基于Witness的集装箱码头物流系统Agent建模方法研究

摘要

随着中国集装箱码头的快速发展，如何通过各种管理和技术手段来充分利用集装箱码头的资源来增加码头收益，已经成为集装箱码头在规模扩张和生产管理中需要研究的课题。目前集装箱码头规划、生产管理、调度等问题的研究手段往往结合模拟仿真技术，但许多现有的建模过程比较烦琐与复杂，而且建立的仿真模型缺乏良好的复用性和扩展性，使得建模效率一直低下。因此研究集装箱码头仿真建模的方法及手段具有重要意义。本文结合国内集装箱码头仿真建模主要方法和技术路线，利用Agent的思想，对集装箱码头系统重新抽象划分，建立新的模型，然后采用Witness仿真平台进行实现与开发。 第一，阐述了集装箱码头物流系统的组成和特点，采用事件与活动的关系对系统进程进行描述和功能划分。利用系统的功能模型与码头布局的关系为建模打下基础，对码头的布局进行描述，找出决定码头布局的参数。 第二，利用基于Agent的分析与建模理论，分析集装箱码头物流系统的特点，对系统实施基于Agent的功能任务上的划分，在此基础上提出了基于多Agent的系统的总体结构模型，并建立了各个Agent模型的结构，进行了Agent之间的交互与通信研究。 第三，对Witness软件平台的底层语言进行研究，以此平台为基础进行了基于Agent的系统仿真模型的探索性开发。 第五，对码头布局进行了研究，以具体码头为实验对象，引入堆场布局影响码头通过能力的相关要素，通过仿真实验的数据结果，分析码头路网布局与集装箱码头通过能力的关系。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1课题研究的目的与意义

1.1.1课题的来源

1.1.2问题的提出

1.1.3课题研究的目的

1.1.4课题研究的意义

1.2课题研究现状

1.3本课题研究内容与路线

第2章 集装箱码头物流系统功能与布局分析

2.1集装箱码头物流系统的基本组成

2.2集装箱码头业务流程

2.3集装箱码头物流系统功能模型的划分

2.3.1基本要素

2.3.2实体分析

2.3.3集装箱码头物流系统功能划分

2.4集装箱码头布局分析

2.4.1集装箱码头的布局描述

2.4.2码头交通布局的静态特性

2.4.3码头布局对集装箱码头物流系统建模的影响

2.5本章小结

第3章 基于Agent的集装箱码头物流系统模型

3.1 Agent的相关理论

3.1.1 Agent的概念及其特征

3.1.2 Agent体系结构

3.1.3多Agent系统与集装箱码头物流系统的结合

3.2基于多Agent的集装箱码头物流系统的建模

3.2.1粒度划分

3.3.2基于多Agent的集装箱码头物流系统总体模型

3.3.3 Agent的形式化描述

3.3.4 Agent的个体功能结构模型

3.4调度策略控制研究

3.4.1泊位分配与岸桥分配概述

3.4.2调度控制模型

3.4.3模型的决策机制

3.5多Agent系统的协作

3.5.1泊位分配与岸桥分配任务中的Agent协作

3.5.2交通Agent与车辆作业Agent之间的协作

3.6多Agent系统的通信

3.6.1 Agent之间的通信

3.6.2多Agent系统的通信模式

3.7小结

第4章 基于Agent的集装箱码头物流系统实现

4.1开发平台

4.1.1可行性分析

4.1.2 WITNESS的主要特点

4.2 WITNESS中WCL语言的研究

4.2.1 WCL语言与WITNESS仿真模型的关系

4.3.2 WCL语言结构

4.3集装箱码头堆场运作系统仿真模型的建立

4.3.1仿真模型实现模式

4.3.2模型结构

4.3.3 Agent模型之间的交互

4.4多Agent系统的黑板结构仿真模型的实现

4.5小结

第5章 基于Agent的仿真模型在码头交通布局与通过能力研究中的应用

5.1问题概述与Agent模型的应用

5.1.1集装箱码头布局与通行能力

5.1.2堆场布局的结构和研究方式

5.1.3基于Agent建模方法的应用

5.2路网布局研究的内容

5.3要素的描述与参数配置

5.3.1研究的要素

5.3.2实验的参数设置

5.4仿真模型建立与实验

5.4.1第一轮实验数据与分析

5.4.2第二轮实验数据与分析

5.4.3结论

5.5本章小节

第6章 全文总结与展望

6.1全文总结

6.2研究展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文及参与的科研项目