物流软件上级实训实验报告

1、物流软件上机实训作业泊位岸桥调度模型实验报告一、Eviews与数据预测STEP1 创建一个名为”青岛港”的工作文件,建立一个新的系列一，将青岛港2001,012013,02的集装箱吞吐量输入进去。STEP2 创建一个新的系列z1，z1=d(y)，绘制z1的折线图（图2.1），由折线图可以看出，y的一阶差分不平稳。图 2.1STEP3创建一个新的系列z2，z2=d(d(y)，绘制z2的折线图（图3.1），由折线图可以看出，y的二阶差分基本趋于平稳，可以用平稳时间序列的相关模型进行分析与预测。图 3.1STEP4 进行序列平稳性分析，绘制相关图，如图4.1图 4.1STEP5 创建一个方程，obj

2、ectnew objectequation，方程式为d(d(y) c ar(1) ar(2)，命名为eq01，方程各项检测数据如图5.1，估计方程如图5.2，残差如图5.3。图 5.1图 5.2图 5.3STEP6创建另外一个方程，方程式为d(d(y) c ar(1)，命名为eq02，方程各项检测数据如图6.1，估计方程如图6.2，残差如图6.3。图 6.1图 6.2图 6.3STEP7 对2013年3月份的集装箱吞吐量进行预测。首先将数据范围扩展到2013年3月份（ProcResize current page）,然后在eq02的基础上进行预测，得出新的系列yf，预测结果如图7.1。图 7.

3、1图 7.2二、泊位岸桥调度模型一、问题描述:在一定的计划周期内，假设每个船舶均已安排了靠泊时间和靠泊位置，如何将有限的岸桥分配给这些船舶，并根据实际情况动态调整船舶的靠泊位置，安排每条船舶上所有装卸任务在各岸桥的分割与排序，从而使泊位的利用率最高，岸桥的作业效率最高，并最大限度地减少所有船舶的在港作业时间。二、假设（一） 关于船舶的假设1、 连续泊位，不考虑涨落潮，不考虑船舶的吃水限制;2、 每条船舶都有一个最优的停泊位置，使装卸时间、集卡调度等达到最优;3、 在同一时间段内船舶停靠的位置不能重叠（靠泊位置重叠的船舶靠泊时间不能交叉）;4、 船舶的长度包括船舶之间的安全距离；船舶靠泊的位置以

4、船艏为基准；5、 不考虑船舶从接到靠泊命令到靠泊完成的准备时间和从作业完成到离开所靠泊位的清空时间；6、 不考虑船舶在锚地的等待时间、船舶等待岸桥的时间以及船舶不按时到港的情况7、 船型均换算成标准船型；8、 不考虑船舶靠泊后的移泊情况。（二） 关于岸桥的假设1、 码头上的岸桥均位于同一轨道上，不能跨越交叉，不考虑岸桥水平移动的时间；2、 忽略不计不考虑多台岸桥同时工作时的干扰问题；3、 每条船舶配备的岸桥作业时分布是对称的；4、 不限制每条船舶配备的最大岸桥数量，最小岸桥数量为2；5、 岸桥一次只能装卸一个20英尺标准箱；6、 一旦岸桥开始为某船舶作业，就不会中途停止为其他船舶服务。（三）

5、其他假设1、 泊位的利用率高则占用率相应降低，所以只考虑泊位利用率而暂不考虑泊位占用率；2、 岸线是连续的。为便于计算，将岸线划分为每10米一个单位，时间划分为每1分钟一个单位;，构成以泊位为横轴、时间为纵轴的二维坐标系。3、 计划周期为一天（24h不间断作业）。三、模型建立（一）数学符号定义：V是待分配的船舶集合，V=1，2，|V|，当不同的船舶需要被区分时，用v1，和v2代表不同的船舶；V表示正在作业的船舶集合，V=1，2，v，|V|；v为船舶编号，按到港的先后顺序编号Q为岸桥集合，Q=1，2，k,，|Q|。岸桥的总数设为|Q|。用k1和k2代表同轨道上两个连续岸桥。在泊位坐标轴上，k1位

