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摘 要：为构建集装箱码头物流运营系统仿真模型的基本要素，首先移植离散事件动态系统(Discrete Event Dynamic Systems, DEDS)的基本要素构成概念，高度归纳集装箱物流运营真实系统，构造系统仿真基本模型的实体、事件、活动与进程(Entity, Event, Activity & Process, EEAP)4要素并提炼其复杂的相互关系；并在此基础上，抽象和简化各基本要素间的相互关系，提出可作为仿真模型依据的集总模型的EEAP，最后给出模型基本要素的形式化表示.研究表明，以此为基本要素构建的仿真模型及系统可为集装箱码头物流运营提供决策支持, 从而验证该方法的有效性.
关键词：离散事件动态系统； 集装箱码头； 物流运营系统； 实体； 事件； 活动； 进程； 仿真模型
中图分类号：N945； U656.1文献标志码：A
On EEAP of simulation modeling for container terminal
logistics operation system based on DEDS
SHA Mei
(School of Transport & Communications, Shanghai Maritime Uinv., Shanghai 200135, China)
Abstract： In order to create basic elements of the simulation modeling for the container terminal logistics operation system, four elements are firstly presented from the perspective of Entity，Event, Activity & Process (EEAP) that are derived from the theory of Discrete Event Dynamic Systems (DEDS). By means of investigating and studying the real container terminal logistics operation system, the EEAP of the basic modeling for the system based on DEDS is summarized and created, and the complicated relationships among them are refined on. Then, on the basis of the results, the relationships are further abstracted and simplified, on which the EEAP of the concentrated modeling which can be used to describe the simulation modeling is presented. Meanwhile, EEAP formalization is put forward. It is indicated by the study that the effectiveness of EEAP, which can be used to lay the foundation of modeling and simulation system, can support decision-making in the container terminal logistics operations.
Key words： discrete event dynamic system; container terminal; logistics operation system; entity; event; activity; process; simulation modeling
0 引 言
对于集装箱码头物流系统及物流运营系统的定义，业界莫衷一是.笔者认为集装箱码头物流系统是指在一定的集装箱码头空间里，由集装箱、船舶、装卸搬运机械、泊位、堆场和道路等若干相互联系、相互制约的动态要素构成的有机整体.集装箱码头物流运营系统是指在这个有机整体中，由装卸船作业、水平搬运作业、堆场堆取作业、集疏运作业和倒箱作业等环节所组成的一体化运营系统.该系统是典型的离散事件动态系统（Discrete Event Dynamic System,DEDS）[1-3].DEDS由离散事件驱动，并由离散时间按照一定运行规则相互作用，导致状态演化的一类动态系统[4]，其基本要素[5,6]由实体、事件、活动和进程(Entily,Event,Activity & Process,EEAP)组成.
纵观国内外公开文献，20世纪90年代以来，特别是最近几年，越来越多的仿真系统[1]被应用于集装箱码头的规划、管理和运营.目前的研究主要体现为：(1）对码头运营问题的局部研究，如泊位资源利用和堆场问题等，对于基本构成要素的研究局限于这些环节；(2）基于提高运营效率的研究，虽然涉及整体码头运营的较多，但一般针对某一具体港口展开，如鹿特丹港[7-9]、釜山港[10,11]、Virginia港[12]、洛杉矶港[13]、新加坡的Brani港[14]和Riga港[15]、马来西亚的Kelang集装箱码头[16]和Gdansk港[17]等，其基本要素构成与该码头运营系统密切相关，且各不相同.至今未见专门从EEAP等方面进行系统研究的文献.此外，由于近年来我国集装箱码头在规模和吞吐量上的飞速发展，与国外码头相比，集装箱码头运营方面更突显出繁忙、拥挤的特征，作为真实系统的集装箱码头物流运营系统有其自身的特点及运营机制.
