基于witness港口煤炭物流能力分析

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1、基于witness港口煤炭物流能力分析韩竞宇（中国矿业大学（北京）管理学院ZSZ100503021Q）摘要随着现代物流观念的发展，如今煤炭港口不仅要面临港口间的激烈竞争，而且它作为供应链的重要节点，还参与整个煤炭行业供应链之间的竞争。特别是在全球能源紧缺的社会环境下，煤炭港口作为重要资源，往往成为煤炭运输的瓶颈。所以，如何迅速建立现代港口物流体系，提高港口物流能力，降低物流成本，是提高港口核心竞争力的关键，成为社会生产发展进程中最迫切需要解决的问题之一。因此，本文提出一个系统的方法对煤炭码头物流能力进行评价，有利于找到煤炭码头的物流能力瓶颈，从而提高港口的物流能力，对促进煤炭物流业的快速发展具

2、有一定的意义。本文以系统分析的观点，并利用witness仿真软件作为工具，对煤炭码头物流系统进行研究，建立了为煤炭码头物流能力评价的仿真平台。针对如何应用新一代仿真软件witness建立煤炭码头物流系统仿真模型，阐述了基本思路，建立煤炭码头的层次模型、动态模型，最后结合具体码头的特色建立其仿真模型，以某港码头为实例，对本文提出的仿真评价的方法进行应用。关键字煤炭物流，港口运输，witness仿真1港口物流系统及煤炭码头物流系统随着世界经济一体化，物流的内涵正在逐渐扩大，港口作为全球综合运输网络的节点，其功能也在不断拓宽。港口在发展现代物流中，扮演着越来越重要的角色。现代物流理念的普及以及现代物

3、流实践的要求，已促使港口抛弃以往单一的运输中转节点的定位，转丽向集运输、工贸、金融、信息和多式联运为一体的综合物流中心的方向发展。港口这种由运输中转节点到综合物流服务链中重要环节的定位转变不仅使港口功能发生了极大变化，而且也使港口在服务范围延伸、服务功能扩展的过程中，逐渐形成了自身特有的物流系统。港口物流系统是港口为适应现代物流发展的需要而形成的新型产业形态。根港口物流发展现状并结合港口物流未来的发展趋势，将港口物流系统定义：港口物流系统是国际和地区综合物流服务链中的重要环节，以满足全球客户需求为目的，将传统的港口装卸活动与现代物流服务功能结合起来，所形成的以港口为中心的物流体系，从而实现货物

4、在港的高效率、高效益的装卸、集疏和物流服务增值。现代煤炭码头是一个复杂的大系统，不同类型的码头，其基本设施和设备配置都有所不同，在生产作业中所组合的工艺水平也有很大差别，所以，煤炭码头系统的物流能力也不同。图1为出口型煤炭码头的设备配置图。图1 出口型煤炭码头的设备配置图2煤炭港口物流系统变量分析及仿真流程煤炭码头物流能力构成要素包括船舶到达时间间隔，船舶计划，船舶等待时间，火车计划，火车到达间隔，无形要素，火车等待时间，进出场流程控制，机械调度管理，配煤策略，堆存期，场堆存策略，堆存策略，长度，泊位，单元泊位的吨级，装载量，船舶，装载煤种情况，火车车厢型号，有形要素，列车节数，翻车机实际装卸

5、能力，皮带机实际输送能力，卸料机卸料能力，堆场堆存能力，取料机取料能力，装船机装船能力。鉴于仿真能力有限及数据获得的有限性，本文仅选取部分变量因素进行分析。2.1船舶和火车到港规律分析船舶到港事件是引起码头物流系统状态变化的原因，码头系统的动态过程是靠事件来驱动的。由于受到各种不确定性的因素影响，船舶到港的时间间隔是一个随机变量。该变量是码头物流系统建模的一个重要依据。我们获得了某港以下信息：火车到达时间间隔均值为13小时(91分钟)，标准均方差为33小时(200分钟)。不同吨位船舶到港时间间隔30小时以内，即相隔一天左右就有该类的货船抵港。2.2船舶在港时间的分布规律船舶的在港停泊时间，反映

