集装箱码头关键作业设备配置优化仿真研究

1、集装箱码头关键作业设备配置优化仿真研究 申请学位级别 管理学硕士 学科与专业 技术经济及管理卜?论文完成日期 年月 论文答辩日期答辩委员会主席?二童彩 己:,大连海事大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明:本论文是在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果,撰写成硕士学位论文竺塞苤笪蛩达差毽往些遮釜醒置馑丝鱼真婴究:。除论文中已经注明引用的内容外,对论文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表或未公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解“大

2、连海事大学研究生学位论文提交、版权使用管理办法”,同意大连海事大学保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权大连海事大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。同意学校有权将本学位论文加入全国优秀硕士学位论文共建单位数据库。保密的论文在解密后遵守此规定。保密口,在解密后适用本授权书。本学位论文属于: 保密口不保密叮请在以上方框内打“论文作者签名: 导师签名:日期:年占月中文摘要捅姜随着我国集装箱运输的不断发展,对外贸易的不断扩大,集装箱码头在国民经济中的地位和作用变得日益重要,各码

3、头之间竞争也日趋激烈。由于激烈的竞争导致了一些码头盲目地扩大建设,增加成本,造成设备的闲置,但却并没有增加码头的作业能力。所以如何对码头进行优化配置才是码头的发展之路。码头是一个庞大复杂的系统,各个环节相互影响,相互制约。每个环节出现问题都会导致系统的停工或作业能力大幅度下降。本文通过研究集装箱码头的发展现状,提出了研究的必要性,然后对于集装箱码头作业系统进行分析和阐述。根据码头的作业过程及影响因素,构建了集装箱码头作业能力的评价模型。在模型的求解过程中本文采用仿真进行求解,找出最优的配比,达到码头现有最大作业能力。对硬件的大量投入并不一定会取得成效,在竞争日益加剧的市场环境中,各集装箱码头必

4、须找到一条发展之路,增强自身竞争力,码头的作业能力是码头竞争力的一个重要体现。集装箱码头是资本密集型的经济实体,要使物流顺利而经济地运行,物流资源的有效配置是其必要保障,而集装箱码头局部物流资源的配置更是关系到码头的运作效率及其竞争力,而全球集装箱运量的不断上升,更要求码头对其有限的资源做出恰当的配置。本文主要阐述了集装箱码头作业的现状、分析存在的问题,介绍码头作业的流程,在业务量一定的条件下,通过建立一个数学模型,通过仿真求解来对集装箱码头中各种作业设备的配置进行分析,来衡量码头的作业能力,以期找到一个码头作业费用最小的各种设备数量的最佳配比,达到码头的现有设备下的最大作业能力。这样码头就可

5、以根据最优的配比对码头进行优化。关键词:集装箱码头;作业设备;优化仿真英文摘要, .; ,. ., .谢 , ., ., ., , ,. ,.,.英文摘要, , , ;,.:; ;目 录目 录第章绪论?.研究背景和意义.问题的提出.论文研究的意义?.国内外研究现状综述?.国内研究现状综述.国外研究现状综述.文献综述总结.本文研究的技术路线?第章集装箱码头作业系统概述?.集装箱码头发展现状?.集装箱码头作业概况?.集装箱码头作业的系统组成?第章集装箱码头作业系统分析.集装箱码头作业流程?.集装箱码头进口作业流程?.集装箱码头出口业务流程.集装箱码头作业特点?.集装箱码头生产作业原则.集装箱码头堆

6、场作业原则?.集装箱码头生产调度优化原则.集装箱码头机械安排原则?.第章集装箱码头作业协调优化模型的构建.集装码头作业系统影响因素指标.集装箱码头作业协调优化目标。.集装箱码头关键作业设备优化模型的构建?.假设条件?.数学模型的构建.集装箱码头关键作业设备优化模型的求解?.遗传算法原理?目 录.遗传算法求解?.第章基于的集装箱码头作业系统仿真?。. 仿真软件的概述?。.中建模与仿真步骤第章结论与展望?。.结论?.不足与展望参考文献.附录程序致 谢?集装箱码头关键作业设备配置优化仿真研究第章绪论.研究背景和意义.问题的提出当今,随着现代高新技术在集装箱码头中的大量应用,集装箱码头的装卸生产系统越

7、来越向大型化、高速化、自动化、数字化、信息化的方向发展,集装箱码头的规模逐渐扩大,吞吐量也与日俱增,客户和管理者都对码头的作业效率提出更高的要求。因此,一方面为了避免设备资源的浪费,需要合理规划新建码头和在建码头,另一方面需要不断地提高集装箱码头的作业能力,提高码头的效率。所谓合理规划就是指合理配置码头内的资源设施和装卸设备数量,设备过多或过少,这都会直接影响码头的成本和码头的作业状况。所以合理的设备配比能够给码头带来一定的经济效益。要提高集装箱码头系统的作业能力。研究集装箱码头的协调调度来优化码头的资源配置将对提高集装箱码头物流系统整体作业能力有着十分重大的意义,集装箱码头通过提高系统的作业

