計算機仿真技術在集裝箱港口系統規劃中的應用

張智博

摘 要：隨著世界全球經濟一體化的不斷推進，物流企業開始興起，作為新興產業，物流企業成為了“第三利潤源”，覆蓋的范圍越來越大，并開始迅速發展。隨著經濟一體化，港口作為水運轉變陸運的中轉站，它的作用變得越來越重。與此同時，貨運港口需要解決的問題也變得多了，港口的物流系統是否合理，現有的港口規劃是否能夠充分發揮出港口的設備能力，如何來降低在港口裝卸貨物的成本，怎樣提高港口貨物通過能力，這些都是必須要解決的問題。而且解決這些問題的主要方法就是港口物流系統的合理規劃。

【關鍵詞】集裝箱港口 計算機當真技術 模型

近幾年來，我國通過計算機仿真技術，來對港口建立物流規劃，相較于傳統的港口規劃，大都是憑借經驗來進行預測，其中的不確定性和信息化程度都相當的低，計算機仿真技術就更加的科學。我國港口貨物進出口量不斷地在增長，通過計算機仿真技術，來對港口的物流系統進行采集和分析，對可能出現的情況做出預案。這種方法可以降低港口的物流成本，縮短港口物流系統設計的周期，并使得港口物流系統變得更加準確，更具有科學性，計算機仿真技術已經成為了港口物流系統中不能缺少的手段。

1 計算機仿真方法在集裝箱港口系統規劃與設計的應用

通過計算機仿真方法對集裝箱港口進行系統的規劃，主要包括以下幾個步驟：

（1）要進行調研，明確目標。

（2）收集資料，對資料進行分析及預測。

（3）對港口集裝箱進行總體布置及相關機算。

（4）建立模型，包括確定仿真中技術的參數；確定仿真的策略；對方真模型進行劃分；確定仿真鐘推進的方式；確定隨機變量的分布。

（5）開始編輯程序。

（6）對仿真模型進行檢驗及程序的調試。

（7）正確，開始運行仿真，輸出結果。如果不正確，從第三步開始，重新對港口的集裝箱總體進行布置和計算。

2 對港口進行調研，明確港口集裝箱系統規劃的目標

對集裝箱碼頭物流系統進行合理規劃的最終目標是，根據對港口集裝箱吞吐量的相關預測，使貨物區的費用最低。這些費用主要包括了港口裝卸的費用以及船舶在港口的相關費用。

在港口的集裝箱碼頭的相關設計中，當船泊位裝卸效率不變時，想要最高的實現泊位的利用率，就一定會導致等待泊位的船只變多，就會造成船舶在港口的費用增加。相反的，如果船到港后不需要等待泊位，那么船只在港費用降低了，也導致了泊位利用率降低，港口的裝卸費用就會提高。

3 對集裝箱作業船型、箱型及吞吐量資料進行預測分析

3.1 對船型大小的預測分析

船型主要是指船的長和寬，以及船的吃水濃度和每條船的平均載貨量。船型的大小，會直接影響到港口的泊位數、泊位的形式（沿岸卸載或是離岸卸載）以及泊位的長度，同時也會影響停留在泊位上的裝卸設備的布局分布。

3.2 港口吞吐量及集裝箱箱型的預測

港口的吞吐量大小會直接影響到港口的泊位數、堆場的大小和集裝箱卸載使用什么工藝方式等等？同時，集裝箱箱型的比例也對港口的堆場分布和布局有著影響，尤其是拼裝箱的比例，對港口的流程規劃和設計有著重要的影響。

4 通過計算分析，來對集裝箱的港區分布進行規劃

泊位數的計算：N=Q/Pt Pt=TyAp/（MG/Ptg+tf/td）

其中，n代表泊位數；Q代表該集裝箱碼頭的年作業量，代表每個泊位的年通過能力，代表泊位年作業天數，代表一艘船的載貨量，代表泊位的利用率，代表每晝夜裝卸的作業時間，輔助作業的時間，船舶每小時裝卸的效率

5 港區集裝箱作業流程及動線的規劃

在對港區進行了總體的布置設計并且確定了相應的集裝箱卸載工藝方式之后，就需要對港口的作業流程進行設計，同時規劃與之相關的動線。一般情況下，港口的集裝箱作業有以下幾個流程：

（1）裝卸船的作業流程。

（2）對集裝箱的集疏運流程。

（3）集裝箱的拆箱、裝箱流程。

（4）集裝箱的貨物拆裝的集疏運流程。

6 對集裝箱作業進行計算機建模及仿真

6.1 明確計算機仿真的目的，選擇需要使用的仿真軟件

對集裝箱碼頭進行仿真的主要目的是，根據已經設計好的碼頭設備的配套情況和一些已有的預測參數，通過計算機模擬出集裝箱到港后的一系列作業流程動態的過程，來對港區的通過能力、道路交通流量和年吞吐掉這些重要的參數，進行綜合性的分析和評定。

6.2 建立系統的結構模型，用以確定仿真的策略以及仿真鐘

把整個仿真系統進行劃分，使他們以獨立的實體的形式存在，在對這一些實體分別進行模型建立，然后再對仿真策略進行選擇，最后串聯起所有的策略，使其構成一個系統的總體模型。集裝箱在碼頭的作業流程是模型劃分的依據。

在各種各樣的物流系統中，由于各個環節之間的關聯性很強，進程交換法成為方針策略的首要選擇，而仿真鐘推進方法一般選擇下一事件步長法。

6.3 對港口的相關隨機變量的參數和分布類型進行確定

在港口運行系統中，船舶到來的時間和他被服務的時間都有很強的隨機性，所以，在進行仿真的同時，必須要對這種隨機性建立相關的函數模型，對隨機變量的參數和分布類型進行確定。

6.4 對系統仿真所需要的主要參數和相關的服務原則進行確定

在港口系統中經常會使用一些技術參數，比如，泊位數、年吞吐量、內部集裝箱卡車數量以及堆場個數等等。在港區內，對一些設施的調度都需要按照一定的規劃，這就需要港口制定相關的調度原則。而這些原則同樣影響著計算機進行模擬仿真，影響著港口的集裝箱系統規劃。

7 計算機仿真模型結果的輸出與分析

為了能夠獲取有效的輸出資料，需要在計算機上不斷的進行隨機情況的仿真，并且，要確保每次的仿真都是相對獨立的，并且運行仿真的條件是相同的。對模擬仿真模型進行運行的過程中，因為每次仿真的運行都是相對獨立的，所以只是實際能夠發生的情況中的一次隨機抽樣的實驗導致他的結果具有一定的隨機性。所以，還需要進行科學的統計方法，對輸出的結果進行分析。

8 結論

本文主要對計算機仿真技術在集裝箱港口規劃設計中的應用進行簡述，相較于傳統的港口規劃設計，使用了計算機仿真技術的規劃設計科學性更高，信息程度也更高，有效地彌補了傳統的設計方法，因為周期長成本高而帶來的問題。隨著我國經濟的不斷發展，我國水運事業也正在迅速發展，相信計算機仿真技術會在港口物流系統的規劃設計中得到更多的應用。

參考文獻

[1]葉芬芳，何建佳，徐福緣，楊衛忠.港口擴建的物流規劃模型及其計算機仿真[J].計算機應用研究，2010（11）.

作者單位

天津港太平洋國際集裝箱碼頭有限公司 天津市 300461