柴树峰，陈锦耀，李玉兰

(军事交通学院 军事物流系，天津 300161)



岸滩无码头集装化物资卸载仿真优化研究

柴树峰，陈锦耀，李玉兰

(军事交通学院 军事物流系，天津 300161)

为构建岸滩无码头装卸载装备力量，解决岸滩无码头集装化物资的快速装卸问题，结合某陆军登岛演习卸载作业案例，建立岸滩无码头集装化物资卸载作业链，借助Flexsim仿真软件对作业链进行研究。通过运行仿真模型得到仿真结果，找出该卸载作业存在的问题，并对作业方案进行优化。

岸滩无码头；集装化物资；卸载；仿真优化

岸滩无码头集装化物资卸载属于渡海登陆作战军需物资装卸载问题，是我军未来战争后勤保障中的重要部分。集装化物资卸载的效率和能力大小直接影响作战进程，因此，对装卸装备的合理配置是实现高效装卸保障能力的关键。随着部队作战物资保障任务越来越重，大量物资需求和消耗多样化，军事行动受领任务突然，为确保战场急需物资迅速、及时、准确到位，必须保证装卸作业的快速性和可靠性，研究岸滩无码头集装化物资卸载装备配置具有重大的理论和指导意义。针对岸滩无码头集装化物资卸载任务，军队后勤必须有成熟、快速的装卸保障能力。

对于渡海登陆作战军需物资的装卸载问题，目前主要集中在探讨理论、研究策略及改进管理的层面上[1-2]，还没有应用系统仿真技术对渡海登陆作战军需物资装卸载作业链进行建模仿真和根据仿真结果分析作业链系统的有效性、合理性方面的研究。对于编配岸滩无码头集装化物资卸载装备的问题，我军现行方法主要依靠经验或者通过估算来确定，没有充分考虑装卸装备的作业效率，以及不同装备由于衔接或其他原因造成作业时出现的干涉现象。本文拟从作业链的角度出发，在岸滩无码头极其特殊环境条件下，考虑各种集装化物资装卸载装备的综合作业效能，进行卸载作业链的构成要素及作业流程分析，在Flexsim仿真软件下，建立岸滩无码头卸载作业链的装备优化配置评价模型。

1　评价方法的确定

岸滩无码头集装化物资卸载作业链是由多种机械组成的作业链，其作业效能不是各机械作业效能的简单叠加，而是由作业机械、作业对象、作业方法等要素构成的作业链在规定条件下完成规定任务的效率和能力，主要体现在作业链资源消耗和作业时间的长短上，即作业链消耗的资源越少、作业时间越短，则作业链作业效能越高。

本文根据岸滩无码头集装化物资卸载作业链的实际情况，借助Flexsim仿真软件对岸滩无码头集装化物资卸载作业链进行研究与优化，其主要原因如下。

(1)在国内外大多数关于作业链效能评价的文献中，采用相关仿真软件建立逻辑合理、易于理解的仿真模型，是比较常用也是被广泛认可的评价方式[3-5]。结合作业链作业实际，分析作业机械能力，评价结果科学、准确，易于发现影响作业链作业效能的关键环节，对于提高改善作业链的作业效能有很强的参考价值。

(2)Flexsim 是基于面向对象的仿真软件，用于动态离散事件和系统的可视化建模仿真及监控。它集计算机三维图像处理技术、仿真技术、人工智能技术、数据处理技术为一体，专门面向制造、物流等领域，可在计算机内建立研究对象的系统三维模型，对模型进行系统分析和验证，最终获得优化设计或改造方案。

(3)Flexsim是离散事件系统仿真的有效工具。通过实体拖放、端口连接、参数与属性设置来完成物流系统的仿真，其最大特点在于建模人员不需将大量精力和时间耗费在繁琐的编程上，只要对现有实体进行合理的选用、布置、设置即可完成一般的仿真工作[6]。

对岸滩无码头集装化物资卸载作业链进行评价时，可按照作业链的各环节作业先后顺序，建立作业链系统仿真模型，将作业链的各作业环节、各要素连接成一个有机整体。根据给定具体物资的卸载作业需求及卸载时间范围，进一步优化作业机械的编配。