本文将我国集装箱码头的物流运营系统作为研究对象的真实系统，通过对上海外高桥和洋山深水港集装箱码头以及深圳盐田和浙江宁波等集装箱码头的调研、观测与抽象，同时将DEDS的基本要素由EEAP所组成的思想移植到集装箱码头物流运营系统的仿真研究中，从EEAP的角度研究集装箱码头物流运营系统仿真模型的基本构成要素.
1 基本模型EEAP的归纳与构造
基本模型是能够解释实际系统的所有输入—输出行为的模型，是假想的完全解释.[18]即基本模型对所有可允许的实验框架均有效.
1.1 实体与进程
通过对集装箱码头物流运营真实系统的研究，根据DEDS定义，将完整的集装箱码头物流运营系统进程[3]划分为6个：卸船进程、装船进程、集运进程、疏运进程、倒箱进程A—B和倒箱进程B—A.按照进程的划分，实体组成见表1.
该进程集合共有38个元素，其任意2个之间的相互关系见式（1）.由于相互关系的复杂性，这种完全基于真实系统的事件、活动和进程的基本模型构造，会使基本模型结构不清晰、复杂并缺乏有效性.
2 集总模型EEAP的重构
根据实际情况，排除将过于复杂的基本模型作为可能仿真模型的依据，建模者可以构造对实验框架有效的相对简单的集总模型.它通常是从基本模型出发或根据实验者对实际系统的设想，按照把各个实体集总在一起并简化其相互关系而构造的模型.[18]建模过程的关键应当注重模型的简化.[5]为此，集装箱码头物流系统集总模型的基本要素除实体外，每个进程的事件与活动均需简化.
2.1 集总模型的事件、活动与进程
2.1.1 “事件”的统一
在基本模型中，触发“活动”的事件有3类：集装箱、外部集卡（集疏运进程）和水平搬运机械（倒箱进程）.表面上看，外部集卡的进入触发集疏运进程中的“活动”；水平搬运机械运行到堆场取箱触发倒箱进程中的“活动”.而事实上，后2种的触发事件是表面现象，实际的触发事件是集装箱：在某时刻需要装船的集装箱触发集运进程中的“活动”；在某时刻需要疏运的集装箱触发疏运进程中的“活动”；在某时刻需要倒箱的集装箱触发倒箱进程中的“活动”.因此，可将整个码头物流系统中的触发事件简化为1类，即集装箱.
2.1.2 “活动”的重构
通过对集装箱码头物流运营真实系统和图1的研究，将各种进程中的事件和活动加以分类，见图2.
2.1.3 集总模型的事件、活动与进程
基于图2提出的集总模型将完整的集装箱码头物流运营系统的进程仍然划分为卸船进程、装船进程、集运进程、疏运进程和倒箱进程.每个进程中分别包含事件和活动，由于表3中的事件均为离散事件，各进程的活动受离散事件驱动，因此简化后的集总模型仍然是典型的DEDS.集总模型的事件、活动与进程见表3，图3是事件和串行活动的形象描述.图2 各种进程中事件和活动的分类
