基于时间Petri网的集装箱码头AGV调度系统建模研究

在分析了集装箱自动化码头物流系统中的自动导引小车-AGV工作情况的基础上，提出了利用时间Petri网对AGV调度系统建模和性能分析的基本思路；建立了AGV的运输路径模型，并进行了系统性能特性分析；结果表明这种模型能够准确地描述集装箱码头物流系统的运行状况．     

受损舰艇抗沉方案智能化生成系统研究

利用Petri网模型对舰艇抗沉方案智能化生成过程进行了建模,结合舰体平衡方案的实际生成情况,对传统的遗传算法进行了改进．在给出“着色染色体”定义和启发式规则的基础上,设计了启发式赋色遗传算法．根据Petri网模型和启发式赋色遗传算法,构建了舰艇抗沉方案的智能生成系统．     

基于Petri网的集装箱空箱调运仿真分析

Petri网可以很方便地用来分析禽散事件系统和建立模型。对集装箱空箱调运系统（CAECS）进行了分析,构建空箱调运的Petri网模型，然后利用EXSPECT仿真软件进行模拟仿真，从而证明了利用Petri网分析和解决集装箱空箱调运问题的有效性。     

基于混杂CPN模型的交叉口交通系统仿真

提出了一种混杂着色Petri网建模实例,通过着色对交通系统对象分类,引入赋时机制增强了实时性能,通过首创的内外两层Petri网连接路口交通的离散和连续事件.最后在该CPN模型的基础上,给出了一种优化路口实时信号控制的策略.     

基于虚拟现实的港口集装箱码头装卸系统仿真建模技术

以港口集装箱码头装卸系统为对象,对基于虚拟现实下的该系统仿真建模有关关键技术进行研究。针对港口集装箱码头装卸系统的离散性、随机性,采用面向对象和Petri网相结合的方法对系统进行复合建模,同时对系统进行了三维场景建模,并经系统复合模型实时驱动三维场景的动态显示,最终实现基于离散随机事件的港口集装箱码头装卸系统实时可视化、参数化仿真。将Petri网和面向对象两种建模方法结合起来用于现代港口物流系统的建模,即保持了面向对象建模中的优势,又很好地表达了系统事件之间的逻辑关系,同时又能利用Petri网模型中的数学分析方法对系统模型进行验证,与单纯使用其中一种建模方法相比有了很大改进,文中选用的可在微机上运行的虚拟现实仿真建模软件MultiGen较好地解决了复杂场景的实时生成问题。     

基于赋时着色Petri网的木材柔性加工系统的建模与重构

以Petri网为建模工具,针对木材柔性加工系统(Wood Flexible Manufacturing System,WFMS)中的离散事件建立赋时着色Petri网(Timed Colored Petri-net,TCPN)模型.该模型不仅可以反映木材柔性加工系统中待加工产品的工艺加工路线,对系统的特性进行描述,还能够根据生产任务的变化进行快速重构.应用软件对该模型进行仿真,结果表明该模型是有效的.根据仿真结果,对系统进行简单的优化调度,提高了机床的利用率.     

基于EHPN的A-SMGCS机场滑行道运行控制建模

针对先进机场场面引导与控制系统(A-SMGCS)中滑行道运行控制建模,提出一种基于扩展层次Petri网(EHPN)的建模方法。将滑行道分为交叉口和直线段模块,然后对模块内部的航空器行为进行封装,形成基于扩展Petri网的过程层通用模块,并进一步采用同步合成技术建立过程层模型。利用面向Agent的着色赋时Petri网建立决策层通用模块,同时将场面运行控制知识与模块的库所和变迁集成,增强模型的智能决策能力。采用某机场12h滑行道运行数据进行了仿真试验。研究结果表明:基于EHPN模型的仿真,其直线段和交叉口冲突次数分别为6次和11次,滑行道系统总延误为346s,与SIMMOD仿真模型效果相近,因此,该建模方法有效。     

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集装箱码头闸口作业系统是外部集卡把集装箱运进或运出集装箱堆场必经的作业通道. 但是随着集装箱贸易的繁荣,闸口作业系统日渐成为集装箱码头发展的瓶颈. 为提高闸口系统的通过能力并优化闸口系统的作业流程,本文针对集装箱码头闸口作业现状,利用排队论方法研究了M/G/S/∞/∞/FCFS排队系统. 分析闸口作业系统的运营效率,并提出了改进的闸口作业流程. 实证分析表明,基于排队论设计的闸口作业流程可以缩短集卡在闸口停留时间,提高作业流程效率,从而提高整个集装箱码头的通过能力.     