2　岸滩无码头集装化物资卸载作业链模型的建立

2.1任务案例

以某陆军登岛卸载作业为案例进行研究，卸载量为0.4万t。集装箱运输船舶无法直接抵达岸边，需要实施离岸过驳卸载。为了能够顺利完成此次应急卸载保障任务，上级要求某保障旅实施卸载作业任务，在规定时限内，从海上集装箱运输船上卸载集装化物资并运送至岸滩滩头区，卸载对象为某型号集装箱(额定质量5 t)。上级要求卸载作业阶段必须要在t(t≤400 min)时间内完成卸载作业。在执行本次任务时，前期配备的主要装备情况见表1。

表1　集装化物资卸载作业链系统装备配置情况

2.2作业流程

岸滩无码头集装化物资卸载作业链系统的运行流程如下：对于无法直接抵达岸边的集装箱运输船舶，需要采用海上机动卸载平台与辅助起重船实施离岸过驳卸载保障，在海上完成集装箱运输船舶过驳，将集装箱分别倒载到专用的栈桥渡船或气垫驳运船上，栈桥渡船与气垫驳运船将集装箱运送到岸滩边上，再通过岸滩装卸装备即全地形集装箱正面吊、组合式岸边起重机、大吨位全路面汽车起重机将集装箱卸载到岸滩的滩头区(滩头集装箱溢流区)。

2.3仿真模型框架的建立

在Flexsim平台上建立该卸载作业链仿真模型框架(如图1所示)。

图1　仿真模型框架

2.4作业规则的确定和数据输入

根据卸载作业链系统的作业过程，可确定本作业链系统中各实体的作业规则。

(1)装卸载服务台为等待制服务台，先到先服务，服务台前有排队队列，服务时间独立。

(2)装卸装备实体为集装化物资实体提供装卸载服务，服务时间为装卸装备的装卸载作业时间，各装卸装备相互独立。

(3)搬运船舶实体在装载服务台与装卸装备实体间运行，在前级服务台装载，重驶至后级装卸装备实体，卸载后空车返回前级服务台等待装载，每次作业均达到其额定装载质量。

(4)集装化物资实体，由起点(源)依次经过各服务台、搬运船舶实体、装卸载装备实体，到达终点(汇)；当规定量物资全部到达时，作业结束。

依据任务案例的相关数据，参考相关文献资料，由相应的参数测算方法，可确定本模型各主要实体的输入数据。根据研究目的和系统特征的不同，系统仿真分为终止型仿真和非终止型仿真两种类型。由集装化物资装卸搬运系统的研究目的及特征可知，该系统属于终止型仿真，决定仿真结束的“固有事件”为岸滩装卸装备完成最后一箱集装化物资的卸载作业。

3　运行仿真模型及优化分析

3.1仿真结果分析

针对岸滩无码头集装化物资卸载作业系统，主要研究在紧急情况下，设计方案中的各种装卸装备所能发挥的最大作用，以及装卸作业链能否在规定时间内圆满完成给定任务。建立仿真模型，检查各项参数设置，编译模型，确认模型准确无误。运行仿真模型，可以得到模型运行状况的汇总报告和状态报告，选择生成状态报告，得到Excel报告表，由于本模型中数据较多，故在观察和分析的基础上选择包含需要改进的部分数据进行分析(见表2—表4)。

表2　离岸过驳装备状态　%

表3　近岸倒运装备状态　%

表4　岸滩装卸装备状态　%

仿真模型运行了22 785 s(约380 min)，在规定时间t内(t≤400 min)完成了对800个集装箱从集装箱船到岸滩滩头区的离岸过驳卸载任务。在仿真分析过程中，主要依据各类装备的利用率指标并结合观察模型运行情况来判断。装备利用率是指装备工作时间占整体仿真时间的比例。通过仔细观察仿真系统的运行可以看出，作业链的各个关键实体区域运行情况都较正常。