6、于k2的左侧;i，j 分别为以泊位为横轴、时间为纵轴的二维坐标系的横纵坐标， i代表船舶挂靠点的集合，j代表船舶在港时间点的集合； rv是船v分配到的岸桥数量，rvmax、rvmvn分别是船v所允许同时进行装卸作业的岸桥数量的最大、最小值。M是一个充分大的正数Tv是第v条船在港作业的时间，Tv=Wv+Ov=·bv+Ov，Wv是第v条船因为停泊位置偏离最佳靠泊位置而产生的额外作业时间，是船舶的偏离惩罚系数，即表示船舶偏离最佳位置一个单位数对集装箱在港时间的放大程度; bv是船v偏移最佳靠泊位置的距离bv=|bvj-bvj0|，bvj是船v在泊位坐标轴上的实际停靠位置(以船艏为基准)，O

7、v是第v条船装卸作业的时间。常量符号定义如下:L是泊位总长, lv是船v的长度 , bv0是船v的最优靠泊位置 ；c为岸桥装卸效率，即每进行一次装卸作业需要花费的时间，单位为小时。mv为船v需要装卸的集装箱量对于船vV， SBv和EBv分别是船v在港开始装卸作业和结束装卸作业的时间；0-1变量Xvjk=1，如果船v在时间j被岸桥k服务;否则为0。Xijv=1，如果船v在时间j靠泊在岸线i处；否则为0。Qjk=1，如果岸桥k在时间j处于工作状态；否则为0。yv1v2=1，如果船v1的靠泊位置在船v2的左侧，并且他们至少有一个单位时间是相同的;否则为0。zv1v2=1，如果船v1的靠泊时间比船v2

8、早，并且它们至少有一个单位的泊位区域是相同的;否则为0。（二）数学模型目标函数F=a1f1+a2f2+a3f3，a1、a2、a3是常数，分别是f1、f2、f3的优先级。f1=Max 0i0kXijv·lv·Tv24·L ×100% ，即泊位利用率最高f2=Max0jQjk ，上式表示使岸桥利用率最高，因为在装卸系统中岸桥是主机，所以岸桥利用率高就意味着装卸作业效率达到最高f3=Min0|v|（EBv-SBv），即船舶在港作业时间最短约束条件1、 Tv=EBv-SBv=1+·bv·mv·crv，·bv反映了泊位偏移对

9、船舶在港时间的影响，即船v作业时间等于结束服务的时间点减去开始服务的时间点。船v偏移最佳靠泊位置的距离bv=|bv-bv0|。2、 0v0kXvjk|Q|，即在工作的岸桥数量小于岸桥的总数；3、 rvminkQXvjk rvmax，即每条船舶同时作业的最大岸桥数和最小岸桥数要在岸桥设备所允许的范围内；4、 0kXvjk2，即每条船舶都有至少两台岸桥同时作业；5、 0vXvjk1，即一台岸桥在单位时间内只能为一条船舶服务；6、 bv+lvLv，即船舶的靠泊位置要在岸线范围内；7、 bv1j+lv1bv2j+L·(1-yv1v2) ，即当时段 j 内的船舶 v1 与船舶 v2 的靠泊时间

10、交叉时，靠泊位置不交叉；8、 EBv1SBv2+M·（1-zv1v2），保证了在泊位时间坐标系中船舶占用区域不能重叠; （三）模型简析 本次建立的模型是一个半理想状态下的简易模型，不考虑船舶的等泊位、等岸桥的时间和船舶从接到靠泊命令到靠泊完成的准备时间、从作业完成到离开所靠泊位的清空时间。 从5、6、7式的约束条件中可以大致解出为每艘靠泊船舶配备的岸桥数量rv ，由4式可以得出SBv与bv的关系，再与8、9、10式的约束条件组成方程组解出SBv、bv的粗略值。最后根据岸桥的分配情况与SBv、bv的值代入目标函数求出最优解。三、泊位岸桥调度简化模型及遗传算法一、假设：（一） 关于船舶的

