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集装箱码头装卸设备优化配置研究

作　者: 孟庆雨
导　师: 万杰
学　校: 河北工业大学
专　业: 管理科学与工程
关键词: 集装箱港口装卸设备仿真 Arena OptQuest优化
分类号: U693
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着世界经济的高速发展,各国之间的贸易量显著增加,日益盛行的集装箱运输便是这种环境下的产物。集装箱运输量的增加为港口的经营带来了空前的机遇;然而,船舶在港的停泊时间是制约成本的一项关键因素,因此船公司要求船舶在港口的停留时间尽可能短,这也给港口带来了巨大的挑战。为了迎接挑战,并不是一味地通过增加设备拥有量来减少作业时间,这样会极大地增加港口的投资成本,而是要加强港口现有资源的管理,因此对港口装卸资源整体优化研究显得尤为重要。本文首先对集装箱码头装卸设备优化配置研究的背景和意义作了介绍,分别从岸边装卸、水平运输、堆场装卸及港口整体资源优化方面总结了国内外的研究现状,并详细介绍了本文所涉及的基本概念和理论。而后界定了码头前沿、水平运输和后方堆场三个不同环节所涉及的装卸设备,并描述了常见的装卸工艺。本文研究了一个采用岸桥吊箱、集卡运输、场桥堆放装卸工艺下的集装箱码头装卸系统。运用Arena 仿真软件建立了该系统的仿真模型,随后对该模型作了特殊值验证和常量验证,通过详细的验证,证明该模型是正确的且与实物模型是相符的。本模型最大的优势在于它适用于任何一个采用这种装卸工艺的港口,具有通用性。在这种前提下运行该模型同时对仿真结果作了分析,并利用OptQuest寻找到满足一定设备利用率,作业时间最少的设备最优配置量。文章根据OptQuest寻找到的所有可行性场景和码头的要求,最终确定了满足装卸时间和设备利用率条件下最小的设备配置量。该结论推翻了岸桥,场桥,集卡之比为1:2:6的经验值,在资源利用率满足码头方要求的条件下,明显减少了资源数量,降低了码头的投资成本,提高了顾客的满意度。本文的创新点主要体现在如下三个方面:(1)研究范围的创新。本文所进行的集装箱码头装卸设备优化配置的研究是以前人的研究为基础,去除了研究单一装卸设备的局限,从整体对码头装卸的三个环节进行详细分析,对集装箱整个装卸系统进行整体优化和改进,以期为港口提供更详细的数据资料。(2)研究内容的延伸。本文利用Arena仿真软件对集装箱装卸的三个过程建立一体的仿真模型,同时面向三种装卸资源,体现了装卸过程的无缝连接。相对于已有的研究而言,本文不仅能够对所描述的系统进行评价,而且还可以在评价的基础上进行优化,该研究更全面,丰富了码头集装箱装卸设备优化在仿真领域的理论研究成果。(3)建模方法的创新。从建模方法而言,本文对三种装卸资源进行了详细的分析,建立了合理的概念模型,首次将工作站和路径的方法应用于该种模型,丰富了建模的方法。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-16
  §1-1 研究背景  9-10
    1-1-1 研究背景  9
    1-1-2 研究意义  9-10
  §1-2 研究现状  10-14
  §1-3 论文研究内容与结构  14-16
第二章集装箱码头相关理论介绍  16-26
  §2-1 集装箱的概念及分类  16-17
    2-1-1 集装箱的概念  16
    2-1-2 集装箱的分类  16
    2-1-3 使用集装箱的优势  16-17
  §2-2 集装箱码头简介  17-18
  §2-3 集装箱码头装卸设备的界定  18-21
    2-3-1 集装箱码头前沿装卸设备  18-19
    2-3-2 集装箱码头水平运输设备  19-20
    2-3-3 集装箱码头堆场装卸设备  20-21
  §2-4 集装箱码头装卸工艺的界定  21-23
    2-4-1 岸桥——拖挂车工艺系统  21
    2-4-2 岸桥——跨运车工艺系统  21-22
    2-4-3 岸桥——集卡——龙门吊工艺系统  22-23
  §2-5 仿真与仿真软件的相关介绍  23-26
    2-5-1 仿真理论描述  23-24
    2-5-2 ARENA 仿真软件介绍  24-26
第三章集装箱装卸问题描述  26-34
  §3-1 所要研究的装卸工艺及装卸流程描述  26-28
  §3-2 涉及设备的描述和各设备的工作流程  28-34
    3-2-1 岸桥的描述及工作流程  28-30
    3-2-2 集卡的描述及工作流程  30-32
    3-2-3 场桥的描述及工作流程  32-34
第四章集装箱装卸仿真模型的建立  34-50
  §4-1 实物模型初始条件及概念模型  34-35
    4-1-1 实物模型简介和初始条件  34-35
    4-1-2 概念模型简介和假设条件  35
  §4-2 建立ARENA 仿真模型  35-50
    4-2-1 集装箱到达及岸桥准备模块组  36-40
    4-2-2 岸桥装卸模块组  40-43
    4-2-3 集卡运输模块组  43-46
    4-2-4 场桥装卸模块组  46-48
    4-2-5 集装箱退出系统模块组  48-50
第五章仿真模型优化  50-66
  §5-1 ARENA 仿真模型的验证  50-57
    5-1-1 特殊值验证  50-51
    5-1-2 常量验证  51-57
  §5-2 仿真模型的运行及结果分析  57-60
  §5-3 利用OPTQUEST 软件包对仿真模型进行优化  60-62
  §5-4 优化结果分析  62-66
第六章结论与展望  66-67
  §6-1 结论  66
  §6-2 展望  66-67
参考文献  67-70
附录  70-71
致谢  71-72
攻读学位期间所取得的相关科研成果  72

集装箱码头装卸设备优化配置研究

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