活动解释事件触发符号卸船进程事件船舶靠泊，装卸桥卸船作业开始（装卸桥卸箱开始）触发“装卸桥—水平搬运机械—前方堆场机械”串行作业e1活动将“装卸桥—水平搬运机械—前方堆场机械”串行作业活动分解为：(1）装卸桥卸箱活动；(2）水平搬运机械搬运活动；(3）前方堆场堆箱活动；(4）串行作业活动a1装船进程事件（船舶靠泊后）水平搬运机械行驶到堆场取箱位置，堆场机械取箱开始触发“前方堆场机械—水平搬运机械—装卸桥”串行作业e2活动“前方堆场机械—水平搬运机械—装卸桥”串行作业活动分解为：(1）前方堆场取箱活动；(2）水平搬运机械搬运活动；(3）装卸桥装船活动； (4）串行作业活动a2集运进程事件时刻TIME需要装船的集装箱触发“道口—后方堆场”（集运）串行作业e3活动“道口—后方堆场”（集运）串行作业活动分解为：(1）集卡进入道口，从道口到堆场；(2）堆场机械堆箱活动；(3）串行作业活动a3疏运进程事件时刻TIME需要疏运的集装箱触发“后方堆场—道口”（疏运）串行作业e4活动“后方堆场—道口”（疏运）串行作业活动分解为：(1）堆场机械取箱活动；(2）集卡进入道口，从道口到堆场；(3）串行作业活动a4倒箱进程A—B事件A堆场，时刻TIME需要倒箱的集装箱触发“A堆场机械—水平搬运机械—B堆场机械”串行作业e5活动“A堆场机械—水平搬运机械—B堆场机械”串行作业活动分解为：(1）A堆场机械取箱活动；(2）水平搬运机械搬运活动；(3）B堆场机械堆箱活动；(4）串行作业活动a5倒箱进程B—A事件B堆场，时刻TIME需要倒箱的集装箱触发“B堆场机械—水平搬运机械—A堆场机械”串行作业e6活动“B堆场机械—水平搬运机械—A堆场机械”串行作业活动分解为：(1）B堆场机械取箱活动；(2）水平搬运机械搬运活动；(3）A堆场机械堆箱活动；(4）串行作业活动a6注：“倒箱进程”中的A和B堆场泛指相互倒箱的2个堆场：假设A为前方堆场，B为后方堆场.
2.2.2 有向连接图
用节点表示S中的元素，用节点的有向弧表示“事件—活动”关系R，并约定：如果(e1,a1)∈R，则在e1和a1存在1条弧，其方向是从e1指向a1.这样，结构模型{S,R}就可以用相应的有向图G={S,R}唯一表示，其中S为节点集合，R为有向弧集合.
当这些进程相互独立时，有向连接图见图4.
2.2.3 邻接矩阵
由图论可知，有向图与邻接矩阵存在一一对应关系，也用邻接矩阵描述图中各节点两两之间的关系，因此结构模型可用邻接矩阵表示.由于将每个进程都封装起来，事件和活动的属性及行为均限制在各进程内部，并通过明确定义的接口与其他进程交换信息，因此，虽然
3 集装箱码头物流运营仿真实施系统框架结构的构建
3.1 “进程”的封装
为将进程作为基本模型单元，必须对进程作进一步识别和定义，使之成为组成系统的对象.为此，将装船进程和卸船进程合并为装卸船进程；将集运进程和疏运进程合并为集疏运进程；将倒箱进程A—B和倒箱进程B—A合并为倒箱进程.在构建集装箱码头工艺系统设计仿真系统的集总模型时，将船舶排队进程、装卸船进程、集疏运进程和倒箱进程都封装起来，事件和活动的属性及行为均限制在各进程的内部，对外界而言，这些封装起来的信息均为不可见.每个进程的事件只能触发本进程的活动，而不能触发其他进程的活动.进程之间通过明确定义的接口交换信息.
3.2 仿真实施系统框架结构
在此基础上构建4个仿真子模型及子系统：以“船舶排队进程”、“装卸船进程”、“集疏运进程”和“倒箱进程”为基础，分别构建“船舶排队”、“装卸船生产”、“堆场—道口生产环节”和“倒箱作业”的模型及子系统.