8、能力,减少作业时间和作业成本,提高服务质量,吸引更多的客户,将在一定程度上促进集装箱码头的发展。集装箱码头的作业系统是一个离散的、随机的物流作业系统,不仅受到系统内部各要素的影响,而且还受到外部因素的影响,比如天气、特殊事件的发生都会对码头的作业产生一定的影响。因为码头各因素不是孤立存在的,所以只有各个系统有机的协作,按照最优的配比才能使码头达到最优的作业能力,码头系统遵循着“木桶原则,木桶的最大盛水能力不取决于最长一块木板的高度,而是取决于最短一块木板的高度,所以本文需要找到码头这个木桶中最短一块木板,并对其进行优化,实现码头的最优作业能力。正因为集装箱码头的重要作用,各码头之间的竞争也日益

9、激烈,所以出现了一些码头盲目地扩大建设,购买各种设备增加了码头的作业成本,不仅没有有效地提高码头的作业能力,而且因为没有根据配比却购置设备,造成了各种设备资源的闲置,没有很好地实现码头资源的优化配置,所以有必要对集装箱码头的关键作业设备资源优化配置进行深入研究。第章绪论集装箱码头的作业流程主要包括进口和出口两部分,主要就是针对集装箱船舶装卸和搬运的作业,那么衡量码头的作业能力主要是依据在业务量一定的条件下,码头单位时间的成本。也就是单位时间单位成本下码头能够处理的业务量最大即为码头的最优作业能力。本文就是基于这样一个思路建立了集装箱码头作业协调优化模型。鉴于集装箱码头作业系统是一个较大和复杂的

10、作业系统,存在很多随机因素,集装箱船舶到码头的时间是随机性的;泊位、装卸和堆取设备、堆场和职员的状况随时间变化而不同;船舶作业和码头作业受到随机因素天气变化的影响;船舶和货源构成情况以及客户对服务的要求也不是一成不变的;那么整个集装箱码头作业系统效率与各子系统之间的相互协调的程度密切相关,只是过于关注单个子系统效率的高低,都未必会提高整个系统的效率。这些因素决定了通过建立确定性的数学模型求解很难精确地集装箱码头的作业能力,而仿真模拟技术是解决这种复杂而且多个随机因素相关联的系统问题很好的办法,所以本文根据集装箱码头实际情况,建立数学模型,运用遗传算法进行求解,并运用仿真技术对数学模型求得的解进

11、行验证,使运行的结果更具实践的指导意义。.论文研究的意义当今随着集装箱运输高速的发展,集装箱码头也出现了各种问题。一些码头为了提高码头的竞争力,盲目地增加设备、扩大规模、重复建设,增加码头的成本不说,而且并没有在实际的作业中提高码头的作业能力。所以码头不应该盲目地建设,而是应该在理论的指导下根据实际来进行码头的规划设计。针对码头出现的这类问题,本文通过对把集装箱码头作为一个物流系统进行研究,研究集装箱码头的作业能力,对集装箱码头中各种作业设备的配置进行分析,来衡量码头的作业能力,以期找到一个码头作业费用最小的各种设备数量的最佳配比,达到码头的现有最优作业能力;给码头带来最大的经济效益,这样能够

12、提高码头的竞争力,在激烈的竞争中立于不败之地。本文研究主要有以下两方面的意义:集装箱码头物流系统规划问题的研究意义在集装箱码头吞吐量的快速增长的今天,如何对码头物流系统进行更加合理集装箱码头关键作业设备配置优化仿真研究有效的规划与设计,以最大限度地发挥其作业能力,提高码头系统的服务水平,是港口建设和发展的关键问题。所以本文通过研究集装箱码头关键作业设备的优化配置,找出码头关键设备的配比,使码头在最小成本下,实现最优的码头作业能力,避免了资金、人力和时间的浪费,提高了码头的服务水平,增强自身的竞争力,总的来说,本文的研究对于集装箱码头物流系统规划具有理论指导以及实际的可操作意义。集装箱码头物流系

13、统作业调度问题的研究意义集装箱的作业是多式联运中的一个节点作业,这样对于集装箱码头作业能力的研究,将会对于整个多式联运的系统带来利益。集装箱码头作为供应链上的一个节点,研究出集装箱码头最优作业能力,将会在一定程度上提高整个供应链的作业能力,比如说,提高了码头的作业能力,就会使货物在码头作业的时间减少,这样就会减少整个供应链的时间,减少了供应链的时间成本;再者,由于多式联运需要兼顾三方运输,这就容易造成设施和设备的利用率不均衡、排队等待严重以及三方的运输作业效率差距大等问题,所以对码头作业能力问题的研究是非常必要的,这样管理人员可以对现有的集装箱码头系统进行分析,找出系统的“瓶颈所在,为管理决策

14、提供依据,从而提高集装箱码头的整体作业能力。.国内外研究现状综述.国内研究现状综述年北方交通大学的纪效鸿研究铁路货场的作业能力,分析了决定货场作业能力大小的因素,同时考虑了与此长度相适应的货位需要数及其使用情况,经分析、归纳、推理,最后求出了涵盖以上两种能力设计时所有应该包含各种因素的综合计算公式,对于确定和查找我国铁路货场作业能力具有实际的指导意义【】。年鲁子爱把港口系统看作一个随机服务系统,运用了计算机仿真模拟技术模拟了港口营运状况。在这个研究中,文献涉及到船舶停泊问题是建立在“先到先服务的前提下,再考虑其他一些约束条件来进行泊位分配计划,然后根据船舶在港的停泊时间最短为最优、泊位的利用率

