一、綜述本課題國內(nèi)外研究動態(tài),說明選題的依據(jù)和意義
隨著世界經(jīng)濟的一體化,我國與世界各國貿(mào)易持續(xù)發(fā)展,集裝箱港口吞吐量不斷高速增長,這對集裝箱港口裝卸工藝和裝卸技術(shù)裝備提出了更新更高的要求,給碼頭的規(guī)劃和管理帶來了前所未有的挑戰(zhàn)。如何利用碼頭有限的資源設(shè)施,高效地實現(xiàn)港口裝卸作業(yè),已經(jīng)是碼頭建設(shè)者和管理者所面臨的一個重大課題。
作為國際運輸鏈與物流供應(yīng)鏈的重要環(huán)節(jié),集裝箱運輸在現(xiàn)代物流業(yè)的發(fā)展中起著不可替代的作用,一些發(fā)達國家甚至將其作為體現(xiàn)本國物流綜合競爭力的重要標志。集裝箱運輸業(yè)不僅是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ),同時也為國內(nèi)外經(jīng)濟、貿(mào)易的發(fā)展做出了巨大的貢獻。經(jīng)濟的全球化、跨國經(jīng)營和現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展推動著國際集裝箱與現(xiàn)代物流進一步融合發(fā)展。進入全球物流時代以后,現(xiàn)代集裝箱碼頭已從傳統(tǒng)的裝卸運輸中心(裝卸+儲存+轉(zhuǎn)運)發(fā)展成為配送中心(裝卸+儲存+轉(zhuǎn)運+拆裝箱+倉儲管理+信息處理),或進一步發(fā)展為如今的綜合物流中心。現(xiàn)在的集裝箱碼頭已經(jīng)成為一個集商品流、資金流、技術(shù)流、信息流于一體的物流中心。
作為集裝箱運輸?shù)臉屑~—銜接水運和陸運的集裝箱碼頭,在集裝箱運輸業(yè)中發(fā)揮著極其重要的作用。碼頭堆場是水陸集裝箱的集散中轉(zhuǎn)地,是連結(jié)碼頭前沿和后方大門的紐帶,是整個碼頭物流系統(tǒng)連續(xù)、高效運行的保障,堆場的建設(shè)與管理是碼頭生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。隨著生物、信息計算機網(wǎng)絡(luò)、傳感測試、EDI(電子數(shù)據(jù)交換Electronic Data Interchange) , GPS(全球定位系統(tǒng)Global PositionSystem), PDS(集裝箱箱位檢測系統(tǒng)Position Detection System), AGSS(輪胎吊自RM11偏系統(tǒng)Automated Guided Sling System)等現(xiàn)代高新技術(shù)和AGV(自動導引小車Automated Guided Vehicle) , ASC(自動堆跺起重機Automated Stowed Crane),OBC(高架橋式起重機Overhead Bridge Crane)等自動化機械設(shè)備在港口中的大量應(yīng)用,裝卸生產(chǎn)系統(tǒng)向大型化、高速化、自動化、數(shù)字化、信息化方向發(fā)展,碼頭規(guī)模越來越大,效率越來越高,吞吐量越來越大。因此,實現(xiàn)自動化堆場是現(xiàn)代集裝箱港口裝卸技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。
自動化、信息化和智能化集裝箱堆場已經(jīng)成為現(xiàn)代化國際樞紐港發(fā)展的必然趨勢,正得到世界各大港口的重視。世界一些著名港口紛紛投資采用新型的自動化設(shè)備,建設(shè)集裝箱自動化堆場,甚至全自動化集裝箱碼頭。
早在上個世紀80年代中期,在勞動力成本昂貴和熟練勞動力匱乏的地區(qū),自動化運轉(zhuǎn)集裝箱碼頭首先受到關(guān)注。英國泰晤士港、日本川崎港以及荷蘭鹿特丹港紛紛規(guī)劃建設(shè)自動化運轉(zhuǎn)的集裝箱碼頭。泰晤士港和川崎港自動化運轉(zhuǎn)集裝箱碼頭均計劃采用分階段建設(shè)的方法實施,但是由于后續(xù)的自動化設(shè)備開發(fā)的財政資助發(fā)生變化而擱淺。1993年全球第一個自動化運轉(zhuǎn)集裝箱碼頭——荷蘭鹿特丹港ECT碼頭Delta Sealand建成投產(chǎn),實踐證明其自動化運轉(zhuǎn)的集裝箱碼頭建設(shè)達到了預(yù)期的目標。之后,ECT又分別于1997年和2000年建成了自動化運轉(zhuǎn)碼頭Delta Dedi-cated(DDE)和DeltaDedicatedWest(DDW)。2002年德國漢堡Altenwerder自動化運轉(zhuǎn)碼頭也建成投產(chǎn)。