在每个子模型及子系统中，“实体”确定系统仿真模型边界内的对象，作为建模和仿真研究其属性和状态的基础；“事件”明确系统仿真建模状态发生变化的行为，活动的开始与结束时间均由事件引起，因此事件和活动的提出明确所有事件的类别和数量，以及每个事件可以驱动的活动类型；“进程”明确系统仿真模型所包含的进程种类，每个进程都描述其所包含的事件及活动之间的逻辑关系和时序关系.因此，在子系统中可分别建立仿真子模型，子模型之间存在数据传递，子系统及子模型间的相互作用通过相互调用实现信息交换.[14]
集装箱码头物流运营仿真实施系统框架结构见图5.其中“模拟运算”是该系统的核心部分，是以本文探讨的基本要素为基础的建模方法以及算法的实现，其计算结果记录在仿真结果数据库中.图5 仿真实施系统框架结构
4 结 论
通过对集装箱物流运营真实系统的研究，高度归纳和构造基于DEDS的集装箱码头物流运营系统仿真基本模型的EEAP，提炼其相互关系并提出基本模型构造的复杂性；在此基础上，将基本模型中各种要素之间的相互关系抽象并简化，提出集总模型的EEAP.研究结果可为集装箱码头物流运营仿真系统及其仿真模型的构建提供依据.在此基础上建立的仿真模型及系统，已运用于上海外高桥保税区港务公司4期集装箱码头[3]和洋山深水港1期的系统仿真，并为其提供决策支持.
参考文献：
［1］沙梅. 集装箱码头物流系统建模与仿真综述［J]. 上海海事大学学报, 2005, 26(1): 6-12.
［2］沙梅. 利用标准化图例集描述通用性集装箱码头工艺方案设计仿真建模［J]. 系统工程, 2005，17(S1): 103-109.
［3］沙梅. 集装箱码头装卸工艺方案设计建模与仿真［J]. 系统仿真学报, 2003, 15(9): 1 240-1 244.
［4］郑大钟, 赵千川. 离散事件动态系统［M]. 北京: 清华大学出版社, 2000.
［5］齐欢, 王小平. 系统建模与仿真［M]. 北京: 清华大学出版社, 2003.
［6］康凤举. 现代仿真技术与应用［M]. 北京: 国防工业出版社, 2001.
［7］VEEKE H P M, OTTJES J A. A generic simulation model for systems of container terminals［C]//16th European Simulation Multiconference 2002. San Diego, CA, USA， 2002: 581-587.
［8］DUINKERKEN M B, EVERS J J M, OTTJES J A. A simulation model for integrating quay transport and stacking policies on automated container terminals［C]//15th European Simulation Multiconference 2001. San Diego, CA, USA. 2001: 909-916.
［9］OTTJES J A, DUINKERKEN M B, EVERS J J M,et al. A simulation study at the Rotterdam Port area［C]// Simulation in Industry. 8th European Simulation Symposium. Ghent, Belgium, 1996(1): 621-625.
［10］YUN W Y, CHOI Y S. Simulation model for container terminal operation analysis using an object-oriented approach［C]// Proc 1996 10th International Symposium on Inventory. Int J Production Econ, 1999: 221-230.
［11］NAM K C, KWAK K S, YU M S. Simulation study of container terminal performance［J]. Waterway, Port, Coastal & Ocean Eng, 2002, 128(3): 126-132.
［12］WARD T. Simulation analysis for planning deltaport container terminal［C]// Proc Ports '95 Conference on Port Eng. and Development for the 21st Century: Part 1 (of 2). Vancouver, BC, 1995.
［13］THIESSEN D, JACOB A, SANTA A J, et al. Design of a major container terminal at the port of Los Angeles［C]// Proc Ports '95 Conference on Port Eng. and Development for the 21st Century : Part 2. USA, 1995.
［14］SAND S E, TERSLOV O, CHEONG T A. Simulation study of Singapore’s Brani container terminal［J]. Dock & Harbour Authority, 1991,72(833): 206-212.
［15］NOVITSKI L, BLUEMEL E, MERKURYEV Y, et al. Modelling and simulation for designing a data processing system for the Riga Harbour container terminal［C]//8thEuropeanSimulation Symposium.Ghent, Belgium, 1996(1): 633-637.
［16］TAHAR R.M, HUSSAIN K. Simulation and analysis for the Kelang container terminal operations［J]. Logistics Inform Manage，2000, 13(1): 14-20.
