通用性建模与仿真的输出指标体系的制作方法.docx

通用性建模与仿真的输出指标体系的制作方法专利名称：通用性建模与仿真的输出指标体系的制作方法技术领域：本发明涉及一种集装箱码头物流运营系统通用性建模与仿真的方法，特别 涉及一种集装箱码头物流运营系统通用性建模与仿真的输出指标体系背景技术：传统上，港口装卸作业评价指标按其性质来说,可分为数量指标和质量指标 两大类数量指标又称总量指标它是反映港口生产经营活动所应达到或已经达到 的数量上的要求，它反映现象的总体规模、水平或工作总量,通常用绝对数来表 示港口作业中主要的数量指标有:吞吐量、装卸自然吨、操作吨、堆存货物 吨天、泊位数、库场总面积、利润总额等集装箱码头作业中的主要数量指标 有吞吐量、装卸自然箱、堆寸箱天、泊位数、堆场面积、堆场容量、利润总额等质量指标是反映港口生产经营活动所应达到或已经达到的质量上的要求， 是两个数量指标相除所得的结果,通常是用相对数或平均数表示例如，比例、比值、百分率等港口作业中主要的质量指标有:装卸工人劳动生产率、船舶 装卸效率、操作系数、直取比重、船舶平均每装卸千吨货在港停时、泊位占用 率、不平衡系数、装卸机械利用率、库场容量运用率等集装箱码头运营中的质量指标有工人劳动生产率、船舶装卸效率、船舶平均在港停时、泊位占用率、单位装卸成本、装卸机械利用率、库场容量运用率等。

数量指标与质量指标是相互关联的，数量指标是质量指标的基础任何质 量指标都是数量指标与时间、数量指标与数量指标之间的比值它们是相辅相成、相互促进、相互制约的没有数量，也就没有质量；没有质量,也就无所谓 数量只有把二者有机地结合起来，才能反映集装箱码头工作的全貌和目标,才 能正确反映集装箱码头工作的全部特征传统的指标体系是完整的，但由于采用经验公式进行计算，指标的算法存在以下问题经验公式中的经验值的可靠性和变量之间的相互关系存在问题，由于其采 用基于经验公式的计算方法，传统的指标算法在以下两方面存在问题准确性、 战略规划设计和运营方案比选1) 准确性准确性方面存在较大偏差其一将大量的不确定值或随机变量以确定值代 入经验公式计算；其二，由于参数的取值来自于经验，经验公式中的参数的确 定直接影响到计算结果2) 战略规划设计和运营方案比选这些公式在集装箱码头战略规划设计和运营方案比选时，存在的问题表现 如下(1) 战略规划设计在集装箱码头装卸工艺的设计中主要采用经验公式，除了规范中提供的计 算公式，码头设计部门在计算其他指标时也采用经验公式，存在问题经验公 式中的参数的确定直接影响到计算结果，而这些参数的取值却来自于经验。

