自动化集装箱码头机械设备的优化配置及其仿真

摘要

集装箱码头机械设备的配置是为已建好的码头分配所用到的各种机械设备,它是集装箱码头规划过程中极为重要的一环.机械设备数量配置过多、过少或者不同类型设备之间匹配不合适,都可能导致有些设备出现瓶颈现象,而另一些设备却被闲置,这样就使得整个码头的运输作业不能有序地进行,进而直接影响到集装箱码头的效率和经营状况.本文研究的目标就是为一个已建好的并给定堆场数量的自动化集装箱码头进行各种机械设备的最优化配置.针对目前国内有关集装箱码头规划的研究资料零散、不及时的情况,本文分泊位分配、装船计划和码头工艺三个方面,对国内外集装箱码头运输规划的研究现状进行综合分析,供相关研究者全面了解和借鉴.另外,本文通过研究分析,建立了各种机械设备配置数量与码头总操作时间(make-span time)、设备的总利用率和总成本之间关系的数学模型,并利用遗传算法(Genetic Algorithm)搜索全局优化配置方案,其目标是:1.最小化船只靠岸后装卸作业的总时间(尽早离岸);2.最小化设备的总投资;3.最大化各种设备的操作效率.并使用VC++和C++语言编写了友好的用户界面,使用者只需将集装箱码头的各种相关参数输入,并对遗传算法进行设置,就可以方便地得到优化的集装箱码头机械设备配置方案.最后,利用eM-Plant软件对集装箱码头的装卸运输作业进行仿真,以便对本文所提出的机械设备优化配置的数学模型和优化方案进行验证.本文所建立的的集装箱码头机械设备优化配置的数学模型可以较有效地模拟集装箱码头运输作业的情况,通过eM-Plant仿真,验证了所得出的集装箱机械设备优化配置方案的有效性,研究成果可以供集装箱码头规划的参考,以节约成本提高码头的效率.

目录

文摘

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第1章绪论

1.1背景介绍

1.2研究目的与内容

1.2.1集装箱码头简介

1.2.2研究内容

1.3论文构成

第2章集装箱码头运输规划综述

2.1引言

2.2泊位分配

2.2.1泊位简介及其关键问题概述

2.2.2泊位分配问题研究的现状

2.3装船计划

2.3.1装船计划简介及其关键问题概述

2.3.2装船计划研究的现状

2.4码头工艺

2.4.1集装箱码头布局简介

2.4.2集装箱码头工艺简介

2.4.3堆场堆放规划

2.4.4运输作业调度

第3章集装箱码头机械设备优化配置的数学建模

3.1集装箱码头机械设备配置概况

3.1.1集装箱码头机械设备简介

3.1.2集装箱码头机械设备优化配置的应用和研究现状

3.2集装箱码头机械设备优化配置数学建模理论

3.2.1混合Flow-shop调度问题介绍

3.2.2混合Flow-shop调度问题的描述和数学建模

3.3集装箱码头机械设备优化配置数学建模

3.3.1概述

3.3.2机械设备优化配置具体的数学建模

3.3.3机械设备优化配置具体的实例

第4章集装箱码头机械设备优化配置问题的遗传算法及其程序的实现

4.1引言

4.2遗传算法概述

4.2.1遗传算法的产生

4.2.2遗传算法的实施步骤

4.2.3遗传算法的基本理论

4.2.4遗传算法的收敛性

4.2.5遗传算法的基本框图

4.3机械设备优化配置问题的遗传算法实现

4.3.1遗传算法计算范围的选定

4.3.2遗传算法的具体实现

4.4机械设备优化配置问题的VC++实现

第5章集装箱码头机械设备优化配置的eM-Plant仿真应用

5.1引言

5.2模拟系统的说明与参数设定

5.2.1系统描述

5.2.2问题定义

5.2.3系统假设

5.2.4系统决策参数

5.2.5绩效指标

5.3模拟建构程序

5.3.1对象选择与设计

5.3.2对象配置

5.3.3对象属性设定

5.3.4讯息控制程式

5.3.5模拟输出资料收集

5.3.6模拟输出

第6章结论与展望

6.1结论

6.2进一步工作方向

致谢

参考文献

个人简历在读期间发表的学术论文