［17］DZIELINSKI A, AMBOROSKI K, KOWALCZUK P, et al. Simulation of operation of a medium sized seaport case study: Port of Gdansk［C]//14th European Simulation Symposium, Soc. Modeling & Simulation Int, Erlangen, Germany, 2002: 313-317.
［18］王红卫. 建模与仿真［M]. 北京: 科学出版社, 2002.
(编辑 廖粤新)
注：“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”
关键词：离散事件动态系统； 集装箱码头； 物流运营系统； 实体； 事件； 活动； 进程； 仿真模型
中图分类号：N945； U656.1文献标志码：A
On EEAP of simulation modeling for container terminal
logistics operation system based on DEDS
SHA Mei
(School of Transport & Communications, Shanghai Maritime Uinv., Shanghai 200135, China)
Abstract： In order to create basic elements of the simulation modeling for the container terminal logistics operation system, four elements are firstly presented from the perspective of Entity，Event, Activity & Process (EEAP) that are derived from the theory of Discrete Event Dynamic Systems (DEDS). By means of investigating and studying the real container terminal logistics operation system, the EEAP of the basic modeling for the system based on DEDS is summarized and created, and the complicated relationships among them are refined on. Then, on the basis of the results, the relationships are further abstracted and simplified, on which the EEAP of the concentrated modeling which can be used to describe the simulation modeling is presented. Meanwhile, EEAP formalization is put forward. It is indicated by the study that the effectiveness of EEAP, which can be used to lay the foundation of modeling and simulation system, can support decision-making in the container terminal logistics operations.
Key words： discrete event dynamic system; container terminal; logistics operation system; entity; event; activity; process; simulation modeling
0 引 言
对于集装箱码头物流系统及物流运营系统的定义，业界莫衷一是.笔者认为集装箱码头物流系统是指在一定的集装箱码头空间里，由集装箱、船舶、装卸搬运机械、泊位、堆场和道路等若干相互联系、相互制约的动态要素构成的有机整体.集装箱码头物流运营系统是指在这个有机整体中，由装卸船作业、水平搬运作业、堆场堆取作业、集疏运作业和倒箱作业等环节所组成的一体化运营系统.该系统是典型的离散事件动态系统（Discrete Event Dynamic System,DEDS）[1-3].DEDS由离散事件驱动，并由离散时间按照一定运行规则相互作用，导致状态演化的一类动态系统[4]，其基本要素[5,6]由实体、事件、活动和进程(Entily,Event,Activity & Process,EEAP)组成.
纵观国内外公开文献，20世纪90年代以来，特别是最近几年，越来越多的仿真系统[1]被应用于集装箱码头的规划、管理和运营.目前的研究主要体现为：(1）对码头运营问题的局部研究，如泊位资源利用和堆场问题等，对于基本构成要素的研究局限于这些环节；(2）基于提高运营效率的研究，虽然涉及整体码头运营的较多，但一般针对某一具体港口展开，如鹿特丹港[7-9]、釜山港[10,11]、Virginia港[12]、洛杉矶港[13]、新加坡的Brani港[14]和Riga港[15]、马来西亚的Kelang集装箱码头[16]和Gdansk港[17]等，其基本要素构成与该码头运营系统密切相关，且各不相同.至今未见专门从EEAP等方面进行系统研究的文献.此外，由于近年来我国集装箱码头在规模和吞吐量上的飞速发展，与国外码头相比，集装箱码头运营方面更突显出繁忙、拥挤的特征，作为真实系统的集装箱码头物流运营系统有其自身的特点及运营机制.
本文将我国集装箱码头的物流运营系统作为研究对象的真实系统，通过对上海外高桥和洋山深水港集装箱码头以及深圳盐田和浙江宁波等集装箱码头的调研、观测与抽象，同时将DEDS的基本要素由EEAP所组成的思想移植到集装箱码头物流运营系统的仿真研究中，从EEAP的角度研究集装箱码头物流运营系统仿真模型的基本构成要素.