通 过以上经验值存在的问题原因和实质分析，经验值的可靠性和变量之间的相互 关系存在问题由于存在的问题，实际上设计单位将其作为设计的依据误差大， 致使最后对建设投资和使用绩效产生重大影响的建设规模和装卸工艺设计方 案却是建立在很随意的基础上，造成实际码头运行时的能力可能大大超过设计 能力，从而影响到设计的可信性2) 运营方案比选运营方案比选时，更强调指标计算的准确性，由于其存在上述准确性方面 的问题，方案很难据此科学地评价和比选发明内容本发明针对上述现有港口装卸作业评价指标采用经验公式进行计算所存 在的缺陷，而提供了一种适用于集装箱码头物流运营系统通用性建模与仿真的 输出指标体系和详细的指标算法为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下通用性建模与仿真的输出指标体系，所述输出指标中涉及时间的指标计算 时只要通过仿真时间累加得到；涉及到随机变量的指标在计算时先按照步长处 理指标随机性，然后将该指标按步长累加在一起所述输出指标的类型包括主要机械数量、工艺系统配机比例、通过能力、 船舶、设施利用率、设备利用、机械处理能力成为瓶颈的比例、设备投资、成 本、主要设备能耗、工人人数所述主要机械数量指标类型的输出结果及指标包括集装箱装卸桥数量、集 卡数量、自动导向车数量、堆场轮胎龙门吊数量、堆场轨道龙门吊数量；所述工艺系统配机比例指标类型的输出结果及指标包掛'装卸桥一集卡一 堆场轮胎龙门吊"配机比例、"装卸桥一集卡一堆场轨道龙门吊"配机比例、"装 卸桥一自动导向车一堆场轮胎龙门吊"配机比例、"装卸桥一 自动导向车一堆场轨道龙门吊"配机比例；所述通过能力指标类型的输出结果及指标包括码头和堆场； 所述船舶指标类型的的输出结果及指标包括船舶技术特征、装卸特征、数量、船舶在港时间；所述设施利用率指标类型的输出结果及指标包括泊位平均利用率和堆场平均利用率；所述设备利用率指标类型的输出结果及指标包括装卸桥利用率、集卡利用 率、自动导向车利用率、堆场轮胎龙门吊利用率、堆场轨道龙门吊利用率；所述机械处理能力成为瓶颈的比例指标类型的输出结果及指标包括机械 处理能力成为瓶颈的比例；所述设备投资指标类型的输出结果及指标包括码头主要设备投资； 所述成本指标类型的输出结果及指标包括直接装卸成本、综合成本； 所述主要设备能耗指标类型的输出结果及指标包括仿真期单位云量主要 设备能耗；所述工人人数指标类型的输出结果及指标包括装工人和司机人数。

本发明提供的通用性建模与仿真的输出指标体系适用于集装箱码头物流 运营系统通用性建模与仿真，避免了传统的指标算法在准确性方面存在问题以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明图1为本发明中各输出类型的关系图具体实施例方式为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解， 下面结合具体图示，进一步阐述本发明针对现有集装箱码头物流运营领域，由于其采用基于经验公式的计算方法 所存在问题存在问题并结合传统的集装箱码头运营指标体系，本章提出一套适 用于集装箱码头物流运营系统通用性建模与仿真的输出指标体系和详细的指 标算法该输出指标，是在通用性仿真系统中使用的反映集装箱码头物流运营 系统运营活动状态和运营目标的数值所不同的是在计算方法上有较大突破， 将力求还原集装箱码头物流运营系统离散事件动态系统的特性，其输出指标的 算法是使用系统中的随机变量进行计算如图1所示，输出指标的类型包括主要机械数量、工艺系统配机比例、通 过能力、船舶、设施利用率、设备利用、机械处理能力成为瓶颈的比例、设备 投资、成本、主要设备能耗、工人人数主要机械数量指标类型的输出结果及指标包括集装箱装卸桥数量、集卡数 量、自动导向车数量、堆场轮胎龙门吊数量、堆场轨道龙门吊数量；工艺系统配机比例指标类型的输出结果及指标包掛'装卸桥一集卡一堆场 轮胎龙门吊"配机比例、"装卸桥一集卡一堆场轨道龙门吊"配机比例、"装卸桥 —自动导向车一堆场轮胎龙门吊"配机比例、"装卸桥一自动导向车一堆场轨道龙门吊"配机比例；通过能力指标类型的输出结果及指标包括码头和堆场； 船舶指标类型的的输出结果及指标包括船舶技术特征、装卸特征、数量、船舶在港时间；设施利用率指标类型的输出结果及指标包括泊位平均利用率和堆场平均 利用率；设备利用率指标类型的输出结果及指标包括装卸桥利用率、集卡利用率、自动导向车利用率、堆场轮胎龙门吊利用率、堆场轨道龙门吊利用率；机械处锂能力成为瓶颈的比例指标类型的输出结果及指标包括机械处理能力成为瓶颈的比例；设备投资指标类型的输出结果及指标包括码头主要设备投资； 成本指标类型的输出结果及指标包括直接装卸成本、综合成本； 主要设备能耗指标类型的输出结果及指标包括仿真期单位云量主要设备能耗；工人人数指标类型的输出结果及指标包括装工人和司机人数。