15、最高为最优、泊位作业成本最少第章绪论为最优等因素对各个方案进行评价分析,最终选取最优的方案,能够实现在停泊时间、利用率、作业成本上达到一个最优的组合阴。年杨静蕾通过对上海港外高桥集装箱码头的分析,构建了一个包括泊位、岸桥、场桥、集卡的动态多级排队网络,分析了码头作业的流程,运用仿真技术来模拟集装箱码头装卸作业,通过对装卸系统输出指标的分析,得出了外高桥集装箱码头的最优的装卸设备的数量【】。年汪锋通过仿真技术对在特定的船舶到港模式以及一定的到港船舶分布情形下,确定新建港口的规模;并且研究在泊位数一定的情况下,寻求码头机械设备的合理配备;以及研究了在不同的船舶到港模式下,集装箱码头岸桥作业的合理的

16、调度【】。年张婕姝采用离散仿真技术分析了集装箱码头生产调度仿真系统的特点、船舶到港后的作业流程与各个作业过程的相互关联以及构建数学模型的原理,通过数学模型的主要输入参数和输出参数,通过数学模型来测试符合企业实际运行情况并通过案例进行了实例分析【】。年周强根据离散事件动态系统理论,建立了集装箱码头物流系统的装卸流程模型和道路交通模型。通过两个模型能够对计划建设中的或建好已经使用的集装箱码头的生产能力进行分析和评价,找出集装箱码头作业的瓶颈,以此提出改进的建议,优化集装箱码头的物流系统。现在两个模型已应用于多个集装箱码头中,并起到了实际的指导意义【】。年王志敏、刘先锋、陈韬教授就叉车的作业能力进行

17、研究,依据叉车的作业规范,提出了叉车作业量的测算方法,设定了叉车平均作业速度,并且在研究的过程中对于叉车的生产率计算法进行了改进,对于研究叉车的作业能力具有指导意义【】。年蔡芸研究集装箱码头布局规划的问题,运用计算机仿真优化技术分析了某集装箱码头前沿泊位的数量,岸桥陆侧轨外侧作业通道的数量,岸桥及集卡配置的数量这些指标对集装箱码头作业过程及集装箱码头通过能力的影响。根据集装箱码头关键作业设备配置优化仿真研究码头的实际情况建立评价指标体系,运用遗传算法和系统仿真优化方法,求得了使码头通过能力最大的各种配比数量【引。年蹇令香,李东兵针鉴于第三方物流企业采用高科技技术和设备的速度不断加快,所以在港口

18、扩建投入的过程中,成本的有效控制也就成为了竞争的重要因素。研究如何控制第三方物流企业的成本,控制的重点主要是对于作业能力的控制,确定企业未来最有的成本作业能力【。年计三有运用循环网络模拟方法将排队论以及计算机仿真模拟方法,模拟了港口的实际营运过程,得出港口前沿泊位、仓库等的现有利用状况;又对具体的装卸过程进行模拟,得出最有的装卸调度方梨】。年陈汉宝、刘针基于链,阐述和分析了港口油船的停泊作业过程。针对不同等级船舶与泊位,通过不同的过程和按照符合港口实际优先级的划分,提出了适合港口作业的数学模型。通过求解,得出港口作业效率和泊位数对于码头作业能力提高的重要影响;并且通过对特征参数的分析,提出适合

19、港口经营的的合理化建议【】。.国外研究现状综述对于集装箱码头设备资源配置的问题,建立了集装箱装卸作业混合整数规划模型,运用软件包对模型进行求解,.目标函数是使总的作业时间最小,求得最有的设备配比,实现总的作业时间最小】。等研究了意大利某集装箱码头的资源分配问题,运用混合整数规划的方法,研究在岸桥和场桥数量有限情况下,怎样合理地安排这些设备为多条船舶服务,总的目标函数是使得码头的净利润最大,并通过仿真模拟验证方法的正确性。由于集装箱码头是一个复杂的系统,所以作者对于水平运输的费用考虑的不到位,这也证明了运用运筹的方法对与码头这样一个复杂的系统求解,只能求出局部的最优解,对于整个码头作业的研究还有

20、待于进一步的研究【引。希腊的 .等针对码头实际操作中由于设备数量的不匹配进而导致码头交通堵塞和作业延迟的情况,建立了仿真模型。运用这样一个模型来对码头的堆场设计、设备数量、集卡的路线及码头的作业流程进行分析和评价【。第章绪论美国的运用启发式算法研究集装箱码头车辆调度问题。文献考虑了一个集装箱码头为多艘集装箱船舶服务的情况,并且每条集装箱船可由多个岸桥进行装卸作业。运用仿真主要研究的问题是:如何确定集装箱堆存的位置、如何安排集装箱的运输车辆、如何分配装卸设备进行集装箱货物的装卸作业。仿真的目标函数是使得船舶的装卸时间最。等研究了船舶到港的密度对于集装箱码头的通过能力的影响,运用仿真分析了不同船舶

