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用小對象描述存在的物體來進行模擬。仿真也是系統(tǒng)運行或者過程進行的模擬。可以通過仿真建模來研究系統(tǒng)行為的進行。可以通過仿真建模來研究系統(tǒng)隨時間變化的特性。研究時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)系存在于實體(對象之間。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動規(guī)律的有機整體。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)”,而是按研究的實際需要和側(cè)重面,尋找一個便于進行系統(tǒng)研究的“替身”。所謂計算機仿真,就是在

2、實體上不存在、或者不易在實體上進行實驗的情況下,先通過對考察對象進行建模,用數(shù)學(xué)方程式表達(dá)出其物理特性;然后編制計算機程序,并通過計算機運算出對象在系統(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象特性的目的。目前隨著研究系統(tǒng)的不斷復(fù)雜化和計算機技術(shù)的不斷發(fā)展,仿真技術(shù)越來越多地運用到系統(tǒng)研究與優(yōu)化的工作中。運用仿真技術(shù)可以有效的縮短試驗周期、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是一款基于真實對象的仿真軟件,提供的建?？梢詭椭梢暬鞒虂韮?yōu)化生產(chǎn)并最小化運作費用。一

3、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定義,那么就可以用Flexsim進行仿真建模。Flexsim提供給用戶一個強大的平臺,可以在三維環(huán)境下通過拖拉對象進行形象化、建模和仿真流程。另外,也可以對流程性能、瓶頸和生產(chǎn)能力進行深入的統(tǒng)計分析。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),它可以有效的評估各種設(shè)計方案的效率和優(yōu)缺點,從而指導(dǎo)實際的物理結(jié)構(gòu)設(shè)計,有效的節(jié)省了成本。目前有很多優(yōu)秀的仿真軟件,Witness,Quest,Flexsim等等。這些仿真軟件都各有各的特點。Witness對模型的描述清楚,對用戶的

4、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,但對用戶的開放程度太低;Flexsim對用戶開放程度高,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 仿真模型整個仿真模型模擬的是從對外公路-堆場-港內(nèi)公路-碼頭-航運整個物流過程的運作。2.2 假設(shè)1. 港外公路按泊松分布(假設(shè)并可變從長期的平均水平來看,按照供需平衡的條件,港外公路的貨物流量和進入后方堆場的貨物流量相等,但由于具體到每天每個航線的貨物數(shù)量的差異,港外公路的貨物流量也是波動變化的,但在長期水平上保持穩(wěn)定。由于

5、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)將在前方堆場堆放24小時后仍未拉走的貨物拉到后方堆場。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性和港內(nèi)公路的相對穩(wěn)定性,造成單從每一天看來,這兩個流量并不相等,而且當(dāng)排班采取24小時工作制、12小時工作制和8小時工作制等不同排班時所需的卡車數(shù)量并不相同,我們通過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. 航運按班期表(實際當(dāng)每年的航班表發(fā)生變化時便可自動導(dǎo)入到模型中。4. 航運容量每個航班的貨運量的平均水平以及波

6、動范圍。5. 前后場堆場容量(假設(shè)并可變,可折算成堆場面積前后堆場可以容納的集裝箱的最大數(shù)量,可以通過對堆場容量的調(diào)整找出最優(yōu)的堆場容量,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. 集裝箱在前后場的停放時間(按平均7天計,可變堆場的存放貨物數(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的堆放時間的平均水平為7天。但由于外部公路的貨流量的波動性導(dǎo)致停放時間在7天左右一定范圍內(nèi)波動。3 仿真結(jié)果3.1 仿真顯示和計算數(shù)據(jù)1. 前后堆場集裝箱量的變化(可視2. 港內(nèi)外公路交通流量(計算數(shù)據(jù)3. 堆場利用率(以90%為最高限對前后堆場集裝箱數(shù)量的變化,我們在仿

7、真模型中專門增加了一個顯示部分。在仿真模型的運行過程中,可動態(tài)的顯示后方堆場中集裝箱數(shù)量的變化,橫軸顯示的是時間,單位是秒,縱軸顯示的是集裝箱數(shù)量。由于我們在運行中設(shè)定:外部公路采取24小時工作制,港內(nèi)公路采取12小時工作制,因此當(dāng)一天剛開始時,港內(nèi)的貨流速度比外部的貨流速度快,因此堆場的貨物量會上升,當(dāng)港內(nèi)下班后,港外的貨流仍在繼續(xù),這是貨物量會逐漸下降。然后我們可以動態(tài)仿真從2005年到2010年的情況,隨著年吞吐量的增加,后方堆場的最大堆箱量也在增加,我們可以通過理論計算和仿真模型兩種方法來得出后方堆場的最大堆箱量和容量,并通過比較兩種方法的結(jié)論來確定每年需要提供的后方堆場的堆放能力?？?/p>

8、以看出,在時間點59000秒左右(約16個小時,后方堆場堆箱量達(dá)到最大,最大堆箱量(增量為14428箱。而通過理論計算,我們得出2005年后方堆場最大堆箱量相比平均堆箱量的最大增加值是在54524s(約15個小時得到,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)最大時間為7.5%,最大箱量為1.6%。由于集裝箱需要在后方堆場平均堆放7天,根據(jù)預(yù)測結(jié)果,2005年的年吞吐量為:428萬箱。其中進出口各占50%,而進口箱有70%進入后方堆場,我們可以據(jù)此得出平均每天進入后方堆場的集裝箱量為:41079箱。因此后方堆場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)論按照項目規(guī)劃和前期的物流中心集裝箱數(shù)量的預(yù)測結(jié)果,我們建