《基于ED軟件的物流園區(qū)仿真及優(yōu)化研究》6800字

基于ED軟件的物流園區(qū)仿真及優(yōu)化研究摘要近幾年，高時效性貨物運輸需求的急劇增加，帶動了航空貨運的發(fā)展，同時也挖掘了航空物流服務的潛力空間，航空物流園區(qū)作為機場貨物處理以及增值服務的操作平臺，在促進機場貨運樞紐形成、航空貨物供應鏈體系完善、航空貨運業(yè)務升級等方面起到了越來越重要的作用。但是，我國航空物流園區(qū)的規(guī)劃建設還處在起步階段，目前已建成的航空物流園區(qū)由于前期缺乏理論支撐與實踐指導，導致了在后期運營中出現(xiàn)了功能區(qū)布局模糊、用地界限錯亂、規(guī)模過大等眾多問題。本文以T航空物流園區(qū)為研究對象，在閱讀相關文獻及實地調(diào)研的基礎上，對T航空物流園區(qū)的運行狀態(tài)進行了系統(tǒng)化梳理，發(fā)現(xiàn)T航空物流園區(qū)存在功能區(qū)劃分設置不合理、功能區(qū)用地面積不合理、功能區(qū)位置布局不合理等問題。以問題為導向，明確T航空物流園區(qū)功能區(qū)布局優(yōu)化思路。采用改進SLP方法，建立起T航空物流園區(qū)功能區(qū)布局優(yōu)化的柵格模型，在此基礎上，合理選用遺傳算法對數(shù)學模型進行設計求解，得到了T航空物流園區(qū)功能區(qū)布局三種初始優(yōu)化方案。進一步，利用ED軟件對三種初始優(yōu)化布局方案建模，運行模型并對仿真數(shù)據(jù)進行整理分析，篩選出T航空物流園區(qū)功能區(qū)布局最終的優(yōu)化方案。關鍵詞：航空物流園區(qū)；布局規(guī)劃；交通系統(tǒng)；仿真優(yōu)化目錄TOC\o"1-3"\h\u6925第一章前言 130741第二章相關理論基礎 1164502.1物流園區(qū)布局規(guī)劃的目標與原則 1244082.1.1物流園區(qū)布局規(guī)劃的目標 169002.1.2物流園區(qū)布局規(guī)劃的原則 1241892.3SLP理論 211768第三章物流園區(qū)現(xiàn)狀及仿真分析 4147692.1物流園區(qū)功能區(qū)域布局規(guī)劃 437672.1.1鋼鐵物流園區(qū)功能定位及面積確定 4130562.1.2數(shù)據(jù)分析 6307942.1.3模型運行及結(jié)果分析 8321112.2物流技術設備參數(shù)設置 10278132.3道路系統(tǒng)設計 11271402.3.1出入口設置 11317632.3.2園區(qū)內(nèi)部主要干道設置 1296812.4物流系統(tǒng)的仿真模型構成 14198492.4.1功能區(qū)布局模塊 14229042.4.2交通模塊 1657882.4.3存儲區(qū)內(nèi)部布局模塊 18158172.4.4統(tǒng)計模塊 1826657第四章仿真優(yōu)化 185743第五章結(jié)論 227350參考文獻 23第一章前言物流業(yè)是集運輸、倉儲、信息交換等產(chǎn)業(yè)為一體的綜合性服務業(yè)。中國經(jīng)濟快速增長，環(huán)境改善，政府政策大力支持，“一帶一路”倡議，長江經(jīng)濟帶快速發(fā)展，基礎設施的完善、技術和設備的進步都為物流公司的發(fā)展提供了良好的機遇。與此同時，挑戰(zhàn)和障礙隨之而來。