發(fā)展自動化堆場甚至是自動化碼頭,將最大限度的提高堆場和碼頭的作業(yè)效率,減少人為差錯,縮短船舶在港停留時間,加大港口碼頭的通過能力和服務(wù)水平,最大限度的保障工人的安全和降低運營成本,為港口帶來新的效益。而且建設(shè)自動化堆場和碼頭,可以很好的展示港口自身的開拓精神,帶來良好的廣告效益,樹立港口的光輝形象,這又無疑為港口增添了一筆無形資產(chǎn)。各國的決策者們認為,當今的裝卸自動化、管理信息化已成為影響港口裝卸效率和通過能力的兩大因素。排隊網(wǎng)絡(luò)方法在離散事件動態(tài)系統(tǒng)(DEDS)的建模與分析方法中,是形成較早和應(yīng)用較廣的方法之一。排隊網(wǎng)絡(luò)方法的特點是,可以考慮實際DEDS問題中不可避免的隨機因素,并且從統(tǒng)計平均的角度來分析DEDS的過程性能,屬于在統(tǒng)計性能層次上研究DEDS的建模與主要分析方法之一。
集裝箱自動化堆場的生產(chǎn)作業(yè)是一類典型的離散事件動態(tài)系統(tǒng)。在集裝箱堆場設(shè)計中,首先要根據(jù)運量來確定箱區(qū)數(shù)、箱區(qū)作業(yè)能力等建設(shè)規(guī)模參數(shù)。箱區(qū)數(shù)、箱區(qū)通過能力、設(shè)備配置卻受制于諸多因素,其中最關(guān)鍵的問題是如何保持港口物流系統(tǒng)的順暢運行,這就要看堆場規(guī)模和能力確定是否合理,排隊網(wǎng)絡(luò)理論能夠為解決這類問題提供科學依據(jù)和手段。
排隊網(wǎng)絡(luò)是由若干個服務(wù)中心按一定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)所組成的一個系統(tǒng)。服務(wù)中心由顧客和服務(wù)臺所構(gòu)成,通常一個服務(wù)中心擁有一個或多個服務(wù)臺,服務(wù)中心按某種約定的順序規(guī)則,依次對到來的顧客提供服務(wù),顧客則按一定的統(tǒng)計規(guī)律進入某個服務(wù)中心,等待并接受服務(wù)。在一個服務(wù)中心接受完服務(wù)的顧客,再以一定的統(tǒng)計規(guī)律,轉(zhuǎn)移到另一個服務(wù)中心繼續(xù)接受服務(wù)。按此過程,直至接受完成全部所需要的服務(wù)后,顧客離開網(wǎng)絡(luò)。在排隊網(wǎng)絡(luò)中,“顧客”和“服務(wù)中心”已經(jīng)抽掉了具體實體含義的一般性術(shù)語,對于不同的實體系統(tǒng)有著不同的含義。例如,在集裝箱堆場的模擬系統(tǒng)中顧客和服務(wù)中心對應(yīng)地表示為“等待作業(yè)的集卡”和“堆場前沿集裝箱裝卸點”,而服務(wù)則指的是堆場機械對集卡的裝卸作業(yè)。
在集裝箱堆場排隊系統(tǒng)中,要研究的主要內(nèi)容是:集卡排隊的系統(tǒng)模型、集卡排隊系統(tǒng)概率規(guī)律及最優(yōu)化問題。在集卡到、離堆場裝卸服務(wù)這一系統(tǒng)中,要進行分析研究,首先要判斷該系統(tǒng)符合哪種數(shù)學模型,根據(jù)模型進一步研究其概率的穩(wěn)態(tài)規(guī)律性及系統(tǒng)性運行指標,如集卡排隊隊長分布、等待時間分布、堆場裝卸服務(wù)“忙期”分布,最終能得出靜態(tài)最優(yōu)化問題的求解,即合理的堆場能力的確定,堆場機械設(shè)備的合理配備和合理的調(diào)度方式的確定等問題。
由于排隊網(wǎng)絡(luò)模型能夠考慮系統(tǒng)中的各種隨機因素,并能較為細致地描述系統(tǒng)內(nèi)部的各種復(fù)雜關(guān)系。通過排隊網(wǎng)絡(luò)模型,也易于從概率和統(tǒng)計的角度分析和優(yōu)化DEDS的過程性能。因此,將排隊網(wǎng)絡(luò)理論應(yīng)用于集裝箱堆場排隊系統(tǒng)中,并對集裝箱堆場排隊系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能進行分析,是一個十分可行的方案。
二、研究的基本內(nèi)容,擬解決的主要問題:
研究的基本內(nèi)容:
1)集裝箱自動化堆場規(guī)劃。
2)集裝箱自動化堆場物流系統(tǒng)分析方法。
3)集裝箱自動化堆場物流系統(tǒng)仿真。
4)系統(tǒng)優(yōu)化分析。
擬解決的主要問題:
1、熟悉集裝箱自動化堆場的作業(yè)流程 。
