集装箱码头作为海、陆运输的连接枢纽,是国际供应链各环节中最重要的物流节点。为了适应国际集装箱运输业的快速发展和船舶大型化的趋势,集装箱自动化码头(Automated Container Terminal,简称ACT)的研究与建设势在必行。 集装箱自动化码头集成了信息化、自动化、智能化、电子化等现代物流技术,将集装箱岸壁与堆场之间的运输、堆场内的作业、闸口的进出等全过程实现自动化运作,可提高码头装卸设备的生产效率,减少船舶的在泊时间,增加港口吞吐量。本文以此为背景,以整个集装箱自动化码头物流系统为研究对象,重点对其规划、建模、控制、仿真等四个方面进行了研究。 首先,对集装箱自动化码头物流系统进行了规划设计。在与常规码头进行比较分析的基础上,提出了一种新的集装箱装卸工艺方案,系统由岸桥、自动导引小车(Automated Guided Vehicle,简称AGV)和自动堆跺起重机组成,并规划了码头平面布局,指出其系统特点和作业流程,分析了自动化码头AGV调度原理和调度规则,研究了码头内交通规则和车辆冲突解决办法,设计了AGV的逻辑控制,对集装箱自动化码头的设计原则和评价标准进行了深入地分析与探讨。 其次,以随机Petri网(Stochastic Petri Net,简称SPN)理论为基础,提出了在集装箱自动化码头建模时引入时间参数来模拟港口作业的基本思想。分析比较了两种SPN实施规则,并结合集装箱自动化码头物流系统特点,采用与变迁相联系的SPN实施规则,建立了集装箱自动化码头的理论模型,在对模型可达性、马尔可夫链分析的基础上,计算了系统状态的稳态概率,并进行了理论模型的性能指标分析。 然后,以模糊控制系统理论为基础,提出了集装箱自动化码头AGV动态调度的模糊控制技术实现方法,进行了码头调度模糊控制功能设计,并以实例加以分析说明。 最后,以物流系统仿真软件Witness为平台,开发了集装箱自动化码头的仿真模型,并进行了仿真试验。根据论文研究目的,确定了仿真目标,进行了模型的基本参数设计、作业流程设计、单元模块设计以及便于模型性能评价的统计性能参数定义。根据仿真目标,确定了仿真内容,制定了仿真方案和仿真工况,通过仿真试验,研究了集装箱自动化码头物流系统的机械调度模式、装卸工艺、生产作业能力、设备优化配置以及其它作业工况。