1 基本模型EEAP的归纳与构造
基本模型是能够解释实际系统的所有输入—输出行为的模型，是假想的完全解释.[18]即基本模型对所有可允许的实验框架均有效.
1.1 实体与进程
通过对集装箱码头物流运营真实系统的研究，根据DEDS定义，将完整的集装箱码头物流运营系统进程[3]划分为6个：卸船进程、装船进程、集运进程、疏运进程、倒箱进程A—B和倒箱进程B—A.按照进程的划分，实体组成见表1.
该进程集合共有38个元素，其任意2个之间的相互关系见式（1）.由于相互关系的复杂性，这种完全基于真实系统的事件、活动和进程的基本模型构造，会使基本模型结构不清晰、复杂并缺乏有效性.
2 集总模型EEAP的重构
根据实际情况，排除将过于复杂的基本模型作为可能仿真模型的依据，建模者可以构造对实验框架有效的相对简单的集总模型.它通常是从基本模型出发或根据实验者对实际系统的设想，按照把各个实体集总在一起并简化其相互关系而构造的模型.[18]建模过程的关键应当注重模型的简化.[5]为此，集装箱码头物流系统集总模型的基本要素除实体外，每个进程的事件与活动均需简化.
2.1 集总模型的事件、活动与进程
2.1.1 “事件”的统一
在基本模型中，触发“活动”的事件有3类：集装箱、外部集卡（集疏运进程）和水平搬运机械（倒箱进程）.表面上看，外部集卡的进入触发集疏运进程中的“活动”；水平搬运机械运行到堆场取箱触发倒箱进程中的“活动”.而事实上，后2种的触发事件是表面现象，实际的触发事件是集装箱：在某时刻需要装船的集装箱触发集运进程中的“活动”；在某时刻需要疏运的集装箱触发疏运进程中的“活动”；在某时刻需要倒箱的集装箱触发倒箱进程中的“活动”.因此，可将整个码头物流系统中的触发事件简化为1类，即集装箱.
2.1.2 “活动”的重构
通过对集装箱码头物流运营真实系统和图1的研究，将各种进程中的事件和活动加以分类，见图2.
2.1.3 集总模型的事件、活动与进程
基于图2提出的集总模型将完整的集装箱码头物流运营系统的进程仍然划分为卸船进程、装船进程、集运进程、疏运进程和倒箱进程.每个进程中分别包含事件和活动，由于表3中的事件均为离散事件，各进程的活动受离散事件驱动，因此简化后的集总模型仍然是典型的DEDS.集总模型的事件、活动与进程见表3，图3是事件和串行活动的形象描述.图2 各种进程中事件和活动的分类
活动解释事件触发符号卸船进程事件船舶靠泊，装卸桥卸船作业开始（装卸桥卸箱开始）触发“装卸桥—水平搬运机械—前方堆场机械”串行作业e1活动将“装卸桥—水平搬运机械—前方堆场机械”串行作业活动分解为：(1）装卸桥卸箱活动；(2）水平搬运机械搬运活动；(3）前方堆场堆箱活动；(4）串行作业活动a1装船进程事件（船舶靠泊后）水平搬运机械行驶到堆场取箱位置，堆场机械取箱开始触发“前方堆场机械—水平搬运机械—装卸桥”串行作业e2活动“前方堆场机械—水平搬运机械—装卸桥”串行作业活动分解为：(1）前方堆场取箱活动；(2）水平搬运机械搬运活动；(3）装卸桥装船活动； (4）串行作业活动a2集运进程事件时刻TIME需要装船的集装箱触发“道口—后方堆场”（集运）串行作业e3活动“道口—后方堆场”（集运）串行作业活动分解为：(1）集卡进入道口，从道口到堆场；(2）堆场机械堆箱活动；(3）串行作业活动a3疏运进程事件时刻TIME需要疏运的集装箱触发“后方堆场—道口”（疏运）串行作业e4活动“后方堆场—道口”（疏运）串行作业活动分解为：(1）堆场机械取箱活动；(2）集卡进入道口，从道口到堆场；(3）串行作业活动a4倒箱进程A—B事件A堆场，时刻TIME需要倒箱的集装箱触发“A堆场机械—水平搬运机械—B堆场机械”串行作业e5活动“A堆场机械—水平搬运机械—B堆场机械”串行作业活动分解为：(1）A堆场机械取箱活动；(2）水平搬运机械搬运活动；(3）B堆场机械堆箱活动；(4）串行作业活动a5倒箱进程B—A事件B堆场，时刻TIME需要倒箱的集装箱触发“B堆场机械—水平搬运机械—A堆场机械”串行作业e6活动“B堆场机械—水平搬运机械—A堆场机械”串行作业活动分解为：(1）B堆场机械取箱活动；(2）水平搬运机械搬运活动；(3）A堆场机械堆箱活动；(4）串行作业活动a6注：“倒箱进程”中的A和B堆场泛指相互倒箱的2个堆场：假设A为前方堆场，B为后方堆场.