21、密度下的集装箱码头泊位的通过能力【。.文献综述总结综上所述,从国内外的研究中可以看出集装箱码头作业系统是一个系统内各要素相互影响、相互制约的有机整体,各个要素的有效运作才能带来整个作业系统的优化。目前的文献大多数主要是针对码头作业中的各个环节进行单独的或是两个环节协作的进行研究。例如码头的装卸作业.、各个运营环节码头平面布置的整体研究;涉及装卸桥、水平搬运机械、堆场、道口的各环节运营问题的整体研究;瓶颈问题的处理等。在已经投入运营的港口进行的整体研究包括:配机比例;整体最优的优化方法等集卡的路径选择、集卡的数量配备、泊位通过能力的研究、堆场位置的研究、集卡与装卸设备的配比等等。都没有对集装箱码

22、头整个作业流程进行优化。本文针对这个问题,欲求把码头中的泊位、装卸设备、水平运输等各个要素作为一个系统来进行研究。集装箱码头是一个复杂的、动态的、随机的作业系统,装卸作业、搬运作业、仓储作业、人员作业等每一部分的作业都互相影响,其中一部分作业都会影响到整个系统的作业,而每个作业又要考虑它的到达时间、装卸时间、准备时间、等待时间、闲置时间、作业的顺序、人员的工作效率还有天气等特殊状况的影响、所以很难找到一个准确的数学解析式直接解决现存的各种问题,所以很多文献运用仿真模拟技术去研究码头系统的问题,本文也是借鉴前人,采用仿真的方法去研究集装箱码头的作业能力。再者,综合国内外研究动态可以发现,国内运用

23、仿真模拟来研究集装箱码头问题无论是广度还是深度都存在着一定的差距,尤其是集装箱码头关键作业设备配置优化仿真研究在一些较复杂的集装箱码头模型的开发工作中应用的很少,主要是因为没有意识到仿真模拟技术在集装箱码头系统营运管理中的重要作用。.本文研究的技术路线本文主要研究集装箱码头的作业能力,第一章主要阐述了论文研究的背景和意义以及国内外相关研究综述。第二章介绍了集装箱码头的发展现状、作业的概况以及码头作业的系统组成。第三章介绍了集装箱码头的作业流程、集装箱码头作业的特点以及集装箱码头生产调度的原则。第四章根据码头作业的影响因素以及码头的实际作业情况建立集装箱码头作业协调优化模型,并利用遗传算法进行求

24、解以期找到一个码头作业费用最小的各种设备数量的最佳配比。第五章通过仿真来对用数学模型求得的关键作业设备的配比进行验证,获得适合码头实际操作的关键设备的最优配比,实现码头的做大作业能力。第六章主要阐述了论文的主要成果以及不足之处。图.研究流程图删: 蚴代.第章集装箱码头作业系统概述第章集装箱码头作业系统概述.集装箱码头发展现状近年来,我国集装箱运输发展的越来越快,集装箱码头的吞吐量增长速度很快,上海港、青岛港、厦门港等集装箱枢纽港集装箱吞吐量占国内总量的.%,是集装箱码头建设的重中之重。年来我国在集装箱码头建设方面己经积累了大量的经验,在这之中可以学到很多;但是由于集装箱运输的高速发展,同时也出

25、现了许多新的问题有待于去解决。在年代初,我国一个全集装箱泊位的设计通过能力是万,而如今国内上海港、盐田港一些泊位的通过能力已经达到万左右。集装箱泊位已经向大型化和高效率的方向发展。这是因为集装箱船舶大型化的必然结果,所以集装箱码头为了适应时代的发展,积极地在码头的基础设施、码头装卸机械和营运方式、信息管理系统、航运保障系统以及码头集疏运方式等方面进行优化,以期为码头带来巨大的推动力。现如今,各个码头面临着新的机遇和挑战,如何在新的环境中取得胜利是每个码头经营者必须思考的问题。在新的环境下,各个集装箱码头为了适应集装箱运输快速增长的需要,加大投资的力度,扩大码头的规模,新建和改造了一批集装箱专业

26、化码头成了大家竞相效仿的方法,同时,积极采取各种措施改善码头的服务水平、更新设备、引进先进的技术和人才提高管理水平等,努力提高码头的作业能力,这样以来在一定程度上环节了集装箱码头不足的矛盾,但是也在建设改造的过程中出现了新的问题。由于集装箱码头设计和建造年代不同,集装箱码头设计的能力有很大的不同,之前建造的集装箱码头能力普遍较低,但是近期建造的码头引进的硬件设备己接近或达到国际水平,这样现在的集装箱码头的作业能力要高于早起建造的码头。早起建造的码头的设计能力已经不在适合去衡量现代集装箱码头的作业能力的尺度,然而在集装箱码头的积极建造中,需要一定的标准作为尺度去衡量集装箱码头,使新建的集装箱码头

27、不但适应市场发展的需求,而且又不会造成重复建设、集装箱码头关键作业设备配置优化仿真研究浪费资源,因此集装箱码头作业能力问题对于企业和政府来说都是一个重要的问题。那么集装箱码头作为一个系统,系统中各个要素之间相互联系和影响制约着码头的作业能力,所以如何能够在原有的码头系统上进行优化,使得码头达到一个最优的作业能力是集装箱码头管理者最关心的问题之一。随着现代物流的不断发展,集装箱码头管理者越来越意识到提高码头的作业效率对码头的发展的重要性。集装箱码头作业效率的高低不仅影响到了码头本身的竞争水平,还会影响到以集装箱码头为结点的整个运输链的效率。同时在国际航运市场不断发展的今天,集装箱的运输量迅猛增加

