1引言

1.1研究背景及意義

1.1.1研究背景

現(xiàn)代化的集裝箱港口普遍采用岸邊集裝箱裝卸嬌(簡稱岸橋)進行集裝箱裝卸作業(yè)。作為"龍頭"裝卸設施,岸橋在集裝箱船舶裝卸流程中,尤其是在提升集裝箱碼頭裝卸效率方面,扮演著重要角色。同時,船舶港口停留時間和運輸效率主要取決于裝卸速率及集裝箱的裝卸順序。近年來,港口物流業(yè)務發(fā)展越來越迅速,港口存在船舶壓港的問題,究其原因主要有兩個,其一是因為港口容量及配套設施不能夠與物流發(fā)展進度相匹配,其二是山于在現(xiàn)有的資源和配套設施下,港口沒有進行科學合理的優(yōu)化,進而削弱了港口的裝卸能力。因此,如何合理的分配岸橋,研究和調整裝卸作業(yè)工藝,最大限度地縮短完成船舶裝卸需要的時長,進而降低船舶因滯留帶來的時間成本,減少物流費用,使其發(fā)揮最大的功效是研究的重點。

本文將研究港曰相鄰泊位集裝箱岸橋調度的問題,一般來說,為了提離作業(yè)效率,減少船舶在港時間,兩泊位的岸橋可以相互調度。如圖1-2所示,遠方船舶陸續(xù)到達泊位區(qū)進行集裝箱裝卸作業(yè),泊位1有臺岸橋,泊位2有＆臺岸橋,本文將研究泊位1(泊位2)什么時候調、調多少臺岸橋到泊位2(泊位1)才能使得兩泊位工作效率最高,使得兩泊位靠泊船舶平均逗留時間最短。

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1.2研究內容及方法

1.2.1研究內容

第一章引言。介紹研究背景,闡述了研究重點,即基于排隊論的集裝箱岸橋調度,隨后,對本文研究意義、主要內容、方法、結構框架等進行了深入探討,然后,介紹了截至目前國內外相關研究現(xiàn)狀。

第二章相關概念及理論。介紹集裝箱媽頭布局、集裝箱碼頭物流作業(yè)、集裝箱岸橋、岸橋裝卸船作業(yè)、排隊系統(tǒng)及研究排隊模型的主要方法、Anylogic的仿真機理及優(yōu)越性等相關概念及理論。

第三章基于排隊論建立集裝箱岸橋調度模型。本章根據(jù)集裝箱碼頭岸橋裝卸集裝箱作業(yè)特點及服務速度可變的排隊理論,建立了基于排隊論的集裝箱岸橋調度模型。

第四章Anylogic仿真實驗。本章基于第王章的集裝箱岸橋調度模型,借助Anylogic仿真工具建立仿真模型,并采用阿姆斯特丹港口的數(shù)據(jù)進行了仿真實驗,最后進行實驗結果分析。

第五章結論與展望。本部分總結了本研究的研究成果,闡明了本文的創(chuàng)新點,并指出研究存在的不足,指明了未來針對相關問題進一步研究和探討的方向。

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2相關概念及理論

2.1集裝箱碼頭作業(yè)

2.1.1碼頭物流作業(yè)

集裝箱碼頭物流作業(yè)涵蓋面包括從船舶到港至船舶完成裝卸作業(yè)離港,主要包含兩大部分,其一是船舶的裝卸,另一個是集疏運作業(yè)。船舶抵達港口到離開港口的裝卸流程如下:

(1)船舶抵達港口,停泊靠岸:

(2)岸橋開始裝卸作業(yè);

(3)內部集卡把岸邊的集裝箱運到堆場(從堆場運到岸邊);

(4)場橋裝卸集裝箱;

(5)裝卸完畢,船舶離開港口;

根據(jù)圖2-1所示,裝卸工藝流程的硬件資源主要有岸橋、集卡和場橋。

(1)岸橋作業(yè)

岸橋在碼頭前沿,給停泊在泊位的船舶裝卸集裝箱,是整個碼頭作業(yè)流程中較為關鍵的環(huán)節(jié)。在卸船作業(yè)中,岸橋把船舶的集裝箱吊起來,然后將其轉移到集卡,集卡再把集裝箱由岸邊運輸?shù)蕉褕?在裝船作業(yè)中,岸橋同樣把集裝箱從集卡上吊起來,轉移到船舶上。

一艘靠港的集裝箱船,根據(jù)其大小及在本港裝卸箱量的多少,一般安排2-6臺岸橋同時對其進行裝卸作業(yè),并盡量使各岸橋的作業(yè)量相等,以便各組同時完成作業(yè),保證船期。為了提高作業(yè)效率,需要對泊位區(qū)內的岸橋進行調度。本論文將研究這一問題。