2.2.2 有向连接图
用节点表示S中的元素，用节点的有向弧表示“事件—活动”关系R，并约定：如果(e1,a1)∈R，则在e1和a1存在1条弧，其方向是从e1指向a1.这样，结构模型{S,R}就可以用相应的有向图G={S,R}唯一表示，其中S为节点集合，R为有向弧集合.
当这些进程相互独立时，有向连接图见图4.
2.2.3 邻接矩阵
由图论可知，有向图与邻接矩阵存在一一对应关系，也用邻接矩阵描述图中各节点两两之间的关系，因此结构模型可用邻接矩阵表示.由于将每个进程都封装起来，事件和活动的属性及行为均限制在各进程内部，并通过明确定义的接口与其他进程交换信息，因此，虽然
3 集装箱码头物流运营仿真实施系统框架结构的构建
3.1 “进程”的封装
为将进程作为基本模型单元，必须对进程作进一步识别和定义，使之成为组成系统的对象.为此，将装船进程和卸船进程合并为装卸船进程；将集运进程和疏运进程合并为集疏运进程；将倒箱进程A—B和倒箱进程B—A合并为倒箱进程.在构建集装箱码头工艺系统设计仿真系统的集总模型时，将船舶排队进程、装卸船进程、集疏运进程和倒箱进程都封装起来，事件和活动的属性及行为均限制在各进程的内部，对外界而言，这些封装起来的信息均为不可见.每个进程的事件只能触发本进程的活动，而不能触发其他进程的活动.进程之间通过明确定义的接口交换信息.
3.2 仿真实施系统框架结构
在此基础上构建4个仿真子模型及子系统：以“船舶排队进程”、“装卸船进程”、“集疏运进程”和“倒箱进程”为基础，分别构建“船舶排队”、“装卸船生产”、“堆场—道口生产环节”和“倒箱作业”的模型及子系统.
在每个子模型及子系统中，“实体”确定系统仿真模型边界内的对象，作为建模和仿真研究其属性和状态的基础；“事件”明确系统仿真建模状态发生变化的行为，活动的开始与结束时间均由事件引起，因此事件和活动的提出明确所有事件的类别和数量，以及每个事件可以驱动的活动类型；“进程”明确系统仿真模型所包含的进程种类，每个进程都描述其所包含的事件及活动之间的逻辑关系和时序关系.因此，在子系统中可分别建立仿真子模型，子模型之间存在数据传递，子系统及子模型间的相互作用通过相互调用实现信息交换.[14]
集装箱码头物流运营仿真实施系统框架结构见图5.其中“模拟运算”是该系统的核心部分，是以本文探讨的基本要素为基础的建模方法以及算法的实现，其计算结果记录在仿真结果数据库中.图5 仿真实施系统框架结构
4 结 论
通过对集装箱物流运营真实系统的研究，高度归纳和构造基于DEDS的集装箱码头物流运营系统仿真基本模型的EEAP，提炼其相互关系并提出基本模型构造的复杂性；在此基础上，将基本模型中各种要素之间的相互关系抽象并简化，提出集总模型的EEAP.研究结果可为集装箱码头物流运营仿真系统及其仿真模型的构建提供依据.在此基础上建立的仿真模型及系统，已运用于上海外高桥保税区港务公司4期集装箱码头[3]和洋山深水港1期的系统仿真，并为其提供决策支持.
