基于哈佛体系结构的集装箱码头物流系统建模仿真研究

发布时间：2021-04-04 22:36

　　集装箱运输是一种高效率、大规模的运输方式,其与信息化网络已经成为国际物流体系的两大基础。集装箱码头物流系统（Container Terminal Logistics System, CTLS）是以集装箱为对象,由装卸运输系统、生产调度系统和管理信息系统组成的高度复杂的物流系统,且由于船舶、集卡的到港时间及船舶装卸箱量的随机性,其具有离散、动态和不确定性。在当前集装箱运输船舶大型化、快速化和港口竞争日益白热化的背景下,CTLS生产调度和管理决策水平的高低对于港口提高自身竞争力,具有至关重要的作用。本文融合系统工程、软件工程和工业工程的科学思想和方法,将集装箱码头内的装卸作业看做是一种广义的“计算”,将经典的精确计算和分布式控制架构——哈佛体系结构和基于Agent的计算的设计思想和方法体系相融合,以描述和建模CTLS,得出一种新的基于哈佛体系结构和Agent计算（Harvard Architecture and Agent-based Computing, HA-AC）的CTLS整体建模和调度思想,并展开相应的应用研究。论文的主要研究内容和成果如下：（1）从柔性制造系统（Flexible ... 

【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：154 页

【学位级别】：博士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题来源
    1.2 问题的提出
    1.3 论文研究的目的和意义
        1.3.1 论文的研究目的
        1.3.2 论文研究的实际价值与理论意义
    1.4 国内外研究现状与动态
        1.4.1 集装箱码头物流系统的建模与仿真方法研究
        1.4.2 集装箱码头物流系统的建模与仿真对象
    1.5 研究内容和论文结构
    1.6 本章小结
第2章 基于多AGENT的CTLS建模分析
    2.1 引言
    2.2 集装箱码头物流系统概述
    2.3 集装箱码头物流系统分析
        2.3.1 CTLS的运作描述及其转化模型
        2.3.2 港口集装箱流
    2.4 多AGENT系统与CTLS
        2.4.1 分布式人工智能与多Agent系统
        2.4.2 基于Agent的计算及其应用研究
        2.4.3 将智能Agent引入CTLS
        2.4.4 基于Agent的建模与仿真方法
    2.5 面向CTLS的AGENT建模
        2.5.1 CTLS中的Agent分类
        2.5.2 核心Agent的功能分析
    2.6 本章小结
第3章 CTLS和CS的体系结构与调度机制对比分析
    3.1 引言
    3.2 两系统总体视图比较
        3.2.1 系统层次结构比较
        3.2.2 顶层视图映射
        3.2.3 CTLS和CS的互连结构映射
    3.3 系统组成与体系结构比较
        3.3.1 整体结构比较
        3.3.2 码头前沿与中央处理器
        3.3.3 码头堆场和存储器
        3.3.4 码头集装箱进出端口与外设
        3.3.5 CTLS的体系结构分析
    3.4 集装箱码头生产调度系统与计算机操作系统比较
        3.4.1 基于排队网络理论的集装箱码头生产调度
        3.4.2 码头前沿调度与处理机调度
        3.4.3 堆场管理与内存管理
        3.4.4 水平运输与总线调度
        3.4.5 集装箱码头集疏运与I/O设备管理
        3.4.6 CTLS生产调度层次
    3.5 本章小结
第4章 基于哈佛体系结构和AGENT计算的CTLS建模
    4.1 引言
    4.2 基于HA-AC的整体建模思想
    4.3 基于HA-AC的CTLS的建模体系结构
        4.3.1 CTLS与CS的组成映射关系
        4.3.2 基于HA-AC的CTLS的建模体系结构
    4.4 CTLS中各AGENT间的交互和协作描述
        4.4.1 Agent间的相关性
        4.4.2 Agent间的通信方式
        4.4.3 Agent间的通信交互定义
    4.5 基于HFS-BA的集装箱码头生产调度建模
        4.5.1 基于属性的有阻塞的混合流水车间问题
        4.5.2 中央处理器与集装箱码头前沿装卸
        4.5.3 集装箱码头生产调度的HFS-BA描述
        4.5.4 基于HFS-BA的双层集装箱码头生产调度模型
    4.6 本章小结
第5章 基于HA-AC的CTLS前沿生产调度
    5.1 引言
    5.2 CTLS中资源分配的基本思想
    5.3 动态泊位-岸桥调度模型
    5.4 多泊位指派问题
        5.4.1 基于计算机操作系统调度策略的泊位指派
        5.4.2 基于群集智能的泊位指派
    5.5 泊位-岸桥联合调度问题
    5.6 码头前沿泊位-岸桥配置研究
        5.6.1 计算机设计的量化原则
        5.6.2 CTLS生产调度中的指导原则
        5.6.3 仿真实例
    5.7 本章小结
第6章 基于HA-AC的CTLS水平运输调度
    6.1 引言
    6.2 水平运输集卡调度模型
    6.3 集卡动态调度仿真研究
        6.3.1 仿真场景
        6.3.2 集卡动态调度机制
        6.3.3 仿真结果
        6.3.4 仿真分析
    6.4 水平运输集卡调度的量化评估
    6.5 基于仿真的优化——集卡调度
    6.6 本章小结
第7章 基于HA-AC的CTLS堆场作业调度
    7.1 引言
    7.2 集装箱码头场桥调度模型
        7.2.1 场桥调度限制条件与基本原则
        7.2.2 场桥调度与磁盘臂调度
        7.2.3 数学模型
    7.3 调度算法
    7.4 仿真实验
        7.4.1 仿真实例
        7.4.2 仿真分析
    7.5 场桥作业配置研究
    7.6 本章小结
第8章 总结与展望
    8.1 论文的研究成果
    8.2 进一步的研究工作
致谢
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文和参与的科研项目


