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基于Petri网的铁路集装箱运输流程建模与优化研究

作　者: 张玉洁
导　师: 刘军
学　校: 北京交通大学
专　业: 系统分析与集成
关键词: 铁路集装箱 Petri网发送作业仿真与优化
分类号: U294.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 378次
引　用: 3次
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内容摘要

随着我国铁路集装箱运输的逐步发展,集装箱运输的优越性日益显露,其正在发挥着越来越重要的作用。然而,在铁路集装箱运输快速发展的同时,实际作业中还存在很多问题。为了更好地分析其作业流程,选择适当的建模方法建立恰当的业务流程模型是很重要的。对铁路集装箱运输业务流程的优化可以提高流程效率,为客户节省时间,同时为铁路运输赢得竞争力。对业务流程进行建模有多种方法,Petri网因其严格的数学定义以及所提供的系统分析和验证方法,成为业务流程建模与分析的较好选择。本文在总结国内外研究现状的基础上,通过分析比较,选择Petri网作为建模工具。对业务流程的分析是建模的基础,本文在对上海洋浦站及北京东站进行实地调研的基础上,将铁路集装箱运输过程分为发送、到达及中转作业三部分,对具体的工作流程进行描述和分析。在此基础上,分别建立基于赋时着色Petri网的铁路集装箱发送、到达及中转作业流程模型,并利用ExSpect软件包,选取流程周期时间为指标,对发送作业的Petri网模型进行仿真。分析仿真结果,得出影响现有工作流程效率的关键环节。针对发送作业流程中由于信息无法共享造成重复操作,工作效率低下的问题,本文提出了基于RFID的技术方案,实现箱号的自动识别和记录,改变集装箱运输中信息管理和现场操作落后的局面。先后采用基于价值增值策略和并行策略的优化方法对发送作业模型进行了两次优化,并进行仿真分析,平均周期时间的缩短验证了优化方法的有效性。

全文目录

致谢  5-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-11
1 绪论  11-21
  1.1 论文选题的背景与意义  11-12
  1.2 国内外相关技术研究现状  12-20
    1.2.1 Petri网理论与方法研究综述  13-15
    1.2.2 铁路集装箱运输研究综述  15-16
    1.2.3 国外集装箱运输现状及先进的管理技术  16-18
    1.2.4 国内集装箱运输现状及存在问题  18-20
  1.3 论文主要研究内容  20-21
2 铁路集装箱运输流程建模理论与方法  21-33
  2.1 建模方法的比选  21-25
    2.1.1 业务流程建模方法研究  21-24
    2.1.2 建模方法的对比分析  24-25
  2.2 Petri网的基本理论  25-28
    2.2.1 Petri网的定义及图形表示  25-26
    2.2.2 Petri网的变迁规则  26-27
    2.2.3 Petri网的性质  27-28
  2.3 Petri网的分析方法  28-30
    2.3.1 基于可达树的分析方法  28-29
    2.3.2 关联矩阵与状态方程法  29-30
  2.4 高级Petri网  30-31
    2.4.1 着色Petri网  30-31
    2.4.2 时间Petri网  31
    2.4.3 层次扩展Petri网  31
  2.5 Petri网模型仿真工具  31-32
  2.6 本章小结  32-33
3 铁路集装箱运输流程分析  33-45
  3.1 集装箱发送作业  33-39
    3.1.1 计划与受理  33-34
    3.1.2 承运  34-37
    3.1.3 装车  37-39
  3.2 集装箱到达作业  39-42
    3.2.1 重箱到达  39-41
    3.2.2 空箱到达  41-42
  3.3 集装箱中转作业  42-43
  3.4 双层集装箱班列作业  43-44
  3.5 现行集装箱工作流程中存在的问题分析  44
  3.6 本章小结  44-45
4 铁路集装箱运输流程建模与仿真  45-64
  4.1 基于Petri网的工作流程建模步骤  45-46
  4.2 基于Petri网的工作流程模型基本结构  46-47
  4.3 铁路集装箱运输流程建模  47-52
    4.3.1 发送作业建模  47-50
    4.3.2 到达作业建模  50-51
    4.3.3 中转作业建模  51-52
  4.4 铁路集装箱运输流程Petri网模型分析  52-55
  4.5 发送作业流程的Petri网模型仿真分析  55-63
    4.5.1 ExSpect语言介绍  56
    4.5.2 仿真分析参数  56-57
    4.5.3 发送作业流程仿真模型  57-61
    4.5.4 仿真结果分析  61-63
  4.6 本章小结  63-64
5 铁路集装箱发送作业模型的优化与改进  64-76
  5.1 基于价值增值策略的发送作业模型优化  64-72
    5.1.1 模型优化分析  64
    5.1.2 基于RFID的优化方案设计  64-68
    5.1.3 优化的发送作业模型  68-69
    5.1.4 优化模型仿真  69-72
  5.2 基于并行策略的发送作业模型二次优化  72-75
    5.2.1 模型二次优化分析  72
    5.2.2 二次优化后的发送作业模型  72-74
    5.2.3 二次优化模型仿真  74-75
  5.3 本章小结  75-76
6 结论与展望  76-78
  6.1 论文的主要工作和研究结论  76
  6.2 有待进一步研究的问题  76-78
参考文献  78-81
作者简历  81-83
学位论文数据集  83

基于Petri网的铁路集装箱运输流程建模与优化研究

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