[发明专利]集装箱码头运营系统中堆场-道口生产环节仿真模型

说明书

技术领域：

本发明涉及一种集装箱码头物流运营通用性仿真系统的建模方法，特别涉及一种集装箱码头运营系统中堆场-道口生产环节仿真模型的建模方法。

背景技术：

仿真是一种基于模型的活动，系统仿真就是建立系统模型并在模型上进行试验。建模与仿真技术在港口码头系统上的应用，是伴随着模拟技术本身的发展和港口码头机械化、自动化水平的提高而深入的。综观国内外文献，国外学术界从上世纪90年代末开始对集装箱码头建模与仿真研究逐渐升温。与国外相比，国内对集装箱物流系统仿真与建模的研究目前还处在起步阶段，但自2000年以来进展十分迅速。运用计算机仿真对集装箱码头系统规划和管理进行研究已经成为热点问题。

目前对于集装箱码头物流运营系统的建模与仿真研究，在通用性建模与仿真理论领域尚存在以下问题：

(1)通用性建模与仿真是一个具有挑战性和创新性的研究领域。

目前现有技术尚缺乏在两类领域(操作型仿真和战略型仿真)均适用的通用性建模理论的研究，而适用于战略型仿真和操作型仿真并适合各种典型工艺系统的通用性建模与仿真理论，将为基于离散事件动态系统的集装箱码头物流运营系统建模与仿真提供一个较为清晰的全貌、框架和体系。由于集装箱码头物流运营系统是一个离散事件动态系统，具有随机性、复杂性和动态性特征，建模的难度较大。因此，研究该领域通用性仿真建模与仿真系统是一个具有挑战性和创新性的研究领域。

(2)建模与仿真系统只适用于一个港口对象不利于利用仿真系统进行经验积累和规律寻求。

对于以集装箱码头为研究对象的仿真与建模研究往往以具体港口为背景展开。已经开发的集装箱码头物流仿真系统也是将一个具体港口作为研究对象或者为了解决某一个具体的问题而设计，旨在为这些港口提供解决方案。国外研究涉及的港口有鹿特丹港、釜山港、Virginia港、Los Angeles港、新加坡的Brani港、Riga港、马来西亚的Kelang集装箱码头、Gdansk港[等港口。国内研究涉及的港口有上海、香港和宁波等。在此背景下，使得每一次建模只能适用于一个对象，不仅对需求的响应较慢，而且不利于利用仿真系统进行经验积累和规律寻求。

(3)利用非港口专用仿真的仿真软件建模难以覆盖港口的所有管理和运营环节的仿真。

由于这些专用仿真语言(如Flexsim等)的建模方法是在软件中给定的，而该软件由于是非港口专用仿真的仿真软件普适于多种系统，但却不能覆盖港口的所有管理和运营环节的仿真。因此其建模规则相较于集装箱码头物流运营系统的建模规则显得狭小，并且不完全匹配。使用这些软件建模与仿真适用于集装箱码头的单一环节或分割环节的研究，而在对于要求整体性研究的集装箱码头的物流系统仿真时往往表现出削足适履的特征。

发明内容：

本发明针对上述现有技术在集装箱码头物流运营系统的建模与仿真研究所存在的问题，而提出了一种适用于集装箱码头物流运营系统的通用性建模与仿真的堆场-道口生产环节仿真模型的建模方法。

为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

集装箱码头运营系统中堆场-道口生产环节仿真模型，该模型包括堆存策略驱动的集疏运作业仿真模型、基于道口效率的集疏运作业仿真模型以及确定道口数量仿真模型，所述堆存策略驱动的集疏运作业仿真模型和基于道口效率的集疏运作业仿真模型在船舶排队仿真模型和装卸船生产模型运行结束后，在仿真期内，确定每一时刻需要疏运和装船的箱量以及实际集运进入堆场的箱量和实际疏运出堆场的箱量；再由确定道口数量仿真模型来确定集装箱码头堆场的道口数量。

所述集疏运作业仿真模型由在仿真期内确定每一时刻需要疏运的箱量的堆存策略驱动的集疏运作业仿真模型I、在仿真期内确定每一时刻需要装船的箱量的堆存策略驱动的集疏运作业仿真模型II以及在仿真期内计算每一个步长时间的实际集运进入堆场的箱量和实际疏运出堆场的箱量的堆存策略驱动的集疏运作业仿真模型III。

所述堆存策略驱动的集疏运作业仿真模型I通过以下步骤实现：

(I1)设定仿真时间和仿真步长时间，确定集装箱卸船后在堆场最多可以存放的时间、并由随机数得到集装箱堆存期时间；

(I2)在按照步长时间推进，扫描所有泊位，获得该步长时间内需要卸船并疏运的集装箱数量，即为集卡应疏运出堆场的理论箱量；

(I3)记录该步长的结束时刻为这批集装箱卸船时刻，并由集装箱卸船时刻和集装箱堆存期时间得到这批集装箱需疏运时刻。