《基于ED软件的物流园区仿真及优化研究》6800字

基于ED软件的物流园区仿真及优化研究摘要近几年，高时效性货物运输需求的急剧增加，带动了航空货运的发展，同时也挖掘了航空物流服务的潜力空间，航空物流园区作为机场货物处理以及增值服务的操作平台，在促进机场货运枢纽形成、航空货物供应链体系完善、航空货运业务升级等方面起到了越来越重要的作用。但是，我国航空物流园区的规划建设还处在起步阶段，目前已建成的航空物流园区由于前期缺乏理论支撑与实践指导，导致了在后期运营中出现了功能区布局模糊、用地界限错乱、规模过大等众多问题。本文以T航空物流园区为研究对象，在阅读相关文献及实地调研的基础上，对T航空物流园区的运行状态进行了系统化梳理，发现T航空物流园区存在功能区划分设置不合理、功能区用地面积不合理、功能区位置布局不合理等问题。以问题为导向，明确T航空物流园区功能区布局优化思路。采用改进SLP方法，建立起T航空物流园区功能区布局优化的栅格模型，在此基础上，合理选用遗传算法对数学模型进行设计求解，得到了T航空物流园区功能区布局三种初始优化方案。进一步，利用ED软件对三种初始优化布局方案建模，运行模型并对仿真数据进行整理分析，筛选出T航空物流园区功能区布局最终的优化方案。关键词：航空物流园区；布局规划；交通系统；仿真优化目录TOC\o"1-3"\h\u6925第一章前言 130741第二章相关理论基础 1164502.1物流园区布局规划的目标与原则 1244082.1.1物流园区布局规划的目标 169002.1.2物流园区布局规划的原则 1241892.3SLP理论 211768第三章物流园区现状及仿真分析 4147692.1物流园区功能区域布局规划 437672.1.1钢铁物流园区功能定位及面积确定 4130562.1.2数据分析 6307942.1.3模型运行及结果分析 8321112.2物流技术设备参数设置 10278132.3道路系统设计 11271402.3.1出入口设置 11317632.3.2园区内部主要干道设置 1296812.4物流系统的仿真模型构成 14198492.4.1功能区布局模块 14229042.4.2交通模块 1657882.4.3存储区内部布局模块 18158172.4.4统计模块 1826657第四章仿真优化 185743第五章结论 227350参考文献 23第一章前言物流业是集运输、仓储、信息交换等产业为一体的综合性服务业。中国经济快速增长，环境改善，政府政策大力支持，“一带一路”倡议，长江经济带快速发展，基础设施的完善、技术和设备的进步都为物流公司的发展提供了良好的机遇。与此同时，挑战和障碍随之而来。当前，在现有的经济和政治环境下，加快战略转型、现代化建设和创新发展，将是中国物流业更强劲发展的关键。近年来，我国航空物流的发展受到越来越多的关注和重视，主要得益于全球经济一体化发展趋势、产业结构的变化以及民航业经济体制改革的不断深入。2018年出台的《促进航空物流业发展的指导意见》中，首次站在国家的角度强调，航空货运的发展要适应现阶段我国经济的发展，要投注更多的精力发展多维度的航空物流。民航局局长冯正霖指出，航空货运服务质量影响着航空物流的进步空间，要开展信息化、标准化的航空物流，跟进航空货物跟踪以及中性电子运单等重点项目的实施进度，开展管制代理人、差异化货物安检以及空铁联运等有代表性的试点工作。在国内外各国重视航空物流发展，兴建航空物流园区的背景下，《京津冀协同发展规划纲要》中强调了天津在北方国际货运中的核心地位，将天津定义为北方国际航运核心区，建设具有我国特色的国际航空物流中心。要实现天津成为物流航空枢纽的构想，建设能动性强，服务全国，辐射全球的航空货运枢纽必须要借力T航空物流园区的发展。本文通过对T航空物流园区目前功能区布局运行状况进行研究，找出现阶段T航空物流园区功能区布局存在的问题，并对T航空物流园区功能区布局进行优化设计，以期实现提高整个航空物流园区运作效率的目标。