摘 要

随着当今物流行业的迅速发展，越来越复杂的物流系统难以通过以往的方式去进行改进优化，然而伴随着计算机仿真技术、离散事件仿真理论和面向对象法的成熟，现代物流系统能够以更为直观的方式表现出来，通过虚拟现实（VR）技术，使三维建模系统仿真与数据统计分析相结合，创造出更为贴近现实的仿真模型，使用者能够直接观察到整个仿真系统运行过程的同时，得到具体的仿真数据。本文所研究的Flexsim就是在这个领域有突出成就的一款仿真软件。

文中探讨了港口仓储系统和现代物流在港口的实际情况，指显现了全球贸易与港口物流的紧密关系，贴合实际的归纳整理了港口仓储系统的特点、装卸工艺、作业流程、调度原则，确定了港口仓储系统的评价指标。利用面向对象法对港口仓储系统这种离散事件系统解析出了系统的模块分解以及其基本要素。

针对于最为泛用的集装箱码头，目前还没有太多的仿真研究在这方面，本文使用Flexsim仿真软件，通过导入的方式建立了贴近实际的集装箱码头仿真模型，在设定具体的搬运作业流程规则后，通过控制变量以及数据分析，做出了缜密的优化过程，研究了如何去针对一个港口仓储系统进行仿真与优化的过程。

关键字：Flexsim 港口仓储系统 离散事件系统 面向对象法 集装箱码头

Abstract

With the rapid development of modern logistics industry, the logistics system is more and more complex and difficult to pass the way to optimize, but with the computer simulation technology, the theory of discrete event simulation and object-oriented method is mature, modern logistics system can in a more intuitive way to show, through virtual reality (VR) technology, the the 3D modeling system simulation and data statistical analysis in combination, to create a more close to the reality of the simulation model, the user can directly observe the whole simulation system running at the same time, to get the simulation data of specific. The Flexsim studied in this paper is a simulation software with outstanding achievements in this field.

This paper discusses the actual situation of the port warehousing system and modern logistics in port, which shows the close relationship between Global trade and port logistics, summarizes the practical characteristics, port warehousing system the principle of loading and unloading process flow, scheduling, determine the evaluation index of port storage system. The module decomposition of the system and its basic elements are analyzed by using object-oriented method in the discrete event system of port storage system. According to the most widely used container terminal, there is not much simulation research in this aspect, this paper uses Flexsim simulation software, the container terminal simulation model is established by introducing the actual way in handling process set the rules, through the control variables and data analysis, make the optimization process well, studies the process of how to carry out simulation and Optimization for a port storage system.

Keyword: Flexsim port storage system discrete event system object - oriented container terminal

目 录

第1章 绪论 1

1.1 课题的目的及意义 1

1.1.1 课题的目的及意义 1

1.1.2 研究目的与意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.2.1 基于Flexsim的仓储物流研究现状分析 1

