运用仿真建模实现港口集装箱立体装卸流程对比与优化建议

1、运用仿真建模实现港口集装箱立体装卸流程对比与优化建议运用仿真建模实现港口集装箱立体装卸流程对比与优化建议周场成吴志荣张琼nct集装箱码头是大型现代化码头，年吞吐量达500万箱，码头作业 繁忙。为了提高效率，码头工作者们思考并运用了一系列新的作业方式和 流程，这些创新为码头添色不少。近期，又一种新的作业方式被提出，这 种作业方式被称为“立体装卸”。传统作业方式下，港内拖车只承担单纯的卸船操作或单纯的装船操作, 以卸船为例，拖车将集装箱从岸边拉到堆场后，只能以空车驶回岸边，称 之为“空跑”。这种空跑显然是对资源的浪费，降低了拖车利用率，浪费 了燃油。要想避免这种浪费，需要将空跑的拖车利用起來，那么

2、，如果有 另一条船在同一时间需要装箱的话，这种利用就能实现了。在本来需要空 跑回岸边的拖车上，放上需要装船的箱，这样就使得拖车在整个作业循环 过程中，很大程度的减少了空跑。这就是“立体装卸”。根据装船与卸船的位置不同，立体装卸分为三种模式。第一种模式：同船同贝。指装船与卸船的位置在船上的同一贝。装卸 船使用同一桥吊。第二种模式：同船不同贝。指装船与卸船的位置在同 一条船，但不在同一贝，装卸船使用不同的桥吊。第三种模式：不同船。指装船与卸船的位置不在同一条船。当然，装 卸船使用不同的桥吊。码头操作部门的人员，在这三种模式在操作效率的高低上，看法比较 一致，都认为第一种的效率更高，但高多少，没有量

3、化数据。但在拖车的 单箱油耗方面，看法出现分歧，有些认为第一种最省油，有些认为后面二 种更省油。这次仿真的目的，就是用数据来分析这三种模式的效率与油耗，为操 作部门对这三种模式的选择提供依据。同时提出流程改进意见，比如增加 设备的投入对系统效能的影响。下血是这三种模式的详细作业流程：第一种：同船同贝。一条作业线的额定投入设备：1台桥吊、2台龙门吊、5台拖车以重车在岸边装船为起点，桥吊将集装箱从拖车上吊至船上放好后, 立即在同一贝把需要卸的2个20尺箱吊回岸边，放在原来这辆拖车上。 然后拖车驶往卸船堆场，龙门吊1把2个箱吊下来，然后空车驶往装船堆 场，在装船堆场的龙门吊2将要装的2个箱子装上拖车

4、，最后拖车再驶往 桥下等待装船，完成一个循环。第二种：同船不同贝。一条作业线的额定投入设备：2台桥吊、2台龙门吊、10台拖车以重车在岸边装船为起点，桥吊1将拖车上的集装箱吊上船，拖车驶 往桥吊2,桥吊2将船上的2个20尺集装箱吊上拖车，然后拖车驶往卸船 堆场，龙门吊1把2个箱吊下来，拖车再驶往装船堆场，龙门吊2把2个 箱装上车，最后拖车驶回桥吊1。第三种：不同船。设备出勤和流程同第二种一样，只是两个桥吊的距离远一些。注:1、因nct码头20尺集装箱居多，本次仿真，不管装船还是卸船， 都是同时吊2个20尺集装箱。2、在一个循环中，一装一卸，算作业4个箱。3、大多数情况，卸船的2个20尺箱子，通常

5、都是同一流向，按照 港口堆场计划，堆放在同一堆场，因此只需要1次龙门吊操作。装船的2个20尺集装 箱，通常也是预先计划好放在一起的，因此也只需要1次龙门吊操作。所 以本次仿真就按照这样的流程进行。4、按照“桥吊：拖车二止5”的比例来安排拖车出勤的。相关数据：1、桥吊作业时间：第二、三种模式中，装船或卸船的时间基本一样，30个样本见：“附 件1：装船或卸船时间（分）txt”（单位:分钟），分布函数:2.05 +weib（0.649, 3.19）第一种模式中，装船后立即卸船，按一般装船或卸船的15倍。2、龙门吊作业时间：假设和桥吊作业时间（第二、三种模式）一样。3、从岸边到卸船堆场的时间，30个样

