基于Flexsim仿真軟件的港口物流中心仿真

1、基于Flexsim仿真軟件的港口物流中心仿真仿真意味著在建模時(shí)用小對(duì)象描述存在的物體來(lái)進(jìn)行模擬。仿真也是系統(tǒng)運(yùn)行或者過(guò)程進(jìn)行的模擬?？梢酝ㄟ^(guò)仿真建模來(lái)研究系統(tǒng)行為的進(jìn)行。 可以通過(guò)仿真建模來(lái)研究系統(tǒng)隨時(shí)間變化的特性。研究時(shí)為模型做一系列系統(tǒng)相關(guān)的假設(shè)。這些假設(shè)有數(shù)學(xué)的、邏輯的和抽象的關(guān)系。這些關(guān)系存在于實(shí)體（對(duì)象）之間。系統(tǒng)是由互相聯(lián)系、互相制約、互相依存的若干組成部分（要素）結(jié)合在一起的具有特定功能和運(yùn)動(dòng)規(guī)律的有機(jī)整體。模型是為了某種特定目的將系統(tǒng)的某一部分信息進(jìn)行抽象而構(gòu)成的系統(tǒng)替代物，它不是“系統(tǒng)的復(fù)現(xiàn)”，而是按研究的實(shí)際需要和側(cè)重面，尋找一個(gè)便于進(jìn)行系統(tǒng)研究的“替身”。所謂計(jì)算機(jī)仿真，

2、就是在實(shí)體上不存在、或者不易在實(shí)體上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的情況下，先通過(guò)對(duì)考察對(duì)象進(jìn)行建模，用數(shù)學(xué)方程式表達(dá)出其物理特性；然后編制計(jì)算機(jī)程序，并通過(guò)計(jì)算機(jī)運(yùn)算出對(duì)象在系統(tǒng)參數(shù)、以及內(nèi)外環(huán)境條件改變的情況下，其主要參數(shù)如何變化，從而達(dá)到全面了解和掌握考察對(duì)象特性的目的。目前隨著研究系統(tǒng)的不斷復(fù)雜化和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，仿真技術(shù)越來(lái)越多地運(yùn)用到系統(tǒng)研究與優(yōu)化的工作中。運(yùn)用仿真技術(shù)可以有效的縮短試驗(yàn)周期、降低成本、優(yōu)化系統(tǒng)參數(shù)，在系統(tǒng)優(yōu)化中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。1 Flexsim仿真軟件1.1 Flexsim介紹Flexsim是一款基于真實(shí)對(duì)象的仿真軟件，提供的建?？梢詭椭梢暬鞒虂?lái)優(yōu)化生產(chǎn)并最小化運(yùn)作費(fèi)

3、用。一條流程可定義為單元（在Flexsim里單元叫做流程單元）完成的一系列操作或工步。如果流程能用圖或流程圖來(lái)定義，那么就可以用Flexsim進(jìn)行仿真建模。Flexsim提供給用戶一個(gè)強(qiáng)大的平臺(tái)，可以在三維環(huán)境下通過(guò)拖拉對(duì)象進(jìn)行形象化、建模和仿真流程。另外，也可以對(duì)流程性能、瓶頸和生產(chǎn)能力進(jìn)行深入的統(tǒng)計(jì)分析。1.2 Flexsim應(yīng)用在物流中心的優(yōu)化中，仿真是很重要的環(huán)節(jié)，它可以有效的評(píng)估各種設(shè)計(jì)方案的效率和優(yōu)缺點(diǎn)，從而指導(dǎo)實(shí)際的物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，有效的節(jié)省了成本。目前有很多優(yōu)秀的仿真軟件，Witness，Quest，F(xiàn)lexsim等等。這些仿真軟件都各有各的特點(diǎn)。Witness對(duì)模型的描述清楚，

4、對(duì)用戶的開放程度大，可以有效的編寫用戶代碼，但是三維顯示效果較差；Quest的三維顯示效果好于Witness，但對(duì)用戶的開放程度太低；Flexsim對(duì)用戶開放程度高，三維顯示效果好，因此我們選取Flexsim 2.6網(wǎng)絡(luò)版作為我們的仿真開發(fā)工具。2 港口物流中心的仿真模型2.1 仿真模型整個(gè)仿真模型模擬的是從對(duì)外公路堆場(chǎng)港內(nèi)公路碼頭航運(yùn)整個(gè)物流過(guò)程的運(yùn)作。2.2 假設(shè)1. 港外公路按泊松分布（假設(shè)并可變）從長(zhǎng)期的平均水平來(lái)看，按照供需平衡的條件，港外公路的貨物流量和進(jìn)入后方堆場(chǎng)的貨物流量相等，但由于具體到每天每個(gè)航線的貨物數(shù)量的差異，港外公路的貨物流量也是波動(dòng)變化的，但在長(zhǎng)期水平上保持穩(wěn)定。由