1.2.2 仿真在港口仓储作业的研究现状 2

1.3 课题的研究思路与具体方案 3

1.3.1 研究目标 3

1.3.2 研究内容 3

1.3.3 研究的重点难点 3

1.3.4 技术方案 4

第2章 港口仓储系统分析 4

2.1 港口仓储系统特点 4

2.1.1 港口仓储系统设施设备特点 4

2.1.2 港口仓储系统装卸工艺 5

2.2 港口仓储系统作业流程、 6

2.2.1 船舶调度原则 6

2.2.2 港口堆场调度原则 6

2.2.3 港口作业流程图 7

2.3 港口仓储系统评价指标 8

第3章 系统仿真与Flexsim软件分析 9

3.1 离散事件系统仿真 9

3.1.1 离散事件系统 9

3.1.2 离散系统的基本要素 9

3.1.3 离散事件系统仿真建模 10

3.2 基于面向对象方法的系统建模 10

3.2.1 面向对象的概念 10

3.2.2 面向对象的港口仓储系统建模 11

3.3 Flexsim软件概述 12

3.3.1 Flexsim仿真软件 12

3.3.2 概率分布数据 12

3.3.3 坐标空间 13

第4章 港口仓储作业过程的Flexsim仿真 13

4.1 案例概况与分析 13

4.1.1 广州新港概况 13

4.1.2 广州新港配置 14

4.1.3 集装箱码头卫星图 14

4.1.4 实际集装箱码头案例 14

4.1.5 仿真语言 15

4.2 Flexsim基础操作 15

4.2.1 实体连接 15

4.2.2 重置和运行模型 16

4.2.3 触发器的使用 16

4.2.4 网络节点的使用 16

4.2.5 实验器的使用 17

4.3 港口仓储的仿真建模 19

4.3.1 初始建模图 19

4.3.2 实际地图导入 19

4.3.3 细节改进 21

4.4 具体参数设定 21

4.4.1 属性参数设定 21

4.4.2 模型函数设置 26

4.5 港口仓储作业的仿真运行 28

第5章 港口仓储作业过程的仿真优化 29

5.1 查找案例作业过程的瓶颈问题 29

5.2 利用控制变量的方法确定范围 30

5.2.1 叉车数量充足情况 30

5.2.2 拖车数量充足情况 32

5.3确定具体优化解 35

5.4 案例作业过程优化 37

第6章 总结 38

6.1 全文总结 38

6.2 研究展望 38

参考文献 39

致谢 40

第1章 绪论

1.1 课题的目的及意义

1.1.1 课题的目的及意义

目前，我国港口的吞吐能力已经成为了缩减港口生产的瓶颈，随着近年来吞吐量的增加以及集装箱船舶的大型化发展，新一轮的港口扩建改建已经成为必然的趋势，而如何在已有的基础上进行合理优化改进来提高港口吞吐能力也正在为人们所研究探寻。

港口目前由于其在社会物流中的重要载体作用，是大多数主要集散地与进出口物流的关键环节，对于中国物流业是作为一个枢纽的关键存在。目前来讲，随着世界贸易货物运输量的不断提高，中国以现有的物流水平难以达到对应的水平，无论是专业技术还是设备规模，目前中国的物流与欧美相比相对落后。从成本上来讲，国际先进水平的港口仓储成本、运输成本、管理成本都远高于中国现有水平。

1.1.2 研究目的与意义

仓储是物流系统的关键点，其合理性与高效性高低与否会反映到物流系统正常运行。目前的差距主要表现在：仓库布局不合理；物流设备作业率低下；仓储管理水平较低。这证实了当前物流发展还未抓住关键。为此，当务之急是降低固定成本、减少库存、改善货物周转流程。

通过Flexsim软件，可以绕过正常的数学推纳演算，利用物流仿真来解决仓储系统这类难以找到算法的离散系统，建立相对应的模型并寻找瓶颈问题与优化方案，改善港口仓储系统作业效率，减少仓储费用的途径，为具体的方案实施提供理论依据。

1.2 国内外研究现状

国内外大量的相关学者和专家都对港口仓储的仿真和优化进行了研究。用不同的研究方法与软件建立模型并提出了不同的优化方案与思路。

1.2.1 基于Flexsim的仓储物流研究现状分析

周密系统的阐述了长江航运物流这一干线港口物流在几十年内坚持向现代化港口物流方面做出自我改进的过程^[1]。JPeng提出了由于生产物流系统的复杂性和动态性，对其进行合理、高效的布局优化是困难甚至不可能的^[2]。YQ Shi，SM Xiao，TT Yang提出了生产物流的优化方法，利用定量与定性相结合的方法提高生产物流系统^[3]。SQ Bao，HX Chen，GJ Jiang介绍了物流物流仿真和模拟技术，在优化流线的基础上阐述了软件Flexsim物流计划^[4]。X Xu，HB Xiong提出构建立体仿真和评价系统的步骤：整个集成系统建立仿真模型；通过仿真实验对单周期存储/检索和集成过程；系统的运行效率和性能，评估吞吐量，瓶颈和关键设备的利用率^[5]。