當前，在現(xiàn)有的經(jīng)濟和政治環(huán)境下，加快戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型、現(xiàn)代化建設和創(chuàng)新發(fā)展，將是中國物流業(yè)更強勁發(fā)展的關鍵。近年來，我國航空物流的發(fā)展受到越來越多的關注和重視，主要得益于全球經(jīng)濟一體化發(fā)展趨勢、產(chǎn)業(yè)結(jié)構的變化以及民航業(yè)經(jīng)濟體制改革的不斷深入。2018年出臺的《促進航空物流業(yè)發(fā)展的指導意見》中，首次站在國家的角度強調(diào)，航空貨運的發(fā)展要適應現(xiàn)階段我國經(jīng)濟的發(fā)展，要投注更多的精力發(fā)展多維度的航空物流。民航局局長馮正霖指出，航空貨運服務質(zhì)量影響著航空物流的進步空間，要開展信息化、標準化的航空物流，跟進航空貨物跟蹤以及中性電子運單等重點項目的實施進度，開展管制代理人、差異化貨物安檢以及空鐵聯(lián)運等有代表性的試點工作。在國內(nèi)外各國重視航空物流發(fā)展，興建航空物流園區(qū)的背景下，《京津冀協(xié)同發(fā)展規(guī)劃綱要》中強調(diào)了天津在北方國際貨運中的核心地位，將天津定義為北方國際航運核心區(qū)，建設具有我國特色的國際航空物流中心。要實現(xiàn)天津成為物流航空樞紐的構想，建設能動性強，服務全國，輻射全球的航空貨運樞紐必須要借力T航空物流園區(qū)的發(fā)展。本文通過對T航空物流園區(qū)目前功能區(qū)布局運行狀況進行研究，找出現(xiàn)階段T航空物流園區(qū)功能區(qū)布局存在的問題，并對T航空物流園區(qū)功能區(qū)布局進行優(yōu)化設計，以期實現(xiàn)提高整個航空物流園區(qū)運作效率的目標。第二章航空物流園區(qū)現(xiàn)狀分析2.1航空物流園區(qū)布局現(xiàn)狀通過筆者實際調(diào)研與整理相關規(guī)劃布局材料得知，目前T航空物流園區(qū)主要功能區(qū)有貨站區(qū)、物流倉儲區(qū)、流通加工區(qū)、綜合服務區(qū)、配套服務區(qū)、預留發(fā)展區(qū)6個功能區(qū)。其相對位置及大致用地界限如圖2-1所示。圖3-3T航空物流園區(qū)功能區(qū)布局相對位置圖（1）貨站區(qū)目前天津機場航空物流園區(qū)一共有三家一級貨站：中國國際貨運航空天津貨運站、天津空港貨運有限公司（TCS貨運站）、華宇航空貨運站。三家一級貨站均與機坪相鄰，位置由南到北依次排開，三家一級貨站可為航空公司提供高效便捷的機坪運輸服務，能同時保障9家寬體全貨機正常操作。（2）物流倉儲區(qū)目前T航空物流園區(qū)物流倉儲區(qū)主要作用是吸引大型貨運代理人、一體化承運人等企業(yè)入駐，旨在建立航空物流企業(yè)集聚區(qū)，形成規(guī)模經(jīng)濟，產(chǎn)生集聚效應。主要以發(fā)貨人、貨運代理人、航空物流企業(yè)等為服務對象，為其提供收運、儲存、保管等簡單的物流服務活動。T航空物流園區(qū)入駐物流倉儲區(qū)的企業(yè)，實現(xiàn)了與航空貨運代理人之間的業(yè)務整合，有效提升了航空物流服務質(zhì)量，促進了航空物流的規(guī)?；?、集約化發(fā)展，在一定程度上，疏解了天津機場一級航空貨運站前交通流量壓力，為航空貨運的順暢流通創(chuàng)造了條件。