6、了港口企业的综合服务水平，关系到港口企业的经济效益和社会效益。船舶在港时间受多方面因素影响，诸如天气状况、货物种类、船形大小等，因此具有很大的随机性，找出随机性背后隐含的规律，对港口生产运营、调度等管理工作有一定的参考价值。图2为某港船舶靠泊到开工时问间隔分布，横坐标为船舶靠泊到开工的时间，间隔以05小时为单位，纵坐标为出现的频数。通过对样本数据的处理和统计，得到某港船舶靠泊到开工时间间隔均值为1.59小时(95.4分钟)，标准均方差为201小时（121分钟)。通过对样本数据的处理和统计，得到某港船舶作业时间均值为10.9小时（654分钟），标准均方差为6.74小时(404.4分钟)。图2 为

7、某港船舶靠泊到开工时问间隔分布2.3某港码头设备能力目前，某港码头共有10万吨级泊位1个，5万吨级泊位1个，35万吨级泊位4个(其中一个为待泊泊位)，设计年通过能力5500万吨，堆场9条，设计堆存能力325万吨。工艺系统配置三车式翻车机3台，悬臂式堆料机5台，悬臂式斗轮取料机6台，门式取料机2台，装船机5台，皮带机41台，其宽度B=1800毫米。2.4车船装载量分析港口吞吐量是港口生产经营活动的重要指标，它可以反映港口的生产经营规模。基于杂货码头货种多、装卸工艺复杂的特点及杂货公司泊位多、管理难度大的特征，从货类和泊位两个方面对该杂货公司的吞吐量进行分析。鉴于收集到资料所限，统计整理汇总得出：

8、某港火车装载量均值为6705吨，标准均方差为2625吨。得到船舶配载量平均值为26126.6吨，标准差为17395.78吨。2.5仿真流程仿真流程如图3所示。图3 仿真流程3仿真结果及评价3.1仿真运行界面根据所设定的仿真参数，利用witness软件进行仿真研究，仿真程序运行主界面和仿真程序输出结果图，如图4和图5所示。图3 仿真程序运行主界面图4 仿真程序输出结果界面3.2仿真评价的结论本文是在复杂系统建模理论和系统仿真技术的指导下，基于某港煤工程的装卸设备、工艺流程、堆场布局等的实际情况，在仿真软件witness的平台上完成的。通过对船舶到达间隔时间与码头物流系统性能进行仿真试验研究，船舶

9、到达间隔时间变化直接影响煤炭吞吐量，从而反映了吞吐量变化对机械设备及堆场的利用率和船舶、火车等待时间等物流能力性能指标的影响，以及探索极限边界条件下主要物流能力性能指标的变化范围。某港煤炭码头的物流能力的仿真评价结论如下：(1)在船舶到达间隔时间缩短为150分钟、100分钟时，年吞吐量逐渐趋于稳定。可见，仿真模型中的某港煤炭码头有能力达到5253多万吨的年吞吐量。但考虑到其他一些不确定性因素的影响，比如装卸设备故障、货物堆存期较长等因素，某港媒炭码头最大物流通过能力应该可达到5000万吨。(2)在各试验工况中，堆场的日平均占用率在62至88之间。尤其随着船舶到达间隔时间的缩短，堆场的日平均占用

10、率明显上升。可见港口的堆场容量不足会成为制约港口运营的主要瓶颈。(4)各种装卸设备的利用率大部分在40至70之间，能够满足未来港口的运营。综上所述，该码头装卸设备的能力足够，秦阜岛煤炭码头的物流通过能力能达到5000万吨。但是，对未来的发展趋势来说，堆场的容量不足将对码头物流能力的优化起到制约。参考文献1蔡芸.集装箱自动化堆场物流系统仿真与分析M.2005.102贾智勇.基于Witness杂货码头物流系统仿真分析J.物流工程与管理.2010,32(10)3魏众.集装箱码头物流作业系统集成优化调度研究D.北京交通大学.20074肖青.港口规划M.大连海事大学出版社,19995陈娟.基于Witness的煤炭码头物流能力仿真评价方法研究.武汉理工大学。2008