文档介绍：基于排队论的港口泊位系统的建模与仿真研究摘要:本文总结了排队论和仿真技术的发展以及应用情况,在前人的研究基础之上分析了系统仿真技术在港口泊位系统中的应用。分析了研究港口系统服务的特征,建立了港口运营生产的计算机仿真系统,系统充分考虑了港口生产的随机特性及其影响因素,能够比较客观地反映港口的实际运行状况,获得可靠的港口数值特征值,为综合性港口的优化设计提供了参考数据。本文还结合实例分析,研究探讨了港口泊位利用率和锚地保证率,借助计算机仿真技术、排队论方法构造泊位服务系统模拟模型和分析泊位服务水平,具有一定的实际指导意义。前言加入WTO以后,我国对外贸易事业得到迅猛发展,港口业也进入了快速增长时期,港口吞吐量逐年上升。日益增长的吞吐量需求给我国能力不足的港口业既带来了发展机遇,也带来了巨大的挑战。如何满足巨大的船舶吞吐量需求,提高码头作业效率,降低运作成本,成为了港口业亟待解决的重要课题。排队论发展及其应用排队论是在概率论和数理统计基础上发展起来的运筹学分支,它是解决排队问题的有效手段。排队系统的数学研究开始于1909~1920年之间,丹麦工程师爱尔朗(AzKzErlang)在电话交换机的设计上为解决等线和通道问题首先提出了最初的排队论方法,1928年福瑞(Fry)在这个领域做出了较大贡献,促进了排队论的早期研究工作。50年代初肯德尔(DZGZKendall)对排队论的研究代表了当时该领域的研究水平,他提出的肯德尔符号一直沿用到今天,并依此对排队模型进行分类。在日常生活及工程中,排队现象无处不在、无时不有。例如,顾客去商店购买商品、顾客去服务场所接受某种服务(理发、就餐等)、机械零件在车间中加工、运输车辆由装载机装料、船舶进港靠泊码头等,当不能立即得到服务时就需要等待服务(若允许排队等待),因而就发生了排队现象。排队现象的产生主要是由于要求服务者的到达是随机的,服务机构的服务时间也是随机的,在某时刻要求服务者的数量超过了服务机构的容量,服务者就需要排队等待。排队现象实际上是反映了要求服务者与服务机构间的配合关系,例如船舶进港靠泊问题,若港口的泊位数少将发生船舶等候泊位,产生压船、压货的经济损失;若泊位数多船舶就不需要等待,虽解决了压船、压货问题,却又经常出现码头泊位空闲现象,造成港口投资的浪费。解决这类排队问题的目标就是确定要求服务者与服务机构间的最优配合,排队论是解决这类问题的有效手段。最早的排队论方法是在20世纪初丹麦工程师爱尔朗(AZKZErlang)提出的,当时用在电话交换机的设计上解决等线和通道问题,经过近一个世纪的发展,目前排队论已广泛应用于工程规划与设计、生产调度与管理、经济分析等各个领域。在工程规划中排队理论主要用于解决工程的建设规模,以求得要求服务者与服务机构间的最优配合。例如在交通运输系统分析中,研究货物的最佳运输线路和最佳运输方式、各种港站枢纽的合理布局及其最佳规模的确定等。在工程设计中排队理论主要用于解决具体工程中各种设施的最佳规模,以达到投资省、效益高之目的。例如交通港站设计中,根据客、货的到达分布情况确定服务窗口数量、检验票口数量、货物存储区或旅客候车(船、机)室的面积等。在生产调度与管理中,排队论可用于施工组织优化、各种机械及人员的最佳配置、生产的优化调度以充分发挥各种设施的能力等。在金融经济领域可利用排队理论分析测定货物运价、建立投资决策支持系统等。系统排队模型按照系统状态的变化与时间的关系,可将系统分为连续系统和离散系统。连续系统的状态随时间连续变化。这类系统的动态特性可以用微分方程或一组状态方程来描述,也可用差分方程或一组离散状态方程来描述。离散系统的状态变化只在时间的离散时刻发生,且往往是随机的。这类系统一般规模庞大、结构复杂,很难用解析方法求得结果,即便是有解法可用,也只能解决极为简单的问题,对于复杂的问题也是无能为力的,好的解决方法往往需要求助于计算机仿真技术。排队系统由三个基本部分组成:①顾客的输入;②顾客的排队;③系统的服务机构。不同的顾客输入过程、排队规则和服务机构的服务能力有不同的排队模型。排队模型的一般表达式为输入过程/服务过程/S/L      (1-1)其中S表示系统并行的服务台数,L表示排队容量。一般用两顾客相继到达的间隔时间的概率分布描述输入过程,用服务时间的概率分布描述服务过程,通常以“对”表示指数分布,“D”表示常数分布,“E、”表示k阶爱尔朗分布等。例如M/M/S/∞排队模型表示泊松输入(顾客相继到达的间隔时间为指数分布),指数分布服务时间,S个并行的服务台,系统中顾客的排队长度无限制,M/E2/S/L排队模型表示泊松输入,2阶爱尔朗分布服务时间,S个服务台,系统中最多有L个顾客排队。港口排队模型港口是由码头、港池、航道、锚地、外堤、装卸机械设备、仓库、堆场以及其它