目前在T航空物流園區(qū)物流倉儲區(qū)集中的企業(yè)為順豐速運、聯(lián)邦快遞、天津聯(lián)合信華物流有限公司等企業(yè)。（3）流通加工區(qū)T航空物流園區(qū)的流通加工區(qū)的主要功能作用在于在滿足航空物流倉儲、運輸一些基本物流活動的前提下，對航空物流活動進行上下游延伸，挖掘企業(yè)的利潤空間。比如，航空公司、航空貨運代理人、物流企業(yè)根據(jù)不同貨主的個性化需求，在航空物流園區(qū)為其提供代理清關手續(xù)、航空特貨處理加工、專業(yè)技術支持、航空物流咨詢服務等相關物流增值活動。在這個過程中，企業(yè)依賴自己的處理問題的專業(yè)能力滿足客戶需求，同時也增加了自身的企業(yè)收入。（4）綜合服務區(qū)主要是給航空物流非操作性單位等提供辦公場所，為整個航空物流園區(qū)提供技術支持、信息服務、政策宣傳等園區(qū)相關服務保障，保證航空物流園區(qū)協(xié)調(diào)、高效運轉(zhuǎn)。目前綜合服務區(qū)主要位于航空物流園區(qū)貨運路北側(cè)區(qū)域，主要單位為天津空港國際物流區(qū)企業(yè)服務中心、T航空物流區(qū)航運服務中心等。（5）配套服務區(qū)為T航空物流園區(qū)政府機關、物流企業(yè)、航空公司等駐場單位提供包括娛樂休閑、餐飲宿舍在內(nèi)的各類生活配套服務，滿足員工的日常生活需求。目前在T航空物流園區(qū)配套服務區(qū)的設施主要為T航空公司、機場大廈、航油大廈、國航大廈等、艾博爾酒店等。（6）預留發(fā)展區(qū)航空物流園區(qū)各功能區(qū)的建設開發(fā)，并不是一蹴而就完成的。隨著園區(qū)運營發(fā)展、貨運業(yè)務的調(diào)整，各功能區(qū)會不斷完善、建設自己的航空和物流作業(yè)設施，這樣預先留有發(fā)展空間是十分重要的。目前T航空物流園區(qū)建設還處于起步階段，在機場貨運路南側(cè)留有大面積的預留發(fā)展用地。2.2功能區(qū)劃分設置不合理（1）單貨站國際、國內(nèi)貨運業(yè)務并行存在。目前天津機場三個一級貨站位于航空物流園區(qū)東側(cè)，緊鄰機場空側(cè)區(qū)域由北向南一字排開。三個一級貨站各自停機坪設置參差不齊、用地界面相互滲透、模糊不清，同時三個一級貨站業(yè)務范圍交叉嚴重，貨源爭奪愈戰(zhàn)愈烈，甚至發(fā)展到快件及拼裝業(yè)務?？臻g劃分不明確以及航空貨運業(yè)務的同質(zhì)化現(xiàn)象嚴重影響了貨運站之間交通流暢性以及貨運業(yè)務良性競爭的發(fā)展。（2）缺少海關、檢驗檢疫職能部門的統(tǒng)一業(yè)務工作功能區(qū)。目前T航空物流園區(qū)海關、檢驗檢疫等職能部門機構分散于園區(qū)各處，功能區(qū)布局設置不完善，導致整個園區(qū)業(yè)務組織不匹配。以國際貨物的進出港貨運作業(yè)流程為例，為完成在T航空物流區(qū)的單證審批、交接等流程，貨運代理人需要在海關、檢驗檢疫等單位之間往復穿梭。一方面，導致單批航空貨物處理時間大大增加，降低了整個航空作業(yè)活動的處理效率。另一方面，增加了貨運代理企業(yè)的運營成本，據(jù)統(tǒng)計，部分貨代車輛每天在航空物流園區(qū)行駛里程會超160公里，貨運車輛年“通行費”高達10萬元。2.3功能區(qū)用地面積不合理各功能區(qū)面積有待調(diào)整。