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基于仿真优化的集装箱港口堆场大门系统研究

作　者: 于越
导　师: 金淳
学　校: 大连理工大学
专　业: 系统分析与集成
关键词: 集装箱堆场大门仿真优化系统规划调度优化实时优化
分类号: U691
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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引　用: 6次
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内容摘要

集装箱码头大门是外部卡车(以下称外卡)把集装箱运进或运出集装箱堆场在陆域一侧的必经的作业通道，是集装箱堆场作业的重要一环，对提高港口企业对客户的服务水平起着重要作用。合理规划集装箱堆场大门布局，并合理地进行通道资源配置以及工作人员安排，将提高集装箱堆场大门系统的作业效率，同时将堆场大门管理与堆场作业计划信息实时有机地结合起来，有效地充分利用港口资源，是提高港口生产作业能力的有效途径。本文首先对离散事件仿真技术理论及仿真优化方法进行了深入剖析，在此基础上，对其技术方法在大门系统方面应用的适用性进行了研究分析。其次，详细介绍了大门系统作业的过程，针对大门作业过程中的诸多动态随机因素，进行了系统参数分析，建立了基于排队理论的集装箱堆场大门系统作业仿真模型，并运用相应的仿真工具Arena10.0对实际作业过程进行模拟，而且对仿真模型进行验证。第三，对于未建的或改建的集装箱港口，根据大门系统规划建设的规模，在满足大门作业要求的前提下，确立目标函数以及约束条件，建立大门系统规划的数学模型。在大门系统作业仿真模型的基础上，建立系统规划的仿真模型，运用融合仿真模型的仿真优化方法对该规划问题进行求解；通过实例分析，仿真优化方法与大门规划的经验公式计算方法进行比较，说明仿真优化方法适合解决该类优化问题。最后，针对大门系统作业流量不均衡、大门系统工作的通道数量随机设置、工作人员随机安排等情况，对大门系统在线、实时调度作业进行研究。根据某工作日大门将要完成的作业量，确立调度作业的目标以及约束条件，对大门作业进行在线、实时地调度优化，改变以往资源随机设置的作业状态，制定合理的作业计划，使资源得到均衡合理地利用。建立大门调度优化的数学模型，对某工作日不同调度时间间隔内的大门通道资源数量进行优化，并运用仿真优化方法对该模型进行在线、实时优化求解，并结合实例对本问题研究进行分析。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
1 绪论  10-18
  1.1 研究背景及意义  10-11
    1.1.1 问题提出  10
    1.1.2 大门规划问题研究意义  10-11
    1.1.3 大门调度问题研究意义  11
  1.2 集装箱港口物流系统研究现状及发展趋势  11-15
    1.2.1 研究方法总结  11-13
    1.2.2 集装箱港口物流系统仿真技术研究现状  13-14
    1.2.3 仿真优化研究现状  14-15
  1.3 研究内容与技术路线  15-17
    1.3.1 研究的主要内容及解决的关键问题  15-16
    1.3.2 技术路线  16-17
  1.4 研究的创新点  17-18
2 仿真优化方法应用于大门系统的适用性分析  18-25
  2.1 仿真优化方法分析  18-19
  2.2 仿真优化方法分类  19-22
  2.3 禁忌搜索算法(TS)简介  22-23
  2.4 适用性分析  23-24
  2.5 本章小结  24-25
3 大门作业系统建模  25-45
  3.1 大门作业系统分析  25-28
    3.1.1 作业特点  25
    3.1.2 大门布局及作业流程  25-27
    3.1.3 大门系统的性能评价指标  27-28
  3.2 大门仿真模型设计  28-34
    3.2.1 模型中的主要实体及资源说明  28-29
    3.2.2 大门作业活动中的主要随机事件及其分布统计  29-31
    3.2.3 基于排队论的仿真模型建立  31-32
    3.2.4 仿真模型的自动化设计  32-34
  3.3 大门系统仿真实现  34-44
    3.3.1 系统总体结构  34-35
    3.3.2 仿真工具简介  35-37
    3.3.3 Arena仿真模型建立  37-38
    3.3.4 仿真模型的自动化实现  38-41
    3.3.5 仿真模型验证  41-42
    3.3.6 仿真输出分析  42-43
    3.3.7 仿真模型的部分界面  43-44
  3.4 本章小结  44-45
4 大门系统规划研究  45-55
  4.1 规划问题的描述  45
  4.2 大门系统规划数学模型的建立  45-46
    4.2.1 目标函数  45-46
    4.2.2 约束条件  46
  4.3 规划仿真模型建立  46-47
  4.4 规划问题仿真优化方法的设计  47-48
  4.5 实例分析  48-54
    4.5.1 系统描述及参数设置  48-50
    4.5.2 仿真优化结果及其分析  50-52
    4.5.3 灵敏度分析  52
    4.5.4 大门系统规划的部分界面  52-54
  4.6 本章小结  54-55
5 大门系统调度研究  55-66
  5.1 调度问题描述  55
  5.2 调度优化模型的建立  55-57
    5.2.1 调度规则  55
    5.2.2 目标函数  55-56
    5.2.3 约束条件  56-57
  5.3 模型求解  57
  5.4 调度仿真优化方法的设计  57-58
  5.5 基于动态组合优化的调度策略及总体结构  58-60
    5.5.1 调度策略  58
    5.5.2 系统总体结构  58-60
  5.6 实例分析  60-64
    5.6.1 系统描述及参数设置  60-61
    5.6.2 仿真优化结果及其分析  61-63
    5.6.3 调度优化结果的检验  63-64
    5.6.4 大门系统调度的部分界面  64
  5.7 本章小结  64-66
结论  66-67
参考文献  67-70
附录A 2005-9月份送箱作业时大门部分数据  70-71
附录B 2005-9月份提箱作业时大门部分数据  71-72
附录C 2005-9月份到达船只装卸集装箱数量的部分数据  72-73
附录D 2005-9月份到港船舶数的部分数据  73-74
攻读硕士学位期间发表学术论文及参加项目情况  74-75
致谢  75-76
大连理工大学学位论文版权使用授权书  76

基于仿真优化的集装箱港口堆场大门系统研究

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