集装箱码头混合交叉作业集成调度模型

针对集装箱码头进出口作业系统中泊位分配、装卸作业、水平搬运等诸多环节之间的关系,分析了现有进出口作业系统对集装箱码头生产效率与运营成本的影响。运用系统工程优化理论,提出混合交叉作业集成调度方法与同步优化技术,以泊位分配、设备配置、集装箱卡车(集卡)行驶路径为决策变量,以集装箱码头最小运营成本为目标函数,建立了三阶段集成调度优化模型,设计了双层遗传求解算法。在双层遗传算法中,上层遗传算法用于搜索集装箱码头设施设备的合理配置组合,下层遗传算法在上层算法的基础上优化集卡行驶路径。计算结果表明:与独立装卸作业过程相比,使用混合交叉作业集成调度模型时,集卡数量为22veh,减小了66.2%,集卡行驶总距离为10 389.8km,减小了17.4%;与单独调度方式相比,使用混合交叉作业集成调度模型时,集卡行驶总距离减小了14.5%,码头运营总成本为84 266.2元,降低了4.6%。可见,使用集装箱码头混合交叉作业集成调度模型,能有效提高集装箱码头生产效率,明显降低运营成本。     

基于着色Petri网分布式系统的行为建模方法

：面向对象着色Petri网具有强大的建模能力和成熟的理论，广泛应用于各种系统的模型建立．介绍如何把CORBA IDL和UML与着色Petri网相结合，以便获得CORBA标准表示的分布式系统行为模型，这对于复杂系统分析设计、模拟和性能评价有很高的理论和实用价值．     

多类型任务复合作业的堆场龙门吊调度问题研究

在集装箱码头,龙门吊是负责在集装箱堆位和集卡之间进行集装箱搬运的主要设备,其作业效率对提升集装箱码头的服务水平至关重要.为了提升集装箱堆场龙门吊的作业效率,本文根据龙门吊实际作业情况,对集装箱堆场龙门吊的多类型任务复合作业问题进行研究.以优化龙门吊作业任务开工时间延迟的惩罚成本为目标,基于整数规划方法建立了多类型任务复合作业下的堆场龙门吊调度模型,并针对模型特点设计了基于GA的智能求解算法.最后,以某码头的实际作业数据为基础,进行了案例计算和对比,验证了该模型和求解算法的有效性.     

资源紧缺型集装箱码头多类型场桥配置问题研究

针对资源紧缺型集装箱码头场桥配置特点,探索堆场场桥配置问题.使用运筹 学线性规划方法,建立集装箱码头堆场场桥配置混合整数规划模型,模型能够处理码头 多类型场桥配置问题.数值实验部分,结合港口实际情况设计算例验证模型的有效性,同 时对模型进行较为完整的场景分析,包括初始场桥分配、场桥作业性能及场桥资源数量, 指出其对实际堆场管理的意义.实验结果显示,本文建立的场桥配置问题能够较好地解决 资源紧缺型集装箱码头场桥配置问题,为实际港口操作提供决策支持.     

集卡提箱预约配额与场桥配置的联合优化

在集卡提箱预约中,集装箱码头场桥配置和预约配额的联合优化是缩短集卡等待时间,提升资源利用率的关键. 针对提箱作业的实际特点,构建了双目标整数规划模型,设计了基于非支配排序遗传算法的求解方法. 当码头需求较少时,采取动态调整随机分配场桥最佳;当码头需求较高时,采取动态调整与按需配置相组合的方式最佳. 以国内某码头为原型,通过不同规模的算例实验,验证了模型和算法的有效性. 所提方法可快速生成高质量、多样化的前沿解,实现了场桥资源与集卡作业需求的匹配优化,为码头管理者在资源投入与集卡等待时间的权衡中,提供了决策支持.     

泊位-岸桥联合分配模型的模拟植物生长交替进化算法

为了综合优化集装箱码头泊位和岸桥联合分配计划, 分析了二者的相互独立性和系统关联性; 利用相互独立性, 分别针对泊位和岸桥分配建立了以平均在港时间和作业成本最小为目标的2个优化子模型; 利用系统关联性, 构建了泊位-岸桥联合分配的约束条件, 将2个子模型紧密联系在一起, 建立了完整的泊位-岸桥联合分配模型; 分析了联合分配模型的特点, 设计了模拟植物生长交替进化算法求解模型, 利用基于模拟植物生长算法的交替进化算子对种群中每个个体的2个目标进行交替优化, 进而实现种群进化, 通过算法框架实现非支配解筛选, 经多次种群进化和非支配解筛选, 获得泊位-岸桥联合分配的Pareto满意解集; 针对大连港集装箱码头3d中共计31艘真实到港船舶的泊位-岸桥联合分配计划进行优化计算, 并与多目标遗传算法的计算结果进行对比。计算结果表明: 共获得13个满意解, 船舶平均在港时间为7.47~9.44h, 使用岸桥次数为85~96台, 作业总成本为20.868~21.114万元; 与多目标遗传算法相比, 进化算法的运算速度提高了6.07%, 所得非支配解的数量增加了4个, 增加幅度为30.76%, 且计算结果更趋近于Pareto前沿, 联合分配计划优化程度较高。可见, 采用模拟植物生长交替进化算法能够最大限度地保持种群进化过程中个体的独立性, 获得更多的非劣解, 且交替进化的方式能够使结果更逼近Pareto前沿。      