在T航空物流園區(qū)功能區(qū)布局中，各功能區(qū)面積大小直接關系到T航空物流園區(qū)的用地資源匹配、空間成本以及區(qū)域協(xié)調(diào)性的合理程度，功能區(qū)面積是作為功能區(qū)布局優(yōu)化的基礎數(shù)據(jù)指標，必須綜合考慮園區(qū)實際發(fā)展現(xiàn)狀，并進行合理化、科學化計算。目前，T航空物流園區(qū)貨站區(qū)存在面積過大、利用率低等問題。比如，三個一級貨站的航空貨物年處理能力設計為60噸，而天津機場近幾年年平均貨郵吞吐量只有21萬噸，很顯然，貨站設計保障能力與實際貨郵吞吐量需求相差甚遠，有必要對各貨運站的用地發(fā)展進行重新評估；轉(zhuǎn)關中心、拼裝中心面積過小，而且存在壟斷現(xiàn)象，在實際操作過程中，分給貨運代理人的面積過小，貨物在此經(jīng)常造成擁堵、不流通，影響了整個航空物流園區(qū)貨物的進出港效率。2.4功能區(qū)位置布局不合理通過對于T航空物流園區(qū)實地調(diào)研，各功能區(qū)作業(yè)的實體企業(yè)單位因為功能區(qū)布局不合理導致貨物流動距離較遠、迂回等問題的存在。例如，二級查驗庫位于萬士隆，與社會道路相連接，不在海關特殊監(jiān)管區(qū)域內(nèi)，給海關監(jiān)管帶來了極大的不便；流通加工區(qū)與南貨站區(qū)距離較遠，降低了兩功能區(qū)之間的貨運作業(yè)效率。由于功能區(qū)不合理的布局，給航空貨運作業(yè)各環(huán)節(jié)參與方帶來了諸多不便，不僅降低了整個航空物流園區(qū)貨物周轉(zhuǎn)的能力，而且使得園區(qū)企業(yè)運營成本增加，大大壓縮了企業(yè)的利潤空間。物流園區(qū)管理開發(fā)者亟需對功能區(qū)進行合理的布局來解決這些問題。2.5航空物流園區(qū)功能區(qū)布局優(yōu)化思路針對目前T航空物流園區(qū)存在的功能區(qū)布局問題，需要以問題為導向，明確布局優(yōu)化的思路，有針對性、目的性的進行優(yōu)化設計，盡可能的讓整個園區(qū)高效化、協(xié)調(diào)化的運作起來。（1）針對目前T航空物流園區(qū)功能區(qū)劃分不合理的問題，在適應未來需求的前提下，需要進行合理分析并進行科學劃分。合理劃分功能區(qū)能夠?qū)⑸⒙湓诟鱾€功能區(qū)的航空物流設施聚集在一起，降低入駐企業(yè)的運輸成本，增強航空貨物在園區(qū)內(nèi)的運轉(zhuǎn)效率。同時還能滿足航空物流園區(qū)功能需求，實現(xiàn)園區(qū)自身的定位高度。（2）對各功能區(qū)主要航空物流設施進行總結(jié)歸納基礎上，根據(jù)航空物流園區(qū)各功能區(qū)的實際航空貨物需求量，進行科學面積測算。保證各功能區(qū)不因作業(yè)面積過大導致土地閑置和資源濫用，也不因作業(yè)面積過小導致航空貨運作業(yè)不流暢，盡量避免部分航空貨物在各功能區(qū)之間運轉(zhuǎn)出現(xiàn)阻塞情況的發(fā)生。為達到最佳效果，在面積測算過程中，要根據(jù)T航空物流園區(qū)貨郵吞吐量的實際數(shù)據(jù)，對未來天津機場貨運發(fā)展進行科學的預測，同時通過大量的實際調(diào)研與專家訪談，掌握各功能區(qū)之間的貨物流動狀態(tài)及人員、設備組成，對航空物流園區(qū)各功能區(qū)面積進行科學精準的計算。（3）在明確航空物流園區(qū)各功能區(qū)業(yè)務性質(zhì)及相關聯(lián)系的基礎上，通過大量走訪與實地調(diào)研，適當調(diào)整部分功能區(qū)的功能作用，并重新規(guī)劃各功能區(qū)布局的相對位置。