5、于船舶和卡車的貨容量差異，卡車的到達(dá)頻率要遠(yuǎn)大于航班的頻率。2. 港內(nèi)公路按不同的排班（假設(shè)并可變）港內(nèi)公路主要是負(fù)責(zé)將在前方堆場(chǎng)堆放24小時(shí)后仍未拉走的貨物拉到后方堆場(chǎng)。所以從平均水平上看它的貨流量和港外公路的貨流量相等，由于港外公路的貨流量的波動(dòng)性和港內(nèi)公路的相對(duì)穩(wěn)定性，造成單從每一天看來(lái)，這兩個(gè)流量并不相等，而且當(dāng)排班采取24小時(shí)工作制、12小時(shí)工作制和8小時(shí)工作制等不同排班時(shí)所需的卡車數(shù)量并不相同，我們通過(guò)仿真可以看出在一定的卡車數(shù)量水平和利用率的基礎(chǔ)上采取的最優(yōu)的排班方式。3. 航運(yùn)按班期表（實(shí)際）當(dāng)每年的航班表發(fā)生變化時(shí)便可自動(dòng)導(dǎo)入到模型中。4. 航運(yùn)容量每個(gè)航班的貨運(yùn)量的平均水平

6、以及波動(dòng)范圍。5. 前后場(chǎng)堆場(chǎng)容量（假設(shè)并可變，可折算成堆場(chǎng)面積）前后堆場(chǎng)可以容納的集裝箱的最大數(shù)量，可以通過(guò)對(duì)堆場(chǎng)容量的調(diào)整找出最優(yōu)的堆場(chǎng)容量，達(dá)到既可以有效滿足存放貨物的需求又達(dá)到比較高的利用率。6. 集裝箱在前后場(chǎng)的停放時(shí)間（按平均7天計(jì)，可變）堆場(chǎng)的存放貨物數(shù)量的平均值是外部公路貨流量平均值的7倍，這樣就可以滿足集裝箱在后方堆場(chǎng)的堆放時(shí)間的平均水平為7天。但由于外部公路的貨流量的波動(dòng)性導(dǎo)致停放時(shí)間在7天左右一定范圍內(nèi)波動(dòng)。3 仿真結(jié)果 3.1 仿真顯示和計(jì)算數(shù)據(jù)1. 前后堆場(chǎng)集裝箱量的變化（可視）2. 港內(nèi)外公路交通流量（計(jì)算數(shù)據(jù)）3. 堆場(chǎng)利用率（以90%為最高限）對(duì)前后堆場(chǎng)集裝箱數(shù)

7、量的變化，我們?cè)诜抡婺Ｐ椭袑ｉT增加了一個(gè)顯示部分。在仿真模型的運(yùn)行過(guò)程中，可動(dòng)態(tài)的顯示后方堆場(chǎng)中集裝箱數(shù)量的變化，橫軸顯示的是時(shí)間，單位是秒，縱軸顯示的是集裝箱數(shù)量。由于我們?cè)谶\(yùn)行中設(shè)定：外部公路采取24小時(shí)工作制，港內(nèi)公路采取12小時(shí)工作制，因此當(dāng)一天剛開始時(shí)，港內(nèi)的貨流速度比外部的貨流速度快，因此堆場(chǎng)的貨物量會(huì)上升，當(dāng)港內(nèi)下班后，港外的貨流仍在繼續(xù)，這是貨物量會(huì)逐漸下降。然后我們可以動(dòng)態(tài)仿真從2005年到2010年的情況，隨著年吞吐量的增加，后方堆場(chǎng)的最大堆箱量也在增加，我們可以通過(guò)理論計(jì)算和仿真模型兩種方法來(lái)得出后方堆場(chǎng)的最大堆箱量和容量，并通過(guò)比較兩種方法的結(jié)論來(lái)確定每年需要提供的后方

8、堆場(chǎng)的堆放能力?？梢钥闯?，在時(shí)間點(diǎn)59000秒左右（約16個(gè)小時(shí)），后方堆場(chǎng)堆箱量達(dá)到最大，最大堆箱量（增量）為14428箱。而通過(guò)理論計(jì)算，我們得出2005年后方堆場(chǎng)最大堆箱量相比平均堆箱量的最大增加值是在54524s（約15個(gè)小時(shí)）得到，最大增加量為：14673箱。這一結(jié)果與仿真所得結(jié)果極為接近，誤差分別為，到達(dá)最大時(shí)間為7.5%，最大箱量為1.6%。由于集裝箱需要在后方堆場(chǎng)平均堆放7天，根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果，2005年的年吞吐量為：428萬(wàn)箱。其中進(jìn)出口各占50%，而進(jìn)口箱有70%進(jìn)入后方堆場(chǎng)，我們可以據(jù)此得出平均每天進(jìn)入后方堆場(chǎng)的集裝箱量為：41079箱。因此后方堆場(chǎng)的最大堆箱量和容量分別為：55754箱和61948箱。3.2 仿真結(jié)果4 結(jié)論按照項(xiàng)目規(guī)劃和前期的物流中心集裝箱數(shù)量的預(yù)測(cè)結(jié)果，我們