虚拟现实技术在港口集装箱码头装卸仿真系统中的应用

仿真是目前对港口集装箱码头装卸流程、工艺进行规划的有效手段,本文把虚拟现实技术、计算机仿真技术、机械设计技术相结合,以港口集装箱码头装卸系统为研究对象,利用虚拟现实仿真软件Multi-Gen,建立了包括岸桥、堆场集装箱龙门起重机、船舶、集装箱拖车以及集装箱等在内的三维场景,通过人机交互驱动仿真对象的动作,实现对港口集装箱装卸工艺流程的三维动态仿真,同时通过人机交互可实时调整各对象的机械和运动参数,达到装卸过程仿真可视化、参数化的目的。     

基于Agent的集卡调度建模与仿真研究

日益大型化的集装箱船舶对集装箱码头的生产调度提出了较以往更加严格的要求.集装箱码头中的集卡调度是否合理对于提高整个码头的装卸效率具有重要意义.利用agent和哈佛体系结构对集卡动态调度进行建模,以AnyLogic仿真平台为实现工具,基于数据库中实际的生产数据,融合黑板系统和消息通讯形成多agent之间的协同机制,引入操作系统中的资源分配算法调度集卡.最后仿真了具体的港口生产实例,其结果优于以往文献的仿真结果,充分验证了上述建模仿真思想的可行性和可信性.     

集装箱码头装卸工艺设计仿真通用平台的构建

采用离散事件仿真技术,通过对集装箱码头装卸工艺内在规律的分析,构建了基于通用性的集装箱码头装卸工艺优化设计的仿真平台。在分析目前集装箱码头仿真技术发展及存在问题的基础上,归纳出集装箱码头装卸工艺的方案集合,以及作业方式和流程。给出了集装箱码头装卸工艺方案优化设计仿真通用平台系统的功能,构造了仿真模型的逻辑结构,介绍了集装箱码头装卸作业活动数据采集和统计方法,提出了基于仿真的集装箱码头装卸工艺方案评价指标体系。     

集装箱码头工艺方案设计建模与仿真

拟用离散系统仿真对集装箱码头的工艺系统设计进行模拟。该离散系统仿真的模型建立，是在分析港口装卸工艺、港口的生产和现代化管理的基础上，主要根据随机发生的离散事件、代表系统中所描述主要对象的实体流以及仿真时间的推进机制，按照港口生产和管理系统的运行来建立模型，从而将传统的装卸工艺与先进的计算机仿真相结合，以期为集装箱港口工程项目设计提供决策支持。     

支持多码头协调运作的泊位调度模型和算法

面向港口内多个集装箱码头的资源整合与低碳化运营需求,提出了一类处于港内不同位置的多个集装箱码头的泊位协调调度问题。通过引入一个虚拟码头,将问题转化为特殊的单码头泊位调度,建立了相应的混合整数规划模型,对多码头任务分配与泊位调度进行统筹优化。在深入分析问题最优解性质的基础上,设计了一种结合启发式策略和模拟退火机制的混合模拟退火算法HAS。通过仿真实验对HSA算法的有效性和多码头协调调度效果进行验证,结果表明,HSA算法具有很高的求解质量,且对该问题的求解效率显著优于商业优化软件CPLEX;与传统泊位调度相比,本文多码头协调调度方法可大幅提高码头服务水平,并有效降低码头运行成本。     

集装箱港口物流系统仿真和优化研究综述

为了节省费用和快速有效地满足集装箱运输的需求,缩短船舶在港停泊时间,高效利用人力、泊位、堆场和装卸设备等资源,近年来,仿真技术和优化技术越来越多地被集装箱码头的设计者和管理者用来解决集装箱港口物流系统决策问题.归纳了在国内外集装箱港口物流系统研究中采用的仿真技术和优化技术,分析了它们在集装箱港口规划设计和运营管理决策中的研究现状和存在问题,展望了集装箱港口物流系统仿真技术和优化技术研究的发展趋势并具体地指出了一些需要进一步研究的课题.     

集装箱码头设备配置的模拟研究

以上海港外高桥集装箱码头为例，通过构建一个包括锚地、泊位、桥吊、龙门吊和集卡的动态多级排队网络，运用仿真技术来描述集装箱码头装卸系统，通过对系统输出指标的分析得出了外高桥集装箱码头的最优机械配比和最优的桥吊台数。其研究成果在上海港外高桥集装箱码头应用后，取得了良好的实际效果。     

集装箱港口装卸作业仿真系统

分析了采用面向作业面和装卸同时进行工艺的集装箱港口中桥吊、集卡和龙门吊的装卸作业流程,将装卸过程中设备事件分为Lifting、Dropping、Moving、Waiting和Virtual五类,采用VB6.0编程实现了基于事件驱动的集装箱港口装卸作业仿真系统。对不同的设备配置调度方案进行仿真,依据系统的仿真输出,选择满意的设备配置调度方案,从而对港口作业中的整体资源配置进行协调。     

考虑了交箱时间不确定性的场桥堆存作业优化

客户送箱时间的不确定性直接影响出口箱的场桥堆存作业效率和其在集装箱码头堆场的堆存状态,进而增加场桥作业移动距离以及后续装船过程中的翻箱作业量,降低码头作业效率.针对该问题通过马尔可夫链预测方法将随机交箱序列转化为广义交箱序列,在此基础上,结合集装箱港口作业实际,建立了以最小化预翻箱数量和场桥堆存作业移动距离为目标的场桥调度优化两阶段数学模型,并分别针对初始决策阶段和实时调度阶段设计了静态与动态求解算法.通过仿真算例,借助于与不同堆存策略的对比,显示了优化模型及算法的实用性与有效性,为场桥调度方案的实时生成提供决策支持.     

