黄骅港煤炭港口堆场作业仿真及优化研究

摘要

堆场作业的生产调度作为港口的中转空间也是港口作业的主要核心业务。在现有堆场的设备机器以及堆场泊位量的基础上优化堆场作业提高周转效率，进而提高港口的吞吐量是现在煤炭港口向“智慧港口”发展的一个关键环节。因此，对煤炭港口堆场作业优化研究具有理论和实践的双重意义。
　　本文基于煤炭港口以黄骅港为例分析煤炭港口堆场调度的现状和特点，从黄骅港煤炭码头实际运行数据出发，在分析翻车机等设备运行情况以参数的基础上，利用Witness软件仿真找出优化的关键环节和设备进行优化。针对散货码头以黄骅港堆场为例，在考虑煤炭港口的整体运作模式，基于翻堆作业系统建立模型对主要作业资源进行调度并优化。利用算法寻求有效的、可靠的模型解，使得可以提高黄骅港的有效、高效运作，理论方面丰富了煤炭等散货码头领域的基础理论，实际方面可以为黄骅港的实际生产运作提供科学有效的港口运作调度指导。应用WITNESS软件仿真，建立煤炭港口堆场翻堆作业系统的多目标优化调度问题进行优化求解，主要研究结论以及成果如下:
　　(1)定量化的分析了船舶到港时间误差平均值约为5到6个小时，近似服从正态分布;利用SPSS软件，通过P-P图和Q-Q图检验火车到港时间分布类型。对比检验正态分布、指数分布、Gamma分布、半正态分布、Laplace分布、Logistic分布、Student t分布以及均匀分布。验证火车到港属于正态分布。
　　(2)通过WITNESS软件仿真可以看出，但是从各个堆料机均衡作业角度来看，堆料机的具体作业情况上存在着较大的差距，堆料机.S5总作业次数为407次，作业时间高达94.15％，而堆料机.S/R1总作业次数仅为148次，作业时间仅为34.24％。通过在现有的设备连接关系上，均衡堆料机的作业，可以有效缩短作业时间，提高堆场作业效率。在相同作业量的情况下，优化前堆料机完成所有工作量的时间是976.8分钟，优化后将工作总时间缩短为965.6分钟，缩短了11.2分钟，效率提高了1.15％。
　　(3)对黄骅港煤炭码头以均衡作业为目标，建立多目标函数进行优化，将结果与仿真结果进行对比。翻车机方面:实际工作时间是778.8分钟，仿真的工作时间是764.4分钟，多目标函数优化求解的工作时间是733.2分钟，比仿真的工作时间减少了31.2分钟，效率提高了4.08％。堆料机方面，仿真优化的工作时间是972分钟，多目标函数优化求解的工作时间是840.0分钟，比仿真的工作时间减少了125.6分钟，效率提高了13.01％。总时间方面，两项工作仿真完成时间是1730分钟，多目标函数优化完成时间是1573.2分钟，比仿真的工作时间减少了156.8分钟，效率提高了9.06％。
　　综上，黄骅港口在优化堆场运作中，一方面根据船舶抵港时间以及时间服从正态分布，可以提前做好计划安排工作;另一方在实际工作的安排中要注重设备的均衡作业，优化港口运作，提高港口效率。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 研究内容

1．3 研究思路及方法

1．4 本文创新点

第二章 文献综述

2．1 港口堆场调度研究现状

2．1．1 堆场货物分配策略研究综述

2．1．2 堆场空间优化研究综述

2．1．3 堆场设备调度研究综述

2．2 港口仿真优化研究现状

2．2．1 港口仿真技术研究现状

2．2．1 港口优化技术研究现状

2．3 本章小结

第三章 黄骅港煤炭码头堆场作业现状分析

3．1 黄骅港及煤炭码头概述

3．1．1 煤炭码头概述

3．1．2 黄骅港概述

3．2 黄骅港机械设备运行现状分析

3．2．1 单机设备运行现状总体分析

3．2．2 单机设备运行现状具体分析

3．3 黄骅港煤炭码头堆场场存现状分析

3．3．1 不同煤种场存情况分析

3．3．2 基于月份、季度以及日期的场存情况分析

3．4 黄骅港煤炭港口火车船舶到港情况分析

3．4．1 船舶到港情况分析

3．4．2 火车到港时间规律分析

3．5 本章小结

第四章 基于WITNESS黄骅港煤炭码头堆场翻堆作业系统仿真

4．1 Witness仿真软件简介

4．2 Witness仿真模型构建

4．2．1 仿真目的

4．2．2 建模元素定义

4．2．3 模型元素细节设计

4．3 Witness仿真实验及结果分析

4．3．1 Witness仿真结果现实性检验

4．3．2 Witness仿真结果分析

4．4 本章小结

第五章 黄骅港煤炭码头堆场作业翻堆系统建模与求解

5．1 模型假设

5．2 符号和变量定义

5．3 模型建立

5．4 模型求解及结果分析

5．5 本章小结

第六章 结论与展望

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

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