具體優(yōu)化思路為對各功能區(qū)關聯(lián)度進行深入分析，使聯(lián)系緊密的功能區(qū)臨近布置，這樣能夠使得聯(lián)系緊密的功能區(qū)之間的航空物流設施在空間布局上滿足近距離原則，有效避免航空貨物跨功能區(qū)的長距離運輸。第三章航空物流園區(qū)布局規(guī)劃仿真優(yōu)化3.1物流系統(tǒng)的仿真模型構成3.1.1仿真數(shù)據(jù)準備在進行仿真建模之前，要對模型進行合理的假設，以便梳理仿真模型構建思路，避免由于其他因素造成的誤差出現(xiàn)；要盡可能地簡化系統(tǒng)設計，將多余的因素逐一排除，將實際問題在一定范疇內(nèi)進行界定，從而實現(xiàn)研究成本的節(jié)約。本文對模型假設如下：（1）本仿真系統(tǒng)運行的時間定義為1天，由于ED軟件運行時間是以秒為單位，即共運行8640秒。（2）園區(qū)外圍車輛與園區(qū)內(nèi)車輛行駛速度均為1米/秒。（3）園區(qū)設置一個入口、一個出口。（4）模型中只有一個發(fā)生器，發(fā)生器生成兩種類型的貨物，借助顏色差異進行區(qū)分，藍色代表國際航空貨物，紅色代表國內(nèi)航空貨物，兩類貨物比為6：4。同時，由發(fā)生器控制發(fā)往各功能暫存區(qū)貨物比例，去往國際、國內(nèi)貨物暫存區(qū)貨運總比例為40%，去往快件處理暫存區(qū)貨物比例為30%，去往流通加工暫存區(qū)貨物比例為15%，去往臨港貿(mào)易暫存區(qū)貨物比例為15%。（5）園區(qū)內(nèi)各功能區(qū)之間的貨物流動比例，參照功能區(qū)物流關聯(lián)性決定園區(qū)內(nèi)貨物的流動比例，各功能區(qū)具體分配比如表3.1。表3.1各功能區(qū)貨物流動分配比（6）每個功能區(qū)在園區(qū)外圍配置2輛小車，并由任務控制器控制。園區(qū)內(nèi)共有十輛小車，負責航空物流園區(qū)各功能區(qū)之間貨物的流動。（7）將20個柵格分別用可視化工具表示，借助顏色差異進行功能區(qū)區(qū)分。3.1.2仿真模型參數(shù)設定園區(qū)內(nèi)實體ProcessFlow流程及主要實體參數(shù)設計分別如圖3-2、表3.3。圖3-2園區(qū)內(nèi)實體ProcessFlow流程圖表3.3園區(qū)內(nèi)主要實體參數(shù)設計根據(jù)前面5.3得到的初始方案，對模型進行參數(shù)設計、實體設計，有效布置各個實體，連接各個端口等操作，分別建立三個T航空物流園區(qū)功能區(qū)平面布局圖，具體如下圖3-3、3-4、3-5所示。圖3-3方案一平面布局圖圖3-4方案二平面布局圖圖3-5方案三平面布局圖3.2航空物流園區(qū)功能區(qū)布局仿真模型運行及分析3.2.1運行仿真模型運行ED仿真軟件會獲得多個方面的輸出結(jié)果，結(jié)合本文的研究主題，在數(shù)據(jù)可獲得的基礎上，選擇以下三類指標作為衡量方案優(yōu)劣的依據(jù)：1、設備利用指標，主要借助各功能區(qū)車輛運輸情況反映車輛在外圍和園區(qū)的利用率是否達到最優(yōu)；2、行駛里程指標，主要借助各方案車輛運輸距離反映車輛在外圍和園區(qū)的行駛里程；3、流通指標，主要借助車輛以及貨物在各暫存區(qū)停留時間進行分析。