【参考文献】：
期刊论文
[1]集装箱码头动态集卡配置的并行仿真优化方法[J]. 李浩渊,汪定伟.  系统仿真学报. 2009(14)
[2]具有服务优先级别的动态离散泊位调度优化[J]. 韩笑乐,陆志强,奚立峰.  上海交通大学学报. 2009(06)
[3]集装箱港口物流系统仿真和优化研究综述[J]. 蔡芸,霍永忠.  系统仿真学报. 2009(08)
[4]集装箱港口多式运输系统资源配置协调优化研究[J]. 金淳,赵璐,高鹏.  系统仿真学报. 2009(03)
[5]集装箱码头箱区规划的并行仿真优化方法[J]. 李浩渊,汪定伟.  东北大学学报(自然科学版). 2008(12)
[6]集装箱码头泊位生产调度均衡优化[J]. 李强,杨春霞,王诺,佟士祺.  沈阳建筑大学学报(自然科学版). 2008(06)
[7]基于仿真的港口大门服务系统性能测试[J]. 金淳,沈剑峰.  系统仿真学报. 2008(09)
[8]集装箱倒箱问题的启发式算法研究[J]. 徐亚,陈秋双,龙磊,杨立志,刘丽芸.  系统仿真学报. 2008(14)
[9]集装箱码头泊位与岸桥协调调度优化[J]. 韩骏,孙晓娜,靳志宏.  大连海事大学学报. 2008(02)
[10]基于仿真优化的集装箱港口大门作业调度研究[J]. 金淳,于越,赵璐.  系统仿真学报. 2008(08)

博士论文
[1]基于排队网络理论的集装箱码头设备配置优化研究[D]. 张莉.同济大学 2007
[2]面向集装箱码头的仿真技术和优化方法研究[D]. 张煜.武汉理工大学 2007
[3]基于多Agent的集装箱码头生产调度系统的研究[D]. 于蒙.武汉理工大学 2007
[4]集装箱码头生产调度优化研究[D]. 张婕姝.上海海事大学 2006
[5]集装箱港口的竞争策略研究[D]. 吉阿兵.复旦大学 2006
[6]通用性集装箱码头工艺方案设计仿真系统建模与仿真研究[D]. 沙梅.上海海事大学 2006
[7]调度问题中的粒子群优化方法及其应用研究[D]. 刘志雄.武汉理工大学 2005
[8]港口集装箱物流系统仿真和优化方法的研究及应用[D]. 蔡芸.武汉理工大学 2005
[9]集装箱码头内部物流网络运作研究[D]. 杨静蕾.上海海事大学 2003

硕士论文
[1]基于WITNESS的集装箱码头物流系统建模与仿真[D]. 高玮.武汉理工大学 2003



本文编号：3118613