28、,为了满足船公司对集装箱码头高质量服务水平的要求以及适应不断增长的集装箱运输量集装箱码头的管理者纷纷采取不同的应对措施努力提高码头的作业能力。其中,最直接途径就是购置或更新各种集装箱码头的设施和设备。然而,因为集装箱码头的设施设备都很昂贵,这样会增加码头的成本,总体上降低码头的经济效益。所以集装箱码头不能够通过无限制购进设备来满足运输量需求和码头服务水平的要求。这就要求集装箱码头通过对现有关键设备泊位、岸桥、场桥、集卡等进行合理配置来提高集装箱码头的作业能力。因此,在集装箱码头进行规划和设计之中,需要采取行之有效措施来提高码头作业能力显得极为重要,本文主要是通过对码头关键设备泊位、场桥、岸桥、

29、集卡等合理配置的研究,以期提高集装箱码头的作业能力。.集装箱码头作业概况集装箱码头就是专门供集装箱船停靠,进行集装箱装卸、搬运、仓储作业的场所。其中各部分作业活动紧密协作,来完成集装箱码头的作业。集装箱码头作为集装箱运输过程中水路运输、陆路运输的连接点,也是集装箱多式联运的枢纽。集装箱码头一般设有泊位、集装箱堆场、控制室、检查口、仓库、集装箱专用机械和其他专用设施以及配备相应的人员。集装箱码头的作业能力是指集装箱码头在一定投入码头设施、人员、资金投入等的作业过程所获得的产出量吞吐量。因为集装箱码头主要的作业就是集装第章集装箱码头作业系统概述箱的装卸、搬运和仓储,所以集装箱码头作业能力取决于码头

30、的集装箱专用设施、设备、人员的工作能力和工作效率,以及码头作业的调度的衔接性,并且与很多因素有关。这些因素包括码头管理者在一定程度上可控和不可控的内部因素,如码头设备配置和平面布局、设备的利用率、工作人员的效率等;码头管理者难以控制的外部因素,如码头吞吐量、客户喜好、进出口集装箱的比例、停靠码头的船舶的船型、船舶停靠泊位的时间、密度、天气、特殊事件的发生、多式联运和陆路运输系统的配套能力等。这些因素都会在一定程度上影响集装箱码头的作业能力。集装箱码头的作业能力是指把码头的作业作为一个系统的作业进行研究,在一定的时期内系统中的装卸、搬运、泊位、仓储、人员五大方面的系统作业能力的综合。根据码头的吞

31、吐量,对码头的作业能力进行评价,找到一个科学合理的港口设备、人力、泊位和运输车辆的最佳组合,能够发挥码头的最佳效率。本文是把集装箱码头作为一个系统,研究码头整个运作系统的作业能力。装卸作业能力:是指船舶在泊位进行装卸货物以及货物在堆场装卸集装箱的能力,单位是/分钟。搬运作业能力:是指搬运工具单位时间的运输量。是指车辆把集装箱从泊位运到堆场以及把在堆场存放的集装箱运输到泊位的车辆的运输能力。泊位作业能力:是指泊位的通过能力能力,单位是/分钟。仓储作业能力:码头堆场存储集装箱的能力。人员作业能力:是指在港工作人员工作能力。合理组织集装箱码头生产,是实现生产作业的连续性、协调性、均衡性和经济性的重要

32、保证。科学的生产作业计划是完成和超额完成装卸生产任务提高作业效率的必要前提,不断加强管理,建立完善一整套比较系统的行之有效的管理制度和标准,是保证生产作业全过程的统一性、协调性的关键。同时采用先进的管理方法和手段,是规范管理的有效途径。本文中主要考虑装卸、搬运、以及泊位构成码头系统主要作业设备的作业能力,通过求解各部分的最优配比,实现码头集装箱码头关键作业设备配置优化仿真研究的最优的作业能力。.集装箱码头作业的系统组成集装箱码头主要是为了完成集装箱的装卸、搬运、保管和拆装箱作业等作业,这就需要码头具有相应作业的基础设施和装卸设备。集装箱码头主要由硬件设施和装卸搬运设备构成的。集装箱码头通常应具

33、备泊位、码头前沿、集装箱堆场、货运站、控制室、检查口、维修车间等主要设施。集装箱装卸搬运设备主要有:岸桥、场桥、集卡、叉车、正面吊、集装箱拖挂车等。集装箱码头的基础设施主要有:泊位、场桥、集装箱堆场、集卡、岸桥。下面主要是介绍集装箱码头系统关键设备的作业。泊位作业:泊位是码头内为了进行装卸作业,供集装箱船停泊靠岸,并有一定长度岸壁线的地方。根据所要停靠的集装箱船的主要技术参数而定泊位的岸壁线长度。一般的泊位岸壁线的有效长度一般为停靠集装箱船长度的.倍。集装箱船到码头后,进入锚地等待靠泊,若有空闲泊位,进入泊位,岸桥进入工作状态,由岸桥开始对该船进行装卸作业,而岸桥的状态转变直接激发内部集卡转入

