不同对于如何发现异常情况,两者差别也很大㊂传统作业模式下,设备上的司机可以第一时间发现异常情况,采取相应的措施进行解决㊂而自动化改造后的设备及系统在多数情况下,不能第一时间发现异常情况,基本上是通过超时或操作次数超过设定值,引发异常报警,严重拖后处理时间㊂针对上述情况,可采取如下针对性措施:(1)优化设备㊁设施性能,提高可靠性,降低异常情况的发生概率㊂(2)针对影响严重的异常情况,增加检测装置,在第一时间发现并反馈,将异常情况发生的影响降低到最小㊂(3)加速技术迭代,开发单机 边缘计算 方案,使单机由 自动 向 自主 转变㊂5㊀结语影响堆场自动化效率的因素很多,包括系统㊁设备㊁设施㊁人员等,需要统筹考虑㊂堆场自动化需要与其他系统及设备配合,否则无法充分发挥自动化的优势㊂同时,评估堆场自动化的维度很多,不能仅考虑效率,需要综合考量,选择最优方案,否则可能带来大量的资源的消耗㊁成本的浪费㊂参考文献[1]㊀林洪为.传统集装箱码头堆场自动化改造和操作工艺革新[J].港口科技,2019(8):7-9.王晓东:116601,大连市大窑湾港区新港商务大厦25楼收稿日期:2020-06-10DOI:10.3963/j.issn.1000-8969.2021.01.008(上接第17页)表1(续)最大工况1万t 列车装车时间年装载量1000万tT L /s T S /s T C /s 车厢速度v /(km ㊃h -1)车厢数量最长时间/h 最短时间/h 单日工作时间/h年最长工作天数年最短工作天数42.29.952.20.931166 2.77 2.411223120047.913.060.90.827142 2.76 2.401223020050.619.069.60.6211252.782.4212231201㊀㊀由表1可知:(1)本系统容许的装车速度在0.54~0.931km /h 之间,可为调车机的选型提供基础数据㊂(2)实现年装车1000万t 的目标值,年最短工作天数为200天,可为判断系统的合理性和确定生产组织提供理论依据㊂7㊀结语详细介绍了自动定量装车系统的结构组成和装车循环的时间组成,分析了缓冲仓㊁称量仓和溜槽的设计选型依据,并以工程案例为对象,为供料系统㊁定量系统等设备的能力和装车速度的确定提供了理论依据,并提出了影响装车时间因素的应对措施,为定量装车系统的实际应用提供理论支撑㊂参考文献[1]㊀自动定量装车系统[S].GB /T35449-2017.[2]㊀刘春峰,吴清平,张新,等.快速定量装车成套技术的研究设计及其应用[J].煤炭科学技术,2002,30(1):12-14.[3]㊀彭骧,姚裕文,郝守卫.快速定量装车系统[J].煤炭科学技术,1999,27(12):47-50.高广恒:061113,河北省沧州市黄骅港沧海路收稿日期:2020-11-17DOI:10.3963/j.issn.1000-8969.2021.01.00712。

集装箱码头堆场车道工艺仿真分析张清波 柴佳祺 张雨婷上海振华重工（集团）股份有限公司 上海 200125摘 要：文中以国内某集装箱码头为例，基于集装箱码头2种不同的堆场车道工艺，采用仿真软件Witness对集装箱码头作业流程进行仿真建模，得到了集装箱码头系统效率、设备效率、设备利用率等关键业绩指标的仿真数据。

对比分析基于2种堆场车道工艺下的仿真结果，为集装箱码头堆场细节的设计提供数据支撑。

关键词：集装箱码头；堆场；车道工艺；仿真中图分类号：U656.1+35 文献标识码：B 文章编号：1001-0785（2021）20-0073-05Abstract: Taking a domestic container terminal as an example, according to two different yard lane technologies of container terminal, the operation process of container terminal was simulated and modeled by the simulation software Witness, and the simulation data of key indicators such as system efficiency, equipment efficiency and equipment utilization rate of container terminal were obtained. Simulation results of two kinds of yard lane technologies were compared and analyzed, which provides data support for the detailed design of container terminal yard.Keywords:container terminal; yard; lane technology; simulation0 引言集装箱码头的建设投资成本高、持续周期长，前期规划设计决定了集装箱码头运营以后的装卸工艺，计算机仿真技术的应用为集装箱码头的布局规划提供了有力的数据支撑。

基于改进模拟植物生长算法的集装箱码头插船调度优化王诺;沈铭棋;刘忠波【摘要】为解决临时接受计划外船舶到港作业的插船调度问题，建立了综合考虑港口安排插船作业的成本最小优化模型，将模拟植物生长算法（PGSA）改进后进行求解。

