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港口集装箱物流系统仿真和优化方法的研究及应用

蔡芸  
【摘要】:港口集装箱物流系统是由集装箱、集装箱船舶、港口装卸搬运设备、泊位、堆场、通信设施以及人员等若干相互制约的动态要素构成的,具有特定功能的有机整体。由于港口在现代物流节点上提供了最少的间断和最大的增值,其在现代国际贸易和运输系统中的战略地位正在逐步加强,并发挥日益活跃的作用。近年来全球集装箱运输业的迅猛发展,更是给港口集装箱物流业带来了前所未有的机遇和挑战。面对日益增长的港口集装箱吞吐量,如何对港口集装箱物流系统进行更加合理有效的规划,最大限度地发挥其作业能力,是目前急需解决的问题,开展这方面的研究势在必行,具有重大意义。 针对港口集装箱物流系统的特点,本文对港口集装箱物流系统的仿真和优化技术进行了研究和应用。本文以仿真贯串全文,按仿真建模、仿真应用、仿真优化的顺序对研究内容作了介绍,全文共分八章。 第一章论述了研究的目的和意义,介绍了仿真建模技术的研究现状,并综述了仿真技术、优化技术以及仿真优化技术在港口集装箱物流系统中的研究现状,此外,简要介绍了论文的主要内容及结构。 为了掌握港口集装箱物流系统的动态性能,并为以后的系统仿真和自动监控研究打下基础,第二章针对以往港口集装箱物流系统建模中对系统的动态行为描述不够的问题,分析了集装箱码头的作业流程,在对港口集装箱装卸系统的建模中,利用改进的面向对象Petri网(Obiect-oriented PetriNet,OPN)方法,划分出集装箱装卸系统涉及的对象类,并简述了它们的属性和方法,建立了它们的OPN静态模型及信息传递关系网。 第三章在第二章内容的基础上,构建了系统的基本OPN模型,并利用不变量分析法对其进行了性能分析(死锁、有界、守恒)。然后,对OPN模型内的冲突进行了分析并制定了冲突的解决方案。在考虑了冲突控制机制后,利用仿真的方法,以面向对象的仿真软件eM-Plant为平台,验证了OPN模型的可靠性。 第四章讨论了仿真技术在港口集装箱物流系统中的两个应用实例。第一个实例研究了从集装箱码头装卸系统的OPN模型到eM-Plant仿真模型


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