集卡提箱预约配额与场桥配置的联合优化

在集卡提箱预约中,集装箱码头场桥配置和预约配额的联合优化是缩短集卡等待时间,提升资源利用率的关键. 针对提箱作业的实际特点,构建了双目标整数规划模型,设计了基于非支配排序遗传算法的求解方法. 当码头需求较少时,采取动态调整随机分配场桥最佳;当码头需求较高时,采取动态调整与按需配置相组合的方式最佳. 以国内某码头为原型,通过不同规模的算例实验,验证了模型和算法的有效性. 所提方法可快速生成高质量、多样化的前沿解,实现了场桥资源与集卡作业需求的匹配优化,为码头管理者在资源投入与集卡等待时间的权衡中,提供了决策支持.     

基于泊位计划的集装箱码头岸桥动态调度优化

所谓基于泊位计划的集装箱码头岸桥动态调度问题,是指在计划周期内,在每艘船舶均已安排了靠泊时间和靠泊位置的前提下,将有限的岸桥资源在船舶上的装卸任务间进行动态分配与排序,以最大限度地减少计划期内所有船舶的滞港时间. 在充分考虑岸桥不能交叉作业、装卸任务有作业顺序要求等现实约束下,对此问题构建了非线性数学规划模型,基于问题自身的特点设计了基于任务排序的染色体结构,用遗传算法进行求解. 通过与文献中单船的调度结果的对比、单船岸桥调度与多船动态岸桥调度结果的对比,以及多船动态岸桥调度的仿真实验,证明了模型及算法的有效性.     

集装箱码头送箱集卡预约与场桥调度协同优化

针对送箱集卡随机到港引起的场桥作业不均衡,以及高峰时段场桥资源紧缺、集装箱码头拥堵等问题,构建送箱集卡预约与场桥调度协同优化的二层规划模型.上层目标为集卡在闸口的排队等待时间、预约集港导致集港时段调整的集卡数及所有预约时段未完成作业量所需的场桥时间最小,下层目标为每个预约时段未完成作业量所需的场桥时间最小.设计并行遗传算法求解模型,并以天津东方海陆集装箱码头为例进行算例分析.结果表明,预约集港能够降低集卡在闸口的排队等待时间,且送箱集卡预约和场桥调度的协同优化比独立决策更有利于提高集港效率.     

集装箱码头前沿交通流模型研究

在深入分析现代集装箱专用码头前沿交通流的影响因素的基础上，提出并建立了一个集装箱码头前沿交通流模型，通过对模型的数值计算，分析了集装箱拖挂车在前沿的滞留时间与作业的集装箱岸桥数量比的关系，仿真研究了集装箱拖挂车在前沿的滞留时间与码头前沿宽度的关系，证明了模型的合理性，利用这个模型可以评价码头前沿交通流状况，从而为码头设计和规划提供理论依据。     

集装箱码头铁水联运装卸设备协同调度

集装箱码头铁路作业区是开展集装箱铁水联运的主要场所,其效率将影响集装箱铁水联运的整体效率,因而,建立了以装卸过程总完成时间最短为目标的龙门吊、集卡和场桥的协同调度问题的混合整数规划模型,既考虑了装卸同步,又考虑了龙门吊间的干扰和安全距离、龙门吊和场桥走行时间及缓冲区等现实约束,并考虑了集卡堵塞问题.为了求解模型,设计了改进的多层遗传算法.最后通过实验验证了模型和算法的有效性和可行性,证明了考虑集卡堵塞问题是有必要的,并给出了50个和100个集装箱的设备最佳配比.     

集装箱港口岸边资源泊位与岸桥协同优化配置研究

在集装箱港口中,泊位跟岸桥作为2个非常重要的资源,它们的优化配置,对整个港口的运作以及客户对港口服务的满意度有十分重要的影响.文中建立了一个对泊位与岸桥资源同时进行优化配置的混合整数规划模型,采用两阶段分解算法进行求解,对港口泊位与岸桥资源进行协同优化配置.并考虑了岸桥有工作范围,同时允许岸桥在工作中进行调整.用一个算例,证明该模型在对2种资源的优化配置方面有理想的效果.