经过对实际案例进行计算分析后表明，所建模型和算法可以有效解决上述问题并取得了较好结果。

为验证算法的有效性，同时引入遗传算法进行计算对比，结果显示经改进的 PGSA在求解过程中具有较好的收敛速度与精确度。

采用本文建立的模型和算法能够快速解决临时插船的调度调整问题，为集装箱码头在特殊情况下泊位调度优化提供了解决问题的思路和方法。

%In order to solve the berth scheduling problem of unexpected arrived vessels,this paper models an optimization model which aims to minimum cost of arranging the operatio ns of unexpected arrived vessels from the port’s view and solves it by an improved plant growth simulation algorithm (PGSA ).The analysis of an actual case shows that the model and algorithm can effectively solve the above problems and achieve good results. Genetic algorithm is also included in this paper to compare with improved PGSA,the results show that improved PGSA has better speed and precision,thus more effective.The model and algorithm in this paper will solve the berth scheduling problem of unexpected arrived vessels more effectively and provide ideas and methods in container terminal under special conditions.【期刊名称】《运筹与管理》【年(卷),期】2016(025)006【总页数】8页(P75-82)【关键词】模拟植物生长算法;集装箱码头;调度;优化【作者】王诺;沈铭棋;刘忠波【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】U169.6集装箱班轮运输通常按照既定的船期表运行，但由于恶劣天气、船舶故障以及上一航程延误等意外事件的影响，会偶然发生个别集装箱船舶计划外到港，因而成为码头管理者经常要面对的难题。

基于Plant Simulation船舶分段制造车间的仿真与优化周波;魏艳;潘钟芳【摘要】One of the main currently challenges in the production process faced by shipbuilders is how to release resources constrictions to achieve the balance of the production rhythm. Based on the Plant Simulation software, this paper uses the process reengineering techniques to simulate the ship section manufacturing process, analyzes the balance of the production rhythm, and optimizes this process. Then it can obtain the optimal distribution of production resources, and eliminate the production bottlenecks in order to achieve the optimal production rhythm.%目前分段车间生产过程面对的主要问题是生产流程受各类资源约束，无法达到节拍均衡生产。

文章基于Plant Simulation软件采用流程再造技术，仿真船舶分段制造车间的生产流程，分析生产节拍的均衡性，并对此流程进行优化，进而得出最优的生产资源配置情况，消除制造瓶颈，使生产节拍最优。

【期刊名称】《船舶》【年(卷),期】2014(000)002【总页数】5页(P94-98)【关键词】虚拟仿真;流程再造;分段制造车间;Plant Simulation【作者】周波;魏艳;潘钟芳【作者单位】浙江大学海洋学院杭州310058;浙江大学海洋学院杭州310058;福建船舶工业集团东南造船厂福州350000【正文语种】中文【中图分类】U666.12+3引言中国造船业发展日新月异，但与日韩等造船企业在管理和技术方面有很大的差距［1］。

港口集装箱堆场作业流程仿真分析敖晨,杨欣,朱辰丰,徐铭蔚,张晗北京交通大学交通运输学院交通信息管理工程系，北京(100044)摘要：本文在了解系统仿真在港口中应用的发展和现状以及深刻理解Petri网的基本原理和方法的基础上；研究集装箱港口平面布局、装卸系统以及集装箱堆场的基本职能、堆存的作业流程；并利用面向对象Petri网(OOPN)的建模方法对堆场作业进行静态、动态建模并做深入地分析；再利用计算机模拟仿真技术(ExtendSim仿真软件)，结合所建立的集装箱堆场系统的OOPN模型，对集装箱港口的整个生产作业系统进行数字仿真并实现了二维及三维的计算机动画模拟，直观地显示港口集装箱堆场的运作情况和效率，通过对模型输出的仿真的结果进行综合分析，剖析堆场的物流活动流程，对其进行集最优化处理，以达到提高堆场的资源利用率，使资源配置成本最小的目的。

关键词：集装箱堆场；OOPN建模；ExtendSim；仿真分析1.引言港口是联系内陆腹地和海洋运输（国际航空运输）的一个天然界面，是国际物流的一个特殊结点。

国际货运量90%由海运来完成，我国进出口贸易85%以上依靠海运实现[1]。

随着我国经济体制改革和开放政策的深化，以及加入WTO的机遇，我国与世界各国贸易迅速发展，港口集装箱吞吐量保持了高速度的增长。

20年来，我国集装箱运输事业有了突破性的发展，港口集装箱吞吐量平均年增长29.4%（（不包括台湾、香港、澳门）1988年仅947万标箱（TEU），2001年则达到了2700万标箱）[2]。

中国港口货物吞吐量和集装箱吞吐量已连续5年居世界第一，中国已有12个港口的吞吐量超过亿吨。

2007年，中国港口货物和集装箱吞吐量保持快速增长态势，其中集装箱吞吐量突破1亿标箱大关[3]。

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。

计算机仿真作为一种有效的定量分析手段，在确定合理泊位利用率、设施及设备的配置、码头装卸工艺流程等方面都得到了应用。