2、運用排隊網(wǎng)絡(luò)理論對集裝箱自動化堆場的規(guī)劃設(shè)計進行研究,建立相應(yīng)的數(shù)學模型。
3、運用仿真軟件,對集裝箱堆場的作業(yè)系統(tǒng)進行仿真。
4、通過仿真,對集裝箱自動化堆場機械作業(yè)性能、機械設(shè)備的優(yōu)化配置等問題進行分析。
三、研究步驟、方法及措施: 步驟及方法:
(1)了解國內(nèi)外集裝箱碼頭物流的發(fā)展動態(tài)。
(2)熟悉集裝箱自動化碼頭堆場的作業(yè)流程及相關(guān)的作業(yè)規(guī)則。
(3)重點討論排隊網(wǎng)絡(luò)理論,通過仿真軟件將排隊網(wǎng)絡(luò)理論應(yīng)用于集裝箱堆場排隊系統(tǒng)中,并建立數(shù)學模型。
(4)確定了合理的仿真時間,對集裝箱堆場的作業(yè)系統(tǒng)進行仿真、分析。
(5)得出結(jié)論。
措施:
圖書館查找相關(guān)的書籍、期刊、雜志等,通過上網(wǎng)尋找相關(guān)的一些資料,查看當代對該技術(shù)的研究成果和最新的動態(tài)。然后通過對這些資料的學習和研究進一步的熟悉和理解設(shè)計所需的相關(guān)知識。在設(shè)計過程中及時與指導老師探討,對不了解的問題及時向老師請教。
四、參考文獻
[01]中國港口經(jīng)濟大叢書編委匯編.中國港口經(jīng)濟[M].天津人民出版社,2005.
[02]王國文.全球物流發(fā)展趨勢與港口功能轉(zhuǎn)變[J].港口經(jīng)濟,2003(2):45-47.
[03]邱躍龍.集裝箱自動化碼頭物流系統(tǒng)規(guī)劃與仿真[D].武漢理工大學,2005.11.
[04]包起帆.集裝箱自動化無人堆場研究[J].港口科技.2007.
[05]趙宏光.我國集裝箱碼頭自動化堆場中裝卸設(shè)備選型問題探討[D].上海海事大學,2004.6.
[06]孫軍麗.集裝箱碼頭裝卸工藝研究[J].天津職業(yè)院校聯(lián)合學報,2009(5).
[07]宗蓓華,真虹.港口裝卸工藝學[M].北京.人民交通出版社,2007.
[08]杜明等.改進港口集裝箱裝卸工藝提高其通過能力[J].中國水運,2006(6).
[09]魏恒州.我國集裝箱碼頭裝卸工藝模式及發(fā)展[J].水運工程,2002(2).
[10] Chuqian zhang. Yat-wah. Jiyin Liu. Dynamic crane deployment in container storage yards[J]. Transportation Research:Part B Methodological,2002,36(6):537-555.
[11]呂明,杜正春.一種新型自動化無人堆場的工藝與設(shè)備[J].機械設(shè)計與研究,2006(3).
[12Mc Callum Ian R. Simulation Techniques for Harbor Design and Operation. Dock & Harbor Authority,Vol. 62, NO.729,1988.
[13]鄭大鐘,趙千川.離散事件動態(tài)系統(tǒng)[M].北京:清華大學出版社,2001.
[14]高瑋.基于WITNESS的集裝箱碼頭物流系統(tǒng)建模與仿真[J].武漢理工大學,2003.
[15]宋德星.排隊論在集裝箱碼頭設(shè)計中的應(yīng)用[J].水運工程.1995.
[16] Kim,K.H.and Park, K.T.A dynamic space allocation method for outbound containers in carrier-direct system. Proceedings of the 3th Annual International Conference on Industrial Engineering Theories, Applications and practice 2, 1998:859-867.
[17]向陽.可視的交互式模擬軟件WITNESS[J].計算機世界月刊,1994.
[18]李威.WITNESS世界上最先進的模擬工具[J].中外科技政策與管理,1997.
[19]鄭樓先,蔣國仁.集裝箱物流技術(shù)與裝備的新發(fā)展[J].起重運輸機械,2005(8).
[20Lanner Group Witness Version 9 User Manual. The Oaks, Clews Road, Redditch, Worcs,B987ST,U
「標簽: 畢業(yè)論文開題報告」