34、工作状态,触发整个系统的作业运转,当所有装卸任务全部完成后,船舶离港。场桥作业:场桥在集装箱码头堆场用于集装箱装卸和堆码作业的机械。按行走方式的不同,可以分为轮胎式龙门起重机和轨道式龙门起重机两种。场桥的作业分为进口作业和出口作业。进口作业中集卡把集装箱从泊位运到堆场后,场桥把集装箱货物卸下来,并堆存到堆场的指定箱区;出口作业中场桥把堆在堆场的集装箱货物装到集卡上,完成装运的作业过程。集卡作业:集卡机动灵活、通用性好、造价低廉,但作业时回转半径大、堆场面积利用率低。集卡主要是用于集装箱码头水平运输的工具,首先经过在岸桥队列中的等待和排队,接受岸桥的装卸作业后,驶向目的的箱区,再经过场桥队列中的

35、排队,接受场桥装卸作业,再驶回码头前沿岸桥处等待下一轮作业,如此反复直至全部任务完成。第章集装箱码头作业系统概述岸桥作业,也叫桥吊或装卸桥,是集装箱码头拥有的最大型的、价值最昂贵的装卸机械。是码头装卸设备中非常重要的设备,在泊位边负责给集装箱船。装卸货物。岸桥卸船作业过程主要包括以下几个步骤:集装箱船挂靠码头后,将岸桥移至指定的作业位置;根据装卸的顺序,将岸桥的吊具移至船上待卸箱的正上方,放下吊具;吊具上的扭锁装置将集装箱锁定后,吊起船上的集装箱;小车悬臂向陆侧方向移动,将集装箱直接吊至码头前沿等待着的集卡上;松开扭锁装置,集装箱卸在了等待的集卡上,吊具起升,悬臂向侧方向移动,进入下一作业。岸

36、桥装船作业过程主要包括以下几个步骤:从堆场运输货物的集卡到达泊位后,岸桥放下吊具,把集装箱吊起;将吊具移至船上待放箱的指定位置的正上方,放下吊具,吊具上的扭锁装置将集装箱锁定后,吊起集卡上的集装箱;松开扭锁装置,吊具与集装箱分离,吊具起升,悬臂向侧方向移动,进入下一作业。作为一个复杂的系统,集装箱码头的作业主要包括:泊位作业,装卸作业,水平运输作业、堆场作业、人力作业等等,本文主要研究针对码头关键设备的作业进行研究。主要有:泊位作业、装卸作业以及水平运输作业。集装箱码头关键作业设备配置优化仿真研究第章集装箱码头作业系统分析.集装箱码头作业流程集装箱码头就是专门供集装箱船停靠,进行集装箱装卸、搬

37、运、仓储作业的场所。其中各部分作业活动紧密协作,来完成集装箱码头的作业。集装箱码头挂靠码头的大致流程如下:首先船公司或船代把船舶月度计划等资料发给集装箱码头方,便于码头根据资料进行码头月度计划的指定,为进口装、卸船作业进行准备工作。船舶月度计划主要包括船舶预计到达时间、船舶预计离开时间、装卸集装箱的数量等。对于定期班轮船,一般的集装箱码头要求船公司或其代理在船舶到达码头前小时,向集装箱码头提供船舶的近期计划,其内容主要包括船舶预计到达码头的时间、离开码头的时间、进口的舱单、船图、订舱清单、集装箱清单、预靠泊位、危险货物的清单、集装箱残损单等等,码头综合这些资料再根据码头的实际情况来进行码头近期

38、生产计划的作业。近期生产计划需要将装卸任务分配到具体的作业泊位,但是它依然受到一些随机因素的影响。昼夜生产计划是按照近期生产计划,结合码头的实际情况,对昼夜小时连续不断的码头生产作业进行具体安排和部署。在这之中不仅需要对车船的装卸顺序、作业地点、操作方法作明确规定,而且需要对每艘船、每辆车的作业方法、使用机械设备、劳动力配备、开/完工时间等也做出具体的规定。集装箱码头的作业主要包括:集装箱码头进口作业和集装箱码头出口作业。.集装箱码头进口作业流程进口卸箱准备。集装箱码头的调度在集装箱船舶抵达码头之前,依据船代所给的集装箱清单、货运舱单、船舶积载图等相关资料,做好集装箱船舶挂靠的泊位、编制卸箱的

39、作业计划、堆场计划以及交货计划的安排,按要求填写卸船顺序表,根据客户需求确定交接的方式,考虑集装箱货物是继续运输还是直接交给收货人。第章集装箱码头作业系统分析集装箱船卸箱进场。在集装箱船到达挂靠泊位后,码头调度组织场桥进行卸船,集卡等待运输,以及组织堆场理货、外轮理货等有关生产、工作人员,按照卸船顺序表进行船舶的卸箱作业。堆场堆码。集装箱货物由集卡运输到集装箱堆场,堆场理货员依据卸船顺序表和堆场计划,指挥场桥将集装箱从集卡上卸下,并且将其堆码到堆场指定的箱位。堆场整箱货运交箱。集装箱货物堆存在堆场,当收货人来提箱时,凭借船公司或其货代签发的提货单和相应的海关放行单证内贸不需要,办理集装箱货物提