基于仿真优化的集装箱港口大门作业调度研究

提出基于仿真优化的集装箱港口大门通道作业的调度优化方法.首先,建立了大门作业的离散事件仿真模型和调度优化数学模型;其次,设计了启发式Tabu搜索算法和仿真模型相结合的仿真优化方法;然后,结合仿真自动化方法和在线数据库实现了仿真优化系统;最后,用实例验证并分析了本方法的有效性及效率问题.结果表明了本方法对在线、实时作业调度优化问题的适用性.     

基于系统动力学的集装箱港口博弈模拟研究

随着我国集装箱港口之间市场竞争的加剧,如何在求得生存和发展是经营者面临的一个重大课题。在建立了集装箱港口博弈模型的基础上,运用系统动力学对珠三角地区的集装箱港口之间的竞争进行模拟。结果表明,系统动力学可以模拟出集装箱港口之间的竞争结果;在集装箱港口的各竞争策略中,价格策略对港口市场占有率的影响不大,但对其利润有一定的影响;基础设施投资策略的效果最明显;而组合策略对市场造成的波动最小。     

基于遗传算法的泊位连续化动态调度研究

针对泊位调度问题,将岸线连续化,建立了泊位的动态调度模型。考虑到岸边起重机的分配对泊位调度中船舶的集装箱装卸作业时间的影响,根据规则建立了分配岸边起重机和确定船舶集装箱装卸作业时间的算法。基于泊位连续化动态调度模型建立了分段的染色体编码,分别反映船舶靠泊服务顺序和靠泊位置信息。基于实例,通过仿真计算,与泊位离散化动态调度进行了比较和分析。     

集装箱码头装卸作业顺序多目标优化调度模型

集装箱码头装卸是码头作业的基础环节,其作业进度和稳定性直接影响集装箱船舶的在港时间.针对码头装卸作业顺序优化问题中作业时间不确定并且可拆分的特点,本文建立了同时最小化作业总完工时间及"岸边无集卡与堆场无集卡的时间和"的多目标混合整数规划模型.所建立模型的作业时间变量受到决策变量影响且可行域不规则,使得其求解复杂性和难度增加且帕累托前沿解难以搜寻.为求解模型,设计了基于仿真模拟与调度经验规则的PNSGA-Ⅱ算法.最后,通过与传统NSGA-Ⅱ算法比较,以及对在静态情景与动态情景下的算例实验进行统计对比,验证了所建立模型与PNSGA-Ⅱ算法可有效求解集装箱码头装卸作业顺序优化问题,并对码头生成高效稳定的装卸作业调度方案提供决策支持.     

基于循环仿真的钢铁板坯库天车作业优化

板坯库天车作业对钢铁生产整体节奏和效率起到非常重要的作用, 天车作业的优化受到库位布局、工艺流程、作业干涉等多方面因素的影响, 优化过程具有随机性, 满意解的界定具有模糊性. 为了解决这一难题, 提出了循环仿真的方法, 通过原始仿真模型和改进仿真模型的循环转换和多档模糊评判寻求优化解, 采用Agent技术设计了板坯库的仿真物流对象, 定义了仿真事件和仿真逻辑. 通过对国内某大型钢厂的应用实例表明, 循环仿真的方法对钢铁板坯库天车作业优化具有较好的实用性.     

基于鲁棒反应式策略的泊位和岸桥联合调度

集装箱码头作为一个复杂的物流节点, 会受到多种不确定性因素的影响. 针对这种情况, 为保证码头作业计划能够平滑执行、提高系统的鲁棒性, 提出了一种基于鲁棒反应式策略的泊位和岸桥联合调度方法, 重点研究当不确定性因素发生时, 如何通过泊位和岸桥联合实时调度提高系统的鲁棒性. 泊位和岸桥联合实时调度策略分成两部分考虑: 即泊位实时调度和岸桥实时调度; 前者采用了ASAP (as soon as possible)的调整策略; 后者采用MAS (multi-agent system)技术, 充分利用码头的岸桥资源, 设计出了一种基于CNP (contract-network-protocol)协商机制的岸桥实时调度模型. 仿真实验表明在执行阶段采用这种泊位和岸桥联合实时调度策略相比仅采用泊位实时调度策略, 可以更有效地降低不确定因素所带来的影响, 进一步提高系统的鲁棒性.     

考虑光照影响的岸桥司机排班策略优化研究

光环境对岸桥司机的工作效率具有重要影响。针对在光照强度不断变化下的岸桥司机排班问题,建立光照影响效率理论模型和港口作业三维仿真模型,分析不同光照条件下对码头岸桥司机工作的影响,并研究得出岸桥司机的最优排班策略。通过比较不同的4种排班策略,分析得到6h间隔排班最优,比现有的排班方式的工作效率提高14%左右,因而说明在工作时间总量不变的情况下,根据光照影响调整排班策略,可以提高岸桥的作业效率。     

Regional container port competition in a dual gateway-port system

Many ocean transportation hub systems consist of two container ports that share the container handling business in the area. The container flow passing through a port is the main measurement of the port’s competitiveness. In this paper we adopt a Hotelling model to study the container port competition in a so-called “dual gateway-port system”. The system contains two ports and two terminals, one belonging to each port. The two governments in which the two ports are located compete on cargo fees and the two terminals determine service price and service quality. We study two models with different levels of competition between the terminals. In the first model, the two terminals are owned by two different operators and in the second model, the two terminals are centralized under one operator. The second model exists in practice but is not well studied in the literature. We derive the cargo fee, terminal service price, and service quality equilibria for these two models. We investigate the competition outcome sensitivity with a numerical study. The numerical results reveal that governments prefer terminals to compete with each other. If the terminals do not have competitive advantages in their service quality, then terminal centralization brings more profits to the terminal operator than the competition case.