第二章航空物流园区现状分析2.1航空物流园区布局现状通过笔者实际调研与整理相关规划布局材料得知，目前T航空物流园区主要功能区有货站区、物流仓储区、流通加工区、综合服务区、配套服务区、预留发展区6个功能区。其相对位置及大致用地界限如图2-1所示。图3-3T航空物流园区功能区布局相对位置图（1）货站区目前天津机场航空物流园区一共有三家一级货站：中国国际货运航空天津货运站、天津空港货运有限公司（TCS货运站）、华宇航空货运站。三家一级货站均与机坪相邻，位置由南到北依次排开，三家一级货站可为航空公司提供高效便捷的机坪运输服务，能同时保障9家宽体全货机正常操作。（2）物流仓储区目前T航空物流园区物流仓储区主要作用是吸引大型货运代理人、一体化承运人等企业入驻，旨在建立航空物流企业集聚区，形成规模经济，产生集聚效应。主要以发货人、货运代理人、航空物流企业等为服务对象，为其提供收运、储存、保管等简单的物流服务活动。T航空物流园区入驻物流仓储区的企业，实现了与航空货运代理人之间的业务整合，有效提升了航空物流服务质量，促进了航空物流的规模化、集约化发展，在一定程度上，疏解了天津机场一级航空货运站前交通流量压力，为航空货运的顺畅流通创造了条件。目前在T航空物流园区物流仓储区集中的企业为顺丰速运、联邦快递、天津联合信华物流有限公司等企业。（3）流通加工区T航空物流园区的流通加工区的主要功能作用在于在满足航空物流仓储、运输一些基本物流活动的前提下，对航空物流活动进行上下游延伸，挖掘企业的利润空间。比如，航空公司、航空货运代理人、物流企业根据不同货主的个性化需求，在航空物流园区为其提供代理清关手续、航空特货处理加工、专业技术支持、航空物流咨询服务等相关物流增值活动。在这个过程中，企业依赖自己的处理问题的专业能力满足客户需求，同时也增加了自身的企业收入。（4）综合服务区主要是给航空物流非操作性单位等提供办公场所，为整个航空物流园区提供技术支持、信息服务、政策宣传等园区相关服务保障，保证航空物流园区协调、高效运转。目前综合服务区主要位于航空物流园区货运路北侧区域，主要单位为天津空港国际物流区企业服务中心、T航空物流区航运服务中心等。（5）配套服务区为T航空物流园区政府机关、物流企业、航空公司等驻场单位提供包括娱乐休闲、餐饮宿舍在内的各类生活配套服务，满足员工的日常生活需求。目前在T航空物流园区配套服务区的设施主要为T航空公司、机场大厦、航油大厦、国航大厦等、艾博尔酒店等。（6）预留发展区航空物流园区各功能区的建设开发，并不是一蹴而就完成的。随着园区运营发展、货运业务的调整，各功能区会不断完善、建设自己的航空和物流作业设施，这样预先留有发展空间是十分重要的。目前T航空物流园区建设还处于起步阶段，在机场货运路南侧留有大面积的预留发展用地。2.2功能区划分设置不合理（1）单货站国际、国内货运业务并行存在。目前天津机场三个一级货站位于航空物流园区东侧，紧邻机场空侧区域由北向南一字排开。三个一级货站各自停机坪设置参差不齐、用地界面相互渗透、模糊不清，同时三个一级货站业务范围交叉严重，货源争夺愈战愈烈，甚至发展到快件及拼装业务。空间划分不明确以及航空货运业务的同质化现象严重影响了货运站之间交通流畅性以及货运业务良性竞争的发展。（2）缺少海关、检验检疫职能部门的统一业务工作功能区。目前T航空物流园区海关、检验检疫等职能部门机构分散于园区各处，功能区布局设置不完善，导致整个园区业务组织不匹配。以国际货物的进出港货运作业流程为例，为完成在T航空物流区的单证审批、交接等流程，货运代理人需要在海关、检验检疫等单位之间往复穿梭。一方面，导致单批航空货物处理时间大大增加，降低了整个航空作业活动的处理效率。另一方面，增加了货运代理企业的运营成本，据统计，部分货代车辆每天在航空物流园区行驶里程会超160公里，货运车辆年“通行费”高达10万元。2.3功能区用地面积不合理各功能区面积有待调整。