参考文献：
［1］沙梅. 集装箱码头物流系统建模与仿真综述［J]. 上海海事大学学报, 2005, 26(1): 6-12.
［2］沙梅. 利用标准化图例集描述通用性集装箱码头工艺方案设计仿真建模［J]. 系统工程, 2005，17(S1): 103-109.
［3］沙梅. 集装箱码头装卸工艺方案设计建模与仿真［J]. 系统仿真学报, 2003, 15(9): 1 240-1 244.
［4］郑大钟, 赵千川. 离散事件动态系统［M]. 北京: 清华大学出版社, 2000.
［5］齐欢, 王小平. 系统建模与仿真［M]. 北京: 清华大学出版社, 2003.
［6］康凤举. 现代仿真技术与应用［M]. 北京: 国防工业出版社, 2001.
［7］VEEKE H P M, OTTJES J A. A generic simulation model for systems of container terminals［C]//16th European Simulation Multiconference 2002. San Diego, CA, USA， 2002: 581-587.
［8］DUINKERKEN M B, EVERS J J M, OTTJES J A. A simulation model for integrating quay transport and stacking policies on automated container terminals［C]//15th European Simulation Multiconference 2001. San Diego, CA, USA. 2001: 909-916.
［9］OTTJES J A, DUINKERKEN M B, EVERS J J M,et al. A simulation study at the Rotterdam Port area［C]// Simulation in Industry. 8th European Simulation Symposium. Ghent, Belgium, 1996(1): 621-625.
［10］YUN W Y, CHOI Y S. Simulation model for container terminal operation analysis using an object-oriented approach［C]// Proc 1996 10th International Symposium on Inventory. Int J Production Econ, 1999: 221-230.
［11］NAM K C, KWAK K S, YU M S. Simulation study of container terminal performance［J]. Waterway, Port, Coastal & Ocean Eng, 2002, 128(3): 126-132.
［12］WARD T. Simulation analysis for planning deltaport container terminal［C]// Proc Ports '95 Conference on Port Eng. and Development for the 21st Century: Part 1 (of 2). Vancouver, BC, 1995.
［13］THIESSEN D, JACOB A, SANTA A J, et al. Design of a major container terminal at the port of Los Angeles［C]// Proc Ports '95 Conference on Port Eng. and Development for the 21st Century : Part 2. USA, 1995.
［14］SAND S E, TERSLOV O, CHEONG T A. Simulation study of Singapore’s Brani container terminal［J]. Dock & Harbour Authority, 1991,72(833): 206-212.
［15］NOVITSKI L, BLUEMEL E, MERKURYEV Y, et al. Modelling and simulation for designing a data processing system for the Riga Harbour container terminal［C]//8thEuropeanSimulation Symposium.Ghent, Belgium, 1996(1): 633-637.
［16］TAHAR R.M, HUSSAIN K. Simulation and analysis for the Kelang container terminal operations［J]. Logistics Inform Manage，2000, 13(1): 14-20.
［17］DZIELINSKI A, AMBOROSKI K, KOWALCZUK P, et al. Simulation of operation of a medium sized seaport case study: Port of Gdansk［C]//14th European Simulation Symposium, Soc. Modeling & Simulation Int, Erlangen, Germany, 2002: 313-317.
［18］王红卫. 建模与仿真［M]. 北京: 科学出版社, 2002.
(编辑 廖粤新)
注：“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”