摘 要

随着港口现代物流的不断发展，物流量的持续增加，港口吞吐量不断增长，港口现有的吞吐能力已经变成了制约港口生产的瓶颈。基于这一背景，在既有的规模下，研究怎样把原有的资源进行合理、优化的利用，通过挖掘港口的潜力来改善港口生产流程、提高管理水平，从而提高港口的生产能力具有重要的现实意义。

论文对集装箱港口生产作业系统进行深入研究，分析了港口的生产作业流程、码头的典型装卸工艺和调度原则以及港口生产作业系统中存在的问题。针对港口生产流程中存在的问题，选取装卸桥调度环节为重点优化对象，建立了单位时间内装卸船舶的收入最大、费用最小以及岸桥和泊位利用率最大的多目标函数，并提出了装卸桥调度优化方案。在此基础上，运用Flexsim仿真环境建立了包括码头前沿装卸和后方堆场管理的三维港口生产模型，真实地再现港口生产作业流程，并根据仿真运行结果计算目标函数，从而对装卸桥调度方案进行优化。
本文结合M集装箱码头实例，运用模型和仿真并根据现实问题对港口生产流程进行优化，旨在对集装箱港口的生产运营管理提供决策支持。  

关键词：港口生产流程；集装箱港口；多目标函数；仿真；Flexism

Abstract

With the sustainable development of modern logistics, the continuous increase of the amount of logistics, the throughput of the port has been increased, the current throughput capacity of the port has become a bottleneck restricting the production of the port.Based on this background, under the existing port size, to study how and tap the potential to improve the flow so of port has important practical significance.

This paper makes a deep research on the production operation system of container port, analyzes the production process, the typical loading and unloading processes and scheduling principles of the port, and the problems in the problems existing in the production process of port, select quay crane scheduling part is as the optimization object, establish the multiple objective functions of the maximum income, minimum cost and maximum utilization rate of quay crane and berth in the unit time , and put forward the optimization scheme of quay crane scheduling.On the basis of the above,using the Flexsim simulation environment, a three-dimensional model of port production is established, which includes the front loading and unloading of the wharf and the management of the rear yard, the operation process of the port production is reproduced, calculated according to the result of the simulation, so as to optimize the scheduling scheme of the quay crane.

In this paper, combined with the example of M container terminal, using model and simulation to optimize the production process of port based on the realistic problem for the aim of providing decision support for the production and operation management .

Key Words：Port production process；Container port；Multi-objective function；Simulation；Flexism

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 研究目的及意义 1

1.3 国内外研究现状 2

1.3.1 岸桥调度优化的研究现状 2

1.3.2 仿真技术在港口码头系统应用的研究现状 3

1.4 研究内容、方法及技术路线 4

第2章 离散系统仿真基本理论 5

2.1 港口离散系统仿真原理 5

2.1.1离散系统的内涵 5

2.1.2离散系统的基本元素 6

2.1.3离散事件系统仿真建模 6

2.2 基于面向对象方法的离散系统建模 7

2.3 港口生产系统仿真软件 8

2.3.1 Flexsim软件介绍 8

2.3.2 Flexsim仿真建模 9

第3章 港口生产作业系统分析 11

3.1 港口生产作业流程分析 12

3.2 集装箱码头装卸工艺分析 13

3.3 港口生产作业调度原则分析 14

3.4 集装箱港口生产作业系统存在的问题 16

3.5 装卸桥调度优化 17

第4章 实例研究及仿真优化 19

4.1 港口生产系统仿真建模 19

4.1.1 港口生产系统仿真边界 19

4.1.2 仿真时钟的设定 20

4.1.3 船舶装卸模块参数设定 20

4.1.4 堆场作业模块参数设定 20

4.1.5 仿真过程及参数输入 21

4.2 仿真运行及结果输出 25

4.3 M港岸桥调度优化方案 27

4.4 岸桥调度方案比较 33

第5章 结论与展望 34

5.1 研究结论 34

5.2 研究展望 34

参考文献 35

致 谢 37

第1章 绪论

1.1 研究背景

目前，随着国内外市场竞争的日益激烈，企业面临的挑战更为严峻，而绝大多数的国际货物都需要经过港口，盛，港口的发展将带动城市的发展，城市化以及整个国民经济所产生的影响。与此同时，由于港口货物吞吐量迅速增加，装卸技术快，因此对港口生产能力的要求也日益提高。

、物力，成本巨大，因而在现在的港口规模下，怎样发掘潜力来对既有的资源进行更加合理的、优化的利用，达到改善港口生产流程、提高管理水平目的，从而提高港口的生产能力成为研究和实践的重点。然而港口物流系统是一个由许多彼此制约的动态因素组成的复杂系统，这些动态因素包括货物、货船、泊位、堆场、港口工作人员等。所以，对港口的生产流程的研究是具有一定的难度的。

港口生产系统研究的解析法，在实践中有着普遍的运用。要使用传统港口生产流程优化方法来定量评价是非常困难的，而且港口生产系统又有离散、动态以及随机特性，使得运用数学模型对港口生产系统定量分析也具有非常大的难度，于是系统仿真方法就时常被用于辅助解决港口的分析决策问题。近几年，智能和仿真优化等先进方法也随着^[5]。

近年来，研究人员利用计算机仿真技术，生产流程的优化方案，由于这种方法可以大幅度的降低物流成本，同时又可以为港口规划提供科学、准确、有效的的依据，所以它已经成为港口生产系统里至关重要的方法。

1.2 研究目的及意义

港口生产作业的周期一般情况下为一周或几天，在这个周期中不仅要解决港口资源（包括泊位等）的合理利用问题，还要解决物流机械（包括岸桥、拖车和场桥等）的合理调配问题。降低生产成本，有至关重要的影响，但是一般来说，港口生产作业系统作为一个实际系统，当然会有许多不可控制的随机因素，因而实时控制就变得更为重要，实时控制主要包括岸桥、场桥操作次序的确定，拖车行走路线，集装箱在堆场的具体堆放位置等。而泊位、场桥和岸桥的调度是港口调度的三大重要环节，岸桥又是集装箱装卸中的“龙头”装卸设施，是决定集装箱码头装卸能力的关键因素，所以，怎样合理地进行岸桥的分派，改善和优化装卸操作进程，降低物流成本，使其发挥最大的作用，是本文研究的重点。