6、本见：“附件2：拖车从岸边 到堆场的时间（分）.txt"（单位：分钟），分布函数:3.5 + erla（1.3, 3）注：此时间是从卸船装车完毕到堆场卸车完毕的时间4、从卸船堆场至装船堆场的时间，30个样本见：“附件3：拖车从卸船堆场到装船堆场的时间（分）txt” （单位:分钟），分布函数：2.5 + erla（1.28, 3）注：此时间是堆场卸车完毕到堆场装车完毕的时间5、从装船堆场至岸边的时间，与从岸边到卸船堆场的时间大体一样。6、两个桥吊的距离：第二种模式，约为200米。（因为一般都是选择船头、船尾的两个贝 来做这种模式）第三种模式，服从最小值为50,最大值为500的均匀分 布

7、。分布函数：unif（50,500）7、拖车行驶速度：岸边（在桥吊z间行驶人10公里/小时8、拖车的每小时耗油量：12个样本见“附件4：拖车每小时油耗（l）txt”（单位：l）,分布函数：tria（559,6.43, 7.27）需要求解的目标：1、模拟200小时，分别求三种模式的每小时作业箱量。1个20尺 箱算一个箱。2、分别求三种模式的拖车的单箱油耗（平均作业一个箱耗多少油）。3、桥阳和龙门吊的利用率。4、若增减拖车，对系统效能的影响。采用arenall.o建模，模型见附件：model.rar 其中:modell:第一种模式model2:第二种模式model3:第三种模式model4:单纯卸

8、船样本数据分析结果见附件：input analyzer分析结果.rar报告：一、第一种模式仿真200小时，总作业车数2399,因为假设每一次都是作业2个20 尺箱，因此作业箱量为2399*4二9596(teu)1效率，每小时每车作业量：9.596(teu)2、单箱油耗：0.68(l)3、设备利用率：龙 1： 52.8%,龙 2： 52.7%,桥：79.1%4、空跑率：14.6%5、拖车边际效率：通过增加或减少模型的车数，查看模型运行结果(作业箱量)的变化， 可以计算出正边际效率和负边际效率，这两个名词的解释见后面的“注”。负边际效率：(2399-1988)*4/200=8.22正边际效率：(2

9、732-2399)*4/200=6.66二、第二种模式仿真200小时，总作业车数3967,总作业箱量为3967*4=15868(teu)1效率，每小时每车作业量：7.94(teu)2、单箱油耗：0.82(l)3、设备利用率：龙 1： 87.1%,龙 2： 86.9%,桥 1： 87.3%,桥 2：87.1%4、空跑率：16.2%5、拖车边际效率：负边际效率：(3967-3689) *4/200=5.56正边际效率：(4196-3967) *4/200=4.58三、第三种模式仿真200小时，总作业车数3888,总作业箱量为3888*4=15552(teu)1、效率，每小时每车作业量：7.78(t

10、eu)2、单箱油耗：0.83(l)3、设备利用率：龙 1： 85.4%,龙 2： 85.2%,桥 85.6%,桥 2：85.6%4、空跑率：17.5%5、拖车边际效率：负边际效率：(3888-3621) *4/200=5.34正边际效率：(4106-3888) *4/200=4.36四、单纯卸船为了考虑是否应该增减立体装卸的拖车，我们来看看普通装船或卸船 作业的拖车边际效率。因单纯装船和单纯卸船的差别不大，所以只以卸 船为例，建立仿真模型，为了在同等条件下对比，卸船时间、从桥吊到堆 场的时间、龙门吊作业时间，从堆场到桥吊下的时间取上面3种模型一样 的数据。同样假设每次作业2个20尺箱。仿真200小时，总作业车数3526,总作业箱量为：3526*2=7052(teu)1、效率，每小时每车作业量：7.06(teu)2、单箱油耗：0.92(l)3、设备利用率：龙：77.4%,桥：77.3%4、空跑率：28.4%5、拖车边际效率：负边际效率：(3526-2945) *2/200=5.81正边际效率：(3987-3526) *2/200=4.61注：拖车正边际效率为，若增加一台拖车，在增加之后，这台拖车对系统 做出贡献的效率拖车负边际效率为，若减少一台拖车，在减少之前，这 台拖车对系统做岀贡献的效率结论：观察