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2.2岸橋作業(yè)

2.2.1岸橋

假定泊位數(shù)目和碼頭裝卸設備配備一定,那么岸橋主要有剛性作業(yè)配貴方式、均勻能力配置方式、不同能力配置方式、柔性配貴方式、集中作業(yè)配置方式6種配置方式,而在現(xiàn)實中,剛性作業(yè)配置方式(集裝箱碼頭前沿每個泊位配備一定數(shù)量的岸橋,并且裝卸作業(yè)過程中不允許相鄰泊位調用巧日柔性配置方式(起初每個泊位分配一定數(shù)目的岸橋,當某一個泊位進行裝卸時,能夠隨時調用臨近空閑泊位的岸橋,如果空閑沾位有船�？�,那么之前抽調的岸橋將會回到原泊位作業(yè))是比較常用的方式,本研究借助仿真模型結合柔性作業(yè)配置方式,針對每個泊位固定配備相匹配數(shù)量的岸橋,此外,裝卸作業(yè)過程中可以抽調相鄰泊位的岸橋。

2.2.2裝卸船作業(yè)

集裝箱裝卸船作業(yè)的定義為將集裝箱由船上卸下或由堆場裝上船的作業(yè)流程,主要由出口裝船作業(yè)、進口卸船作業(yè)、倒載作業(yè)等環(huán)節(jié)組成。

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3基于排隊論的集裝箱岸橋調度模型............26

3.1問題描述...............26

3.2問題假設................28

4ANYLOGIC仿真................33

4.1仿真模型................33

4.1.1仿真流程圖..............33

5總結與展望.................55

5.1全文總結..............55

5.2研究展望..................56

4Anylogic仿真

4.1仿真模型

4.1.1仿真流程圖

遠方船舶陸續(xù)到達港口,此時泊位1、泊位2可能處于閑置也可能正在進行裝卸船作業(yè),一艘船到達后,需要選擇泊位靠泊或排隊等待靠泊;若泊位1、泊位2有閑置泊位,就選擇閑貴泊位靠泊;若沒有閑置泊位,就需要判斷選擇進入泊位1還是泊位2準備靠泊,同時通過岸橋調度加快該泊位的裝卸服務速度。

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5總結與展望

5.1全文總結

本文以碼頭集裝箱裝卸橋(岸橋)為研究對象,主要研究了相鄰兩泊位多臺岸橋連續(xù)動態(tài)調度優(yōu)化問題。本文基于服務速度可變的排隊理論,以集裝箱平均逗留時間最小化為目標函數(shù),建立了基于排隊論的集裝箱岸橋調度理論基礎模型,并結合仿真方法進行了模型驗證與求解;通過仿真實驗模擬了岸橋調度優(yōu)化過程,最終得到了最優(yōu)的岸橋調度策略。港口管理人員可以結合港口實際情況,將相關數(shù)據(jù)輸入仿真模型,得到仿真結果,通過分析仿真結果,制定合理高效的岸橋調度方案,從而提高整個碼頭的作業(yè)效率,減少船舶在港時間,提高港口效益。

本文主要研究內容和研究成果如下:

(1)研究了相鄰兩泊位岸橋動態(tài)調度問題,將岸橋調度過程分成船舶到達過程、船舶選擇泊位靠泊過程、集裝箱批量排隊過程、岸橋裝卸作業(yè)過程,岸橋調度過程,船舶離泊離港過程;

(2)建立了服務速度可變的集裝箱排隊模型,等待裝卸的集裝箱為顧客,相鄰兩泊位為服務臺,岸橋為服務人員,裝卸集裝箱過程為服務過程;泊位剛開始以一種服務速度裝卸集裝箱,發(fā)生岸橋轉場后,就以另一種服務速度裝卸集裝箱;基于服務速度可變的排隊理論,建立了狀態(tài)轉移圖和微分方程組:該微分方程組可以通過L變換、補充變量法等求解,得到隊長分布、系統(tǒng)更新周期分布、等待時間等;

(3)在服務速度可變的集裝箱排隊模型基礎上,建立了集裝箱平均逗留時間函數(shù),但由于求解過程比較復雜,沒有得到最優(yōu)調度解;

(4)基于服務速度可變的集裝箱排隊理論模型,建立了相鄰泊位岸橋動態(tài)調度仿真模型,可以通過設置泊位岸橋數(shù)量、船舶到達規(guī)律等數(shù)據(jù)進行仿真,可以得到港口岸橋裝卸集裝箱作業(yè)的一些統(tǒng)計數(shù)據(jù),用來指導生產實踐。

參考文獻（略）