陈敬其
(青岛前湾集装箱码头股份有限公司，山东 青岛 266000)
摘要：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，以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规划方法及建模进行了研究。
关键词：港口集装箱；物流系统规划；仿真建模；方法；研究；
1港口集装箱装卸模式
在港口集装箱物流系统中，首先要确定集装箱装卸工艺，在新型港口装卸工艺中主要包含以下几种情况：
1）船舶与库之间。该作业是指集装箱船停泊之后，码头设备将集装箱卸下存放入库或者将库中集装箱装载到船舶上的作业。该作业可划分为船舶与岸桥间的作业、岸桥与分配机间的作业、移动分配机与旋转分配机间的作业、分配机与库间的作业共4个阶段。
2）库与库之间。该作业包含同层库与不同层库之间的转库作业。同层库是货格之间的作业，通常梭车就能够完成，而不同层库则需要梭车与升降机配合完成。
3）库与拆装箱库之间。该作业是指将库中的集装箱运送到拆装箱库中，或者将拆装箱库中的集装箱运送到库中，包含出库作业与集装箱水平作业两部分。
4）库与货主之间。该作业是指使用集卡将集装箱运输到货主所在地。
5）拆装箱库与货主之间。
6）倒箱作业。该作业在货格间运输集装箱时被需要。
2港口集装箱物流系统规划
将港口集装箱物流系统规划为4个子系统，如图1 所示。
泊位与堆场子系统中的排队模型使用使用M/G/1型排队网络对港口集装箱物流进行描述，并假设集卡实际到达为泊松流，服务时间服从负指数分布。设港口每艘货船的服务时刻为
3基于 CPN 的港口集装箱物流系统建模
通过对一个简化的集装箱码头物流系统的建模与仿真过程说明 CPN Tools 在集装箱码头物流系统建模与仿真中的应用。一个简化的集装箱码头物流系统由集装箱船舶、码头泊位、岸桥起重机、集卡、场桥起重机和堆场等要素组成。
3.1 模型假设与流程设定
为便于系统建模与分析，做如下假设：
1）集装箱船舶的到来、靠泊和离开，集卡的到来、装卸和离开都可以看作一个单队列多服务台的排队系统，采用先到先服务的排队规则；
2）集装箱统一定义为标准箱（即 20 ft），不考虑特种箱的影响；
3）集装箱船舶的到达，岸桥卸船和装载集卡所用时间，场桥卸车所用时间符合某种概率分布；
4）集卡每次场内运输时间相同。
3.2系统建模
集装箱码头物流系统是典型的离散事件动态系统，适合用 Petri 网进行建模分析。由于集装箱码头作业系统包含船舶、集装箱和卡车等多种流动元素，因此采用基本 Petri网进行建模会导致模型过于复杂，且难以进行准确的描述。采用着色赋时 Petri 网进行仿真建模，通过着色 Petri 网建模工具 CPN Tools 建立仿真模型。
3.3 模型分析CPN中采用颜色集的概念来区分不同的托肯，每一种托肯都应属于某个颜色集。模型中涉及到各种分布函数的参数设定如下：
船舶的到达时间间隔符合参数为 0.05 的指数分布，船舶入港停靠时间符合参数为3～5的离散分布，岸桥起重机的卸船时间符合参数为0.1的二阶爱尔郎分布，岸桥起重机装集卡的时间符合参数为1～5的离散分布，场桥起重机的卸车时间符合参数为 2～5的离散分布，CPN Tools在变迁、连接弧和托肯中增加时间信息用于进行系统性能的描述，仿真运行过程中，变迁 sload 的发生伴有时间信息@+tload，托肯 1`t(1)@64表示它带有一个 64 个时间单位的时间信息。
3.4仿真结果输出
在 CPN Tools 中通过设置多种类型的监视器（moni－ tor）可以收集仿真过程中所产生的数据信息，从而进行最大队长、平均等待时间等系统性能分析。通过针对关键的变迁设置 Monitor 后 CPN Tools 会在仿真结束后给出性能分析报告，报告中包含了 Monitor 所收集到的仿真数据。如表 1
4结 语
本文对港口集装箱物流系统规划进行了研究。使用M/G/1模型对物流排队进行建模；集装箱码头物流系统的建模与仿真过程说明CPN Tools 在集装箱码头物流系统建模与仿真中的应用。目的为了能够有效提高港口物流作业效率。
参考文献：
[1]付强，仲丛友.基于CPN Tools的港口集装箱物流系统建模与仿真研究[J].物流科技,2013(09)
[2] 王建华，吕靖，周丽丽,等. 集装箱码头物流系统仿真[J]. 大 连海事大学学报，2009(04)
[3] 韩鹏.高度自动化的港口集装箱物流系统规划[J].船舶科学技术，2017（02）
论文作者:陈敬其
论文发表刊物:《知识－力量》2017年8月上
论文发表时间:2017/9/8
标签：集装箱论文; 作业论文; 建模论文; 港口论文; 物流系统论文; 时间论文; 船舶论文; 《知识－力量》2017年8月上论文;