40、箱的手续。双方在交接过程中检查集装箱外表和铅封,并且做好交接记录,在检查无误后,在设备交接单上签字后,交接工作完毕。堆场理货开具出门证。在交接工作完毕后,收货人或代理人凭借出场证明通过检查桥后方可离开码头。如果收货人没有按时到码头进行提箱,码头会及时地向货主发出催提箱通知,如果超过规定的期限,码头方有权力按照相关规定给与转栈或拍卖。进口流程图如.所示:集装箱码头关键作业设备配置优化仿真研究图.进口作业流程. .集装箱码头出口业务流程集装箱货物出口装船准备。集装箱码头根据船代提供的舱单等相关运输资料,以及堆场出口区域的积载状况,进行编制适合出口装船的堆场积载计划的作业在特殊的情况下,为了保证出口

41、装船作业的顺利进行,集装箱码头堆场可以提前进行清场的作业。发放空箱。集装箱码头依据船公司的用箱计划以及集装箱码头空箱堆存状况,准备发放空箱的工作计划。当接受用箱人提取空箱的申请后,即可向用箱人发放空箱的作业。在整箱货运中,大多由发货人来提取空箱;而在拼箱货运中,大多由货运站来提取空箱。第章集装箱码头作业系统分析集装箱码头收箱。集装箱码头按照出口集装箱船舶的船期、运载集装箱的数量,来限定出口集装箱码头截载的期限。当出口集装箱发货时间确定以后,发货人或其代理需要在规定期限内将集装箱货物运送到码头,在码头检查桥口凭借着海关放行的场站收据、设备交接单进行交接手续,并且根据集装箱受载的先后顺序运至集装箱

42、码头堆场出口区域的指定堆放的箱区卸箱之后等待场桥把集装箱装到运输的集卡车上。船舶代理需要向集装箱码头提供的货运的舱单、场站收据,绘制船舶配载图等相关资料,之后集装箱码头调度根据相关资料,并且按照堆场的场位图,经船方确认后,填写装船顺序表,组织装船的相关的机械进行准备,岸桥运行到泊位指定的区域,待集卡把货物运送到岸桥装船的指定区域,岸桥进行装船的作业。出口流程图如.所示:.船舶近期计划.船舶靠泊计划上 .船舶靠泊确认.船舶机械安排.船舶作业控制室.装船结束确认.船舶离港确认.船舶离港报告上 .场地发箱确认.集卡托运.装船箱确认.岸桥装船.出口流程图. 集装箱码头关键作业设备配置优化仿真研究从码头

43、的作业流程中可以看出,集装箱码头作业包括制定一系列的作业计划和决策,这些决策和作业都是相互影响和制约的。例如集装箱堆存的位置会影响到场桥的数量以及集卡在堆场中的运行路程,从而影响到岸桥的作业效率。而所有的这些决策又与船舶所分配的泊位有关系,所以要建立在系统上对码头进行优化和配置。.集装箱码头作业特点集装箱码头的主要是装卸单一并且有一定标准和几何形状的集装箱货物,集装箱码头的服务对象主要是从事集装箱班轮运输的船公司。码头的作业主要通过计算机系统进行控制,码头内的作业主要采用大规模的机械进行作业,按照预先知道的船期要求进行装卸集装箱货物,并根据具体箱号、堆场堆存的具体位置进行堆存作业、集装箱码头的

44、作业,比传统的件杂货码头作业更为规范,除了全天候的装卸外,集装箱货物而言具有安全、准时的装卸作业,更加优质的服务以及更加高效的装卸效率。因此,装箱码头作业的特点主要有:货物种类就是单一的集装箱货物、由于主要是针对集装箱的作业,所以作业的形式规范而有序性强、码头内主要运用计算机进行管理、对于服务的要求比较高、码头的机械化程度更高。由上可见由于集装箱码头的装卸作业使用的是装卸搬运的机械,所以需要遵循规范的操作工艺和流程,有效地完成装卸作业。集装箱码头的作业主要以集装箱的装卸、搬运、储存为主要业务的生产作业。集装箱码头作业的特点主要体现在以下几个方面:集装箱码头作业的产品的特殊性。集装箱码头作业的产

45、品是具有一定规格的集装箱,而在集装箱码头的作业构成了交通运输的一个部分,由此可以认为集装箱码头作业属于广义的物质生产部门。然而它的产品却有别于一般的工业企业的产出品,它不是产出物质形态的实体,而是码头使货物由一种运输工具移到另一种运输工具或者在运输工具与堆场之间的转移,实现空间位移的这样的一种服务。这种特殊的“产品仅仅是通过集装箱码头的作业而提供的一种服务,在“产品生产过程的中就被消费了。第章集装箱码头作业系统分析集装箱码头作业生产的不平衡性。集装箱码头作业的服务对象是装载货物的集装箱船舶。由于集装箱船舶到达码头的的密度和类型,到达的集装箱货物的数量、品种和流向等这些外部不可控的随机性因素,同

46、时,集装箱码头内部的各种作业本身的规律性又受到多种可控和不可控的内部因素的影响。因此,各种内部和外部的随机因素共同导致了集装箱码头作业生产的不平衡性。集装箱码头作业生产的连续性。集装箱码头的作业通常采用昼夜小时连续作业的方式。首先,码头方要协调各个作业组织,对挂靠泊位的船舶进行及时的作业,减少船舶在码头的停留时间,提高码头设备设施的利用率,以增加码头的作业能力;其次通过集装箱码头的货物,其目的不是滞留在码头,提高码头的作业效率,使货物尽早地完成作业,早日投入市场给货主带来预期的经济效益。所以从社会的宏观效益出发,码头应该对随时停靠码头的船舶、车辆及时、连续的作业,减少船舶在码头的停留时间。集装