在T航空物流园区功能区布局中，各功能区面积大小直接关系到T航空物流园区的用地资源匹配、空间成本以及区域协调性的合理程度，功能区面积是作为功能区布局优化的基础数据指标，必须综合考虑园区实际发展现状，并进行合理化、科学化计算。目前，T航空物流园区货站区存在面积过大、利用率低等问题。比如，三个一级货站的航空货物年处理能力设计为60吨，而天津机场近几年年平均货邮吞吐量只有21万吨，很显然，货站设计保障能力与实际货邮吞吐量需求相差甚远，有必要对各货运站的用地发展进行重新评估；转关中心、拼装中心面积过小，而且存在垄断现象，在实际操作过程中，分给货运代理人的面积过小，货物在此经常造成拥堵、不流通，影响了整个航空物流园区货物的进出港效率。2.4功能区位置布局不合理通过对于T航空物流园区实地调研，各功能区作业的实体企业单位因为功能区布局不合理导致货物流动距离较远、迂回等问题的存在。例如，二级查验库位于万士隆，与社会道路相连接，不在海关特殊监管区域内，给海关监管带来了极大的不便；流通加工区与南货站区距离较远，降低了两功能区之间的货运作业效率。由于功能区不合理的布局，给航空货运作业各环节参与方带来了诸多不便，不仅降低了整个航空物流园区货物周转的能力，而且使得园区企业运营成本增加，大大压缩了企业的利润空间。物流园区管理开发者亟需对功能区进行合理的布局来解决这些问题。2.5航空物流园区功能区布局优化思路针对目前T航空物流园区存在的功能区布局问题，需要以问题为导向，明确布局优化的思路，有针对性、目的性的进行优化设计，尽可能的让整个园区高效化、协调化的运作起来。（1）针对目前T航空物流园区功能区划分不合理的问题，在适应未来需求的前提下，需要进行合理分析并进行科学划分。合理划分功能区能够将散落在各个功能区的航空物流设施聚集在一起，降低入驻企业的运输成本，增强航空货物在园区内的运转效率。同时还能满足航空物流园区功能需求，实现园区自身的定位高度。（2）对各功能区主要航空物流设施进行总结归纳基础上，根据航空物流园区各功能区的实际航空货物需求量，进行科学面积测算。保证各功能区不因作业面积过大导致土地闲置和资源滥用，也不因作业面积过小导致航空货运作业不流畅，尽量避免部分航空货物在各功能区之间运转出现阻塞情况的发生。为达到最佳效果，在面积测算过程中，要根据T航空物流园区货邮吞吐量的实际数据，对未来天津机场货运发展进行科学的预测，同时通过大量的实际调研与专家访谈，掌握各功能区之间的货物流动状态及人员、设备组成，对航空物流园区各功能区面积进行科学精准的计算。（3）在明确航空物流园区各功能区业务性质及相关联系的基础上，通过大量走访与实地调研，适当调整部分功能区的功能作用，并重新规划各功能区布局的相对位置。具体优化思路为对各功能区关联度进行深入分析，使联系紧密的功能区临近布置，这样能够使得联系紧密的功能区之间的航空物流设施在空间布局上满足近距离原则，有效避免航空货物跨功能区的长距离运输。第三章航空物流园区布局规划仿真优化3.1物流系统的仿真模型构成3.1.1仿真数据准备在进行仿真建模之前，要对模型进行合理的假设，以便梳理仿真模型构建思路，避免由于其他因素造成的误差出现；要尽可能地简化系统设计，将多余的因素逐一排除，将实际问题在一定范畴内进行界定，从而实现研究成本的节约。本文对模型假设如下：（1）本仿真系统运行的时间定义为1天，由于ED软件运行时间是以秒为单位，即共运行8640秒。（2）园区外围车辆与园区内车辆行驶速度均为1米/秒。（3）园区设置一个入口、一个出口。（4）模型中只有一个发生器，发生器生成两种类型的货物，借助颜色差异进行区分，蓝色代表国际航空货物，红色代表国内航空货物，两类货物比为6：4。同时，由发生器控制发往各功能暂存区货物比例，去往国际、国内货物暂存区货运总比例为40%，去往快件处理暂存区货物比例为30%，去往流通加工暂存区货物比例为15%，去往临港贸易暂存区货物比例为15%。（5）园区内各功能区之间的货物流动比例，参照功能区物流关联性决定园区内货物的流动比例，各功能区具体分配比如表3.1。