11、假设1、 假设船舶预计到港时间即为其到港时间,船舶停靠位置固定;2、 连续泊位，不考虑涨落潮，不考虑船舶的吃水限制;3、 在同一时间段内船舶停靠的位置不能重叠（靠泊位置重叠的船舶靠泊时间不能交叉）;4、 船舶的长度包括船舶之间的安全距离；船舶靠泊的位置以船艏为基准；5、 不考虑船舶从接到靠泊命令到靠泊完成的准备时间和从作业完成到离开所靠泊位的清空时间；6、 不考虑船舶在锚地的等待时间、船舶等待岸桥的时间以及船舶不按时到港的情况7、 船型均换算成标准船型；8、不考虑船舶靠泊后的移泊情况。（二） 关于岸桥的假设1、 码头上的岸桥均位于同一轨道上，不能跨越交叉，不考虑岸桥水平移动的时间；2、 忽略不

12、计不考虑多台岸桥同时工作时的干扰问题；3、 每条船舶配备的岸桥作业时分布是对称的；4、 不限制每条船舶配备的最大岸桥数量，最小岸桥数量为2；5、 岸桥一次只能装卸一个20英尺标准箱；6、 一旦岸桥开始为某船舶作业，就不会中途停止为其他船舶服务。（三）其他假设1、 泊位的利用率高则占用率相应降低，所以只考虑泊位利用率而暂不考虑泊位占用率；2、岸线是连续的。为便于计算，将岸线划分为每10米一个单位，时间划分为每1分钟一个单位;，构成以泊位为横轴、时间为纵轴的二维坐标系。3、计划周期为一天（24h不间断作业）。二、模型建立（一）数学符号定义：V是待分配的船舶集合，V=1，2，|V|，当不同的船舶需要

13、被区分时，用v1，和v2代表不同的船舶；V表示正在作业的船舶集合，V=1，2，v，|V|；v为船舶编号，按到港的先后顺序编号Q为岸桥集合，Q=1，2，k,，|Q|。岸桥的总数设为|Q|。用k1和k2代表同轨道上两个连续岸桥。在泊位坐标轴上，k1位于k2的左侧;i，j 分别为以泊位为横轴、时间为纵轴的二维坐标系的横纵坐标， i代表船舶挂靠点的集合，j代表船舶在港时间点的集合； rv是船v分配到的岸桥数量，rvmax、rvmvn分别是船v所允许同时进行装卸作业的岸桥数量的最大、最小值。M是一个充分大的正数Tv是第v条船在港作业的时间，常量符号定义如下:L是泊位总长, lv是船v的长度 , bv0是

14、船v的最优靠泊位置 ；c为岸桥装卸效率，即每进行一次装卸作业需要花费的时间，单位为小时。mv为船v需要装卸的集装箱量对于船vV， SBv和EBv分别是船v在港开始装卸作业和结束装卸作业的时间；0-1变量Xvjk=1，如果船v在时间j被岸桥k服务;否则为0。Xijv=1，如果船v在时间j靠泊在岸线i处；否则为0。Qjk=1，如果岸桥k在时间j处于工作状态；否则为0。yv1v2=1，如果船v1的靠泊位置在船v2的左侧，并且他们至少有一个单位时间是相同的;否则为0。zv1v2=1，如果船v1的靠泊时间比船v2早，并且它们至少有一个单位的泊位区域是相同的;否则为0。（二）数学模型目标函数F = Max

15、 0i0jXijv·lv·Tv24·L ×100% = Max 0i0jXijv·lv·mv·c24·L·kQXvjk ×100%9、 Tv=EBv-SBv=mv·crv10、 0v0kXvjk|Q|，即在工作的岸桥数量小于岸桥的总数；11、 rvminkQXvjk rvmax，即每条船舶同时作业的最大岸桥数和最小岸桥数要在岸桥设备所允许的范围内；12、 rv=kQXvjk13、 0kXvjk2，即每条船舶都有至少两台岸桥同时作业；14、 0vXvjk1，即一台岸桥在单位时间内只能为一

16、条船舶服务；15、 bv+lvLv，即船舶的靠泊位置要在岸线范围内；16、 bv1j+lv1bv2j+L·(1-yv1v2) ，即当时段 j 内的船舶 v1 与船舶 v2 的靠泊时间交叉时，靠泊位置不交叉；17、 EBv1SBv2+M·（1-zv1v2），保证了在泊位时间坐标系中船舶占用区域不能重叠; |v|=10L=1500|Q|=39c=20lv=300mv=10000rvmin=2rvmax=15有10条船,船舶的预计到港时间与靠泊位置坐标如下图所示横坐标代表泊位长度，以100米为一个单位，纵坐标表示船舶到港时间，以小时为单位。由船舶到港时间和停靠位置可得，X1,2,