以上三個指標中，運輸距離指標、流通指標結(jié)果越小越優(yōu)，而設備利用指標則相反。根據(jù)前文對仿真模型的參數(shù)設定和仿真準備，對三個方案分別仿真，得到運行部分仿真結(jié)果依次如下圖3-6、3-7、3-8所示。圖3-6方案一仿真運行結(jié)果圖3-7方案二仿真運行結(jié)果圖3-8方案三仿真運行結(jié)果3.2.2仿真模型結(jié)果分析結(jié)合各方案運行結(jié)果，參照前文選取的三類評價指標進行逐一分析：（1）設備利用指標分析表3.4各功能區(qū)車輛運輸指標結(jié)果結(jié)合上表數(shù)據(jù)分析，從車輛運輸利用率指標觀察，方案一繁忙程度最高，方案二次之，方案三利用率最低。因此，從車輛利用率而言，方案一最優(yōu)，方案二其次，方案三表現(xiàn)不佳。（2）運輸距離指標分析表3.5各方案車輛運輸距離指標結(jié)果結(jié)合上表數(shù)據(jù)，各方案車輛運輸距離觀察，方案一外圍的載荷里程為895km，園區(qū)載荷里程541.9km，路程最長；方案二里程次之，相對于方案一，其中外圍里程縮短0.06%，園區(qū)里程縮短1.01%；方案三里程數(shù)最少，相對于方案一，其中外圍里程縮短4.99%，園區(qū)里程縮短17.36%。（3）流通指標分析表3.6各功能區(qū)暫存利用指標結(jié)果表3.7各方案資源利用指標匯總表結(jié)合表中的數(shù)據(jù)，以暫存區(qū)最小停留時間來看，三個方案停留時間相同；選擇暫存區(qū)平均停留時間和最大停留時間數(shù)據(jù)進行分析得到，方案二時間最短，方案二為最優(yōu)，方案三次之，方案一效果不佳；以車輛最小停留時間、最大停留時間、平均停留時間來看，方案三時間最短，方案三最優(yōu)，方案一次之，方案二效果不佳；因此，從暫存區(qū)角度分析，方案二最優(yōu)，好于方案三和方案一；以車輛角度而言，方案三最優(yōu)，好于方案一和方案二。第五章結(jié)論空物流園區(qū)作為航空物流作業(yè)的平臺與載體，對整合貨運信息資源、協(xié)調(diào)各方利益、優(yōu)化航空貨運作業(yè)流程、吸附周邊地區(qū)貨源等各方面起到了積極的作用。但是，與國外航空物流園區(qū)的成熟運作經(jīng)驗相比，我國航空物流園區(qū)建設在理論基礎與實踐運行等方面還有不小的差距。主要表現(xiàn)為，大多數(shù)在建或者即將建設的航空物流園區(qū)，功能區(qū)設置、面積大小以及相對位置只是依賴人為的主觀臆斷，并沒有考慮系統(tǒng)科學的布局設計理論與各航空物流園區(qū)的實際情況，導致航空物流園區(qū)在后期運行過程中，由于功能區(qū)布局問題出現(xiàn)了功能設置不完善、運行效率低下等各種各樣的問題，極大抑制了航空貨運作業(yè)的順暢度，降低了園區(qū)對于航空公司、貨運代理人、物流企業(yè)的入駐吸引力。針對國內(nèi)航空物流園區(qū)出現(xiàn)的各類問題，本文以T航空物流園區(qū)為例，通過深入調(diào)研了解園區(qū)的實際運行狀態(tài)，找出目前園區(qū)功能區(qū)布局存在的問題，結(jié)合布局規(guī)劃相關理論與仿真軟件對其進行了功能區(qū)布局優(yōu)化研究。參考文獻[1]馮浩.基于ED的航空物流園作業(yè)流線仿真研究[J].中國科技信息,2021(11):2.[2]陳利民.低碳經(jīng)濟理念下物流園區(qū)布局優(yōu)化方法研究[J]