47、箱码头作业组织的协作性。由于集装箱码头是多种运输方式的汇聚点,也是多式联运中的一个重要组成部分,在其中有许多的企业和管理机构参与。从外部来说,集装箱码头不但要与集疏运部门、船东、货主进行密切的联系,而且要与海关、商检、检疫、引航、船舶供应、港监等等这些部门相互协调好;从内部来说,集装箱码头要协调好装卸设施、堆场、调度等部门及人员的作业,使码头这个有机的整体有效地运转。由此可以看出集装箱码的生产作业是一个涉及到多部门、多环节、多工种内外相互协作的作业过程,具有明显的作业组织协作性。集装箱码头作业对货物运输信息的重视。集装箱码头作为海运的枢纽:集装箱货物位移的集散地,由物质流动而带来的信息流将会聚

48、集在集装箱码头。通过有效信息的引导,集装箱码头的作业能够有效地使货物有序地实现位移。所以,集装箱码头生产作业对与在运输过程中所产生的信息流加大了重视的力度。只有保证集装箱码头生产作业信息流的通畅,才能确保码头生产作业的顺利有效地进行,保证对挂靠码头的集装箱船进行高效的作业,减少作业时间,增加客户的满集装箱码头关键作业设备配置优化仿真研究意度。由于集装箱码头的生产作业具有上述特点,使得码头的生产经营变的错综复杂,这就需要建立集装箱码头作业能力的评价方法,来对集装箱码头作业系统进行优化,是这个错综复杂的系统能够有效地运转,码头的生产作业顺利地进行,完成码头的作业,实现码头的作业能力,增加客户满意度

49、,增强码头的竞争力。.集装箱码头生产作业原则.集装箱码头堆场作业原则集装箱码头堆场管理是码头作业的一个重要环节,场桥装卸速度的提高很程度上取决于集装箱码头堆场箱区、箱位安排的合理性。合理地安排箱区和箱位不仅减少岸桥等箱的时间,提高岸桥的装卸效率,而且还能够提高码头堆场的利用率、进而提高码头的作业能力,降低码头的作业成本,实现码头的成本价值。在堆场的作业中需要遵守一定的规则来保证集装箱堆放的高效和安全。集装箱堆存区主要分为:重箱区和空箱区,在堆存的作业中,坚持不将空箱堆到设定的重箱堆存区,将重箱区堆到设定的空箱堆存的原则。集装箱码头堆场不同的箱区又可以分为:出口集装箱优先区和进口集装箱箱优先区,

50、要坚持出口集装箱优先区先放置出口集装箱,只有当出口集装箱优先区不够放置出口集装箱并且进口集装箱优先区还有未被计划的箱位的时候,出口集装箱才可以放置在进口集装箱箱优先区的原则,进口集装箱的情况也一样。在进出口集装箱箱堆场计划时,坚持优先选用最靠近相应船舶所属船公司航线船舶习惯使用泊位的堆存区堆存集装箱的原则。集装箱堆场整理作业坚持以堆存区上的列为单位进行作业的原则,在实际作业中,即使在同一艘船舶装载的进口或出口的集装箱货物,如果不在同一堆存区的同一列上,也不能够对其进行整理作业。集装箱堆场整理的条件:当同一船舶的集装箱货物占用了多列同一堆存区,列上还没有放置箱的空层上均没有作堆存箱的计划,这时要

51、坚持将堆存箱较第章集装箱码头作业系统分析少的一些列上的集装箱并到堆存箱较多但还没有堆满的其他列上的原则,这样就能够减少该集装箱堆存区占用的列数,优化资源配置,增加集装箱堆场的利用率。.集装箱码头生产调度优化原则在集装箱码头的生产作业过程中,大部分的码头都遵守这些原则,这些原则是码头迅速、经济、高效并且高质量地完成码头挂靠的集装箱船舶的作业的前提条件。主要的原则有:挂靠集装箱码头船舶作业的次序安排原则。当到集装箱码头船舶的频度大于船舶作业服务的频度时,将会发生船舶在锚地等待作业的现象。如果这种情况发生时,码头的作业就面临着如何选择船舶作业的先后次序这样的问题。鉴于集装箱码头生产作业的特点,以及在实践操作中遵循的一般规则,可以适用于解决挂靠码头的船舶作业次序选择的一般原则:先到先服务原则、泊位适应原则、时效性货物优先原则、重点物资运输优先原则、计划内运输优先原则、外贸货物及远洋船舶优先原则、支付速遣货物优先原则。而且根据码头长期经营的经验总结出各原则之间存在的优先考虑的次序:泊位适应原则时效性货物优先原则重点物资运输优先原则计划内运输优先原则支付速遣货物优先原贸货物及远洋船舶优先原则先到先服务原则。缩短船舶在码头总停留时间原则。集装箱码头在对船舶进行服务时,并不是单单追求某一艘船舶的服务效率,而是应该追求在一段时间内船舶在码头的总的停留时间最小。由于码头所拥有的泊位往往适