17、1，X3,9,2，X1,14,3，X6,2,4，X5,5,5，X7,9,6，X7,16,7，X11,2,8，X12,9,9，X10,16,10均为1，其他Xijv均为0。0i0jXijv = 10，因此要想求出目标函数F的值，只需求出 kQXvjk 即可。将目标函数简化F =50000/3·kQXvjkM文件代码如下F=50000/3*sum（x）For v=1:10 For j=1:24For k=1:39n= rand(100,1);If n<=50 x(vjk)=1 Next k Next jNext v Sum(x)<=15For v=1:10Sum(x)=0+s

18、um(x)Next v截图运行截图遗传工具箱截图P.S. 老师，虽然结果很离谱，但我只会做到这里了岸桥被占用的条件我实在不会表达，所以用了一个随机生成的数在50以下的算作岸桥为某条船舶工作的条件，能力有限，请原谅，请多多包涵四、泊位岸桥调度仿真实验及数据分析简要说明：因为模型简化以后不包括集卡调度的问题，只是一个简单的船舶和岸桥的调度模型，所以没有使用submodel，只是用了一个简单的流程还有在简化模型中岸桥数量取值15，船舶数量为10，是为了计算方便，因为船舶太多制作船舶到港图示太复杂，在Arena仿真模型中，岸桥数量取实际数量39，船舶数量仍取10。一、Arena仿真实验步骤1、 Cre

19、ate流程模块从左侧的工具栏中将Create模块拖至空白处，双击该模块，在弹出的对话框中将该模块命名为“Ship arrive model”，time between arrival type设为Random(Expo)，Value值设为1，单位为hours，其余为默认值，截图如下： 图 12、 Process流程模块从左侧的工具栏中将Process模块拖到右面的空白处，双击该模块，将其命名为Crane System，logic选项中将Action设为Seize Delay Release，并添加Resorce 1，数量设为39（岸桥的数量），其余各项均为默认值，截图如下： 图 23、 Res

20、ource数据模块一旦在Process模块中定义了一种资源即岸桥，就会自动在“资源”（Resource）数据模块中建立一个数据项。在项目栏中单击Resource模块查看资源数据表格，截图如下： 图 34、 Queue数据模块如果船舶进入Process模块（即泊位）而岸桥处于繁忙状态，船舶必须排队等待。 图 45、 Dispose模块（Dispose）模块代表船舶离开模型边界即泊位，双击Dispose模块在弹出的对话框中进行相应设置，首先把name改为Departure，勾选Record Entity Statistics复选框。 图 56、 Connecting流程模块Ship arrive

21、model、Crane System和Departure模块分别按从左向右的顺序通过连接线（Connector）连接起来，从而建立起了所有船舶和岸桥作业的序列。7、 设置仿真运行条件通过Run>Setup菜单可以调出带有五个标签版面的对话框（Run Setup）来设置运行周期和重复仿真运行次数，在Project Parameter选项卡中，将Project Title设为Ship-Crane System；在Replication Parameter选项卡中，将重复次数设为2，Replication Length设为24，每天默认为24小时。 图 68、 运行并查看输出报告点击运行按钮运

22、行程序，并查看输出报告，将报告输出为xls格式，以便导入SPSS进行主因素分析。二、SPSS数据分析1、打开SPSS，将xls文件“汇总表格.xls”导入，如图所示： 图 72、使用SPSS进行主因素分析。单击“分析-降维-因子分析”，将各个变量移到右面的“变量”框中，并进行设置，截图如下（旋转、得分、选项等不一一截图）： 图 8 图 92、全部设置完毕之后点击“确定”，得出分析结果如下：WarningsOnly one component was extracted. Component plots cannot be produced.Descriptive StatisticsMeanS

23、td. DeviationAnalysis NAverage16.7303647.45239082Half Width21.185011.985462Minimum Average15.0630098.39617372Maxmum Average18.3977196.50860792CommunalitiesInitialExtractionAverage1.0001.000Half Width1.0001.000Minimum Average1.0001.000Maxmum Average1.0001.000Extraction Method: Principal Component Analysis.Total Variance Explain