表3.1各功能区货物流动分配比（6）每个功能区在园区外围配置2辆小车，并由任务控制器控制。园区内共有十辆小车，负责航空物流园区各功能区之间货物的流动。（7）将20个栅格分别用可视化工具表示，借助颜色差异进行功能区区分。3.1.2仿真模型参数设定园区内实体ProcessFlow流程及主要实体参数设计分别如图3-2、表3.3。图3-2园区内实体ProcessFlow流程图表3.3园区内主要实体参数设计根据前面5.3得到的初始方案，对模型进行参数设计、实体设计，有效布置各个实体，连接各个端口等操作，分别建立三个T航空物流园区功能区平面布局图，具体如下图3-3、3-4、3-5所示。图3-3方案一平面布局图图3-4方案二平面布局图图3-5方案三平面布局图3.2航空物流园区功能区布局仿真模型运行及分析3.2.1运行仿真模型运行ED仿真软件会获得多个方面的输出结果，结合本文的研究主题，在数据可获得的基础上，选择以下三类指标作为衡量方案优劣的依据：1、设备利用指标，主要借助各功能区车辆运输情况反映车辆在外围和园区的利用率是否达到最优；2、行驶里程指标，主要借助各方案车辆运输距离反映车辆在外围和园区的行驶里程；3、流通指标，主要借助车辆以及货物在各暂存区停留时间进行分析。以上三个指标中，运输距离指标、流通指标结果越小越优，而设备利用指标则相反。根据前文对仿真模型的参数设定和仿真准备，对三个方案分别仿真，得到运行部分仿真结果依次如下图3-6、3-7、3-8所示。图3-6方案一仿真运行结果图3-7方案二仿真运行结果图3-8方案三仿真运行结果3.2.2仿真模型结果分析结合各方案运行结果，参照前文选取的三类评价指标进行逐一分析：（1）设备利用指标分析表3.4各功能区车辆运输指标结果结合上表数据分析，从车辆运输利用率指标观察，方案一繁忙程度最高，方案二次之，方案三利用率最低。因此，从车辆利用率而言，方案一最优，方案二其次，方案三表现不佳。（2）运输距离指标分析表3.5各方案车辆运输距离指标结果结合上表数据，各方案车辆运输距离观察，方案一外围的载荷里程为895km，园区载荷里程541.9km，路程最长；方案二里程次之，相对于方案一，其中外围里程缩短0.06%，园区里程缩短1.01%；方案三里程数最少，相对于方案一，其中外围里程缩短4.99%，园区里程缩短17.36%。（3）流通指标分析表3.6各功能区暂存利用指标结果表3.7各方案资源利用指标汇总表结合表中的数据，以暂存区最小停留时间来看，三个方案停留时间相同；选择暂存区平均停留时间和最大停留时间数据进行分析得到，方案二时间最短，方案二为最优，方案三次之，方案一效果不佳；以车辆最小停留时间、最大停留时间、平均停留时间来看，方案三时间最短，方案三最优，方案一次之，方案二效果不佳；因此，从暂存区角度分析，方案二最优，好于方案三和方案一；以车辆角度而言，方案三最优，好于方案一和方案二。第五章结论空物流园区作为航空物流作业的平台与载体，对整合货运信息资源、协调各方利益、优化航空货运作业流程、吸附周边地区货源等各方面起到了积极的作用。但是，与国外航空物流园区的成熟运作经验相比，我国航空物流园区建设在理论基础与实践运行等方面还有不小的差距。主要表现为，大多数在建或者即将建设的航空物流园区，功能区设置、面积大小以及相对位置只是依赖人为的主观臆断，并没有考虑系统科学的布局设计理论与各航空物流园区的实际情况，导致航空物流园区在后期运行过程中，由于功能区布局问题出现了功能设置不完善、运行效率低下等各种各样的问题，极大抑制了航空货运作业的顺畅度，降低了园区对于航空公司、货运代理人、物流企业的入驻吸引力。针对国内航空物流园区出现的各类问题，本文以T航空物流园区为例，通过深入调研了解园区的实际运行状态，找出目前园区功能区布局存在的问题，结合布局规划相关理论与仿真软件对其进行了功能区布局优化研究。参考文献[1]冯浩.基于ED的航空物流园作业流线仿真研究[J].中国科技信息,2021(11):2.[2]陈利民.低碳经济理念下物流园区布局优化方法研究[J]