各种输出结果的算法如下1、 主要机械数量集装箱装卸桥数量Nl;集卡数量N2= N21+N22;自动导向车数量 N2'=N21'+N22，；堆场轮胎龙门吊数量N3= N31+N32+N33;堆场轨道龙 门吊数量N4=N41+N42+N43;其中N21为装卸船服务的集卡数量；N22 为倒箱服务的集卡数量；N21'为装卸船服务的自动导向车数量；N22'为倒箱 服务的自动导向车数量；N31为装卸船服务的轮胎吊数量；N32为集疏运服务 的轮胎吊数量；N33为倒箱服务的轮胎吊数量；N41为装卸船服务的轨道吊数 量；N42:为集疏运服务的轨道吊数量；N43:为倒箱服务的轨道吊数量2、 配机比例一条作业线，"装卸桥—集卡—堆场轮胎龙门吊"系统配机比例LineRl为 LineRl=Nl: N2: N3 ,—条作业线，"装卸桥一 自动导向车一堆场轮胎龙门吊"系统配机比例为LineR2==Nl: N2， N3一条作业线，"装卸桥一集卡一堆场轨道龙门吊"系统配机比例为 LineR3=Nl: N2: N3 ;一条作业线，"装卸桥一 自动导向车一堆场轨道龙门吊"系统配机比例为LineR4=Nl: N2， N43、 通过能力仿真期内码头通过能力计算方法如下PA = Throughput * (2-R1);其中PA为仿真期内码头通过能力，单位为"TEU"; Rl为到港的20英尺标准集装箱占20英尺与40英尺集装箱总量的比 例；Throughput为仿真期累计完成的作业量，单位为"TEU"。

仿真期内堆场通过能力的算法为PC= (PC1+PC2) * (2-R1);其中PC为仿真期内堆场通过能力，单位 为"TEU"; PC1为出场装船量(自然箱量)在仿真期内的累加值；PC2为出场 疏运量(自然箱量)在仿真期内的累加值；Rl为到港的20英尺标准集装箱占 20英尺与40英尺集装箱总量的比例4、船舶数量及在港时间船舶数量Totalship-k l+k2+k3+…+ki+…km ;其中Totalship为仿真期内船舶 总数；仿真期内第l种船型数量累加有kl艘，第2种船型数量有k2艘，第i 种船型数量有ki艘，第m种船型数量有km艘船舶在港时间1) 分船型输出船舶等待作业时间第i种船型船舶平均等待作业时间计算方法为Tchp=Tch/ki;其中Tchp:第i种船型平均等待作业时间，单位为"小时"； Tch:仿真期内该船型作业时间累计，单位为"小时"；ki:该船型达到数量 累计2) 分船型输出船舶平均等待作业时间第/种船型平均等待作业时间 =堂第_/艘第/种船型平均等待作业时间的步长累加化3) 分船型输出船舶平均装卸作业时间第/种船型平均装卸作业时间《/=2第/艘第/种船型平均装卸作业时间的步长累加化乂=14) 分船型输出船舶最长装卸作业时间第i种船型最长装卸作业时间=ma^第l艘第/种船型装卸作业时间，第2艘第z'种船型装卸作业时间，...， 第^艘第z'种船型装卸作业时间}5)分船型输出船舶平均在港总停留时间第f种船型平均在港总停留时间& 苴中.第i萄串第i禾*船=2第)艘第i种船型平均在港总停留时间的步长累加/fc 八T ' ^ J 1々T^产i型平均在港总停留时间=(第j艘第i种船型平均装卸作业时间+第j艘第i 种船型平均等待作业时间+第j艘第i种船型靠泊离泊准结时间)5、设施及设备利用率 设施利用率(％)1) 泊位利用率分泊位的泊位利用率(泊位数量固定)b-bt/T其中b为泊位利用率，bt为泊位船舶停靠时间； 泊位平均利用率(泊位数量动态变化)" ^- 、p^^ 其中TotalLength为岸线长《 f度;Lenberthw为第w个步长时间内所有船舶占用岸线长度(包括船长和间距)； Totaltime为仿真总时间；q为仿真总时间共包括q个步长时间；t为步长时间。

2) 堆场平均利用率24StockDumpRl- (PZl+PSl+Qd) * (2-R1) /Q StockDumpR2= (PZ2+PS2+Qd) * (2-R1) /Q StockDumpRs= (PZs+PSs+Qd。