离岸过驳装备(即辅助起重船与海上机动卸载平台)的工作利用率虽然较低，但其数目不能再减少，因为在实际演习中，如果其中某个离岸过驳装备出现故障，另外一个还能正常运作，就不会影响岸滩无码头集装化物资卸载作业链的整体正常运行。并且，只有当岸滩装卸装备以及近岸倒运装备的数目都同时增加时，才能提高辅助起重船与海上机动卸载平台的工作利用率。

4艘气垫驳运船与栈桥渡船相比较，其闲置比率都较高，为了缩小被敌方打击的目标，可以考虑把气垫驳运船的数目减少1艘。

岸滩装卸装备中的两台大吨位全路面汽车起重机、3台全地形集装箱正面吊的工作利用率都在80%以上；而组合式岸边起重机的工作利用率为56.82%，利用率较低，所以此处可做优化。考虑到组合式岸边起重机主要用于港口无起吊设备和战时港口遭局部破坏、起吊设备被毁的情况，而岸滩本身就没有港口较多的起吊设备，在实际情况中无法体现出已有港口码头的卸载快捷、方便和高效优势，并且，组合式岸边起重机的组装时间较长也会影响前期规划布置岸滩。而大吨位全路面汽车起重机没有上述问题，适应情况良好，所以考虑把组合式岸边起重机换成大吨位全路面汽车起重机。

通过对上述仿真结果数据进行分析，能方便地找出系统中哪些装备利用率偏低等问题，可以从岸滩无码头集装化物资卸载作业链整体出发，优化装卸载作业链系统。

3.2仿真优化分析

(1)优化方案一。本模型首先通过减少1艘气垫驳运船以及把组合式岸边起重机换成大吨位全路面汽车起重机来均衡各环节的作业效率，从而提高卸载作业链系统的整体作业效率。调整模型，改进后运行模型，仿真模型运行22 783 s(约380 min)，任务完成时间没有明显变化。仿真结果是辅助起重船与海上机动卸载平台的工作利用率没有明显变化，而3艘气垫驳运船的工作利用率都明显提高，岸滩装卸装备的工作利用率都在80%以上。优化后的仿真模型虽然没有缩短任务完成时间，但减少了近岸倒运装备，均衡了各环节的作业效率。

(2)优化方案二。为缩短任务完成时间，考虑在方案一的基础上再增加1艘栈桥渡船、1艘气垫驳运船、1辆大吨位全路面汽车起重机、1辆全地形集装箱正面吊。第二次调整模型后，仿真模型运行21 094.8 s(约352 min)，任务完成时间减少28 min。根据仿真结果，辅助起重船与海上机动卸载平台的工作利用率均得到一定提高，4艘气垫驳运船、4艘栈桥渡船的工作利用率都比较高，岸滩装卸装备的工作利用率虽然相比方案一下降了一些，但基本都在70%以上。优化后的仿真模型明显缩短了任务完成时间，提高了整体作业效率。

比较以上两个优化方案，方案一虽然没有缩短任务完成时间，但减少了近岸倒运装备，且该方案的实施过程比原始方案要便捷。方案二同时增加了近岸倒运装备及岸滩装卸装备，使任务完成时间缩短约0.5 h。在实际情况下，就要比较哪个方案更贴合实际情况。如果都不影响进程，适合选择方案一，动用的人力、装卸装备都比较少；如果为了缩短任务完成时间，在允许申请装卸装备数量的情况下，也可选择方案二。

4　结　语

通过在仿真软件环境下建立卸载作业链装备优化配置评价模型，对岸滩无码头集装化物资卸载装备配置进行优化研究，可以为我军构建岸滩无码头集装化物资卸载装备力量时提供一种方法和思路，解决岸滩无码头集装化物资的快速装卸问题。

(1)本研究建立的卸载作业链装备优化配置仿真模型，物理意义明确、直观，便于决策。

(2)该仿真模型不仅能测算给定卸载作业链的保障能力，而且能灵活地调整卸载作业链的结构和装备编配方案，并对新方案进行评估，辅助决策者确定最优方案。

(3)对于卸载作业链的分析与优化，平时应考虑作业费用的影响，战时应考虑系统抗毁伤及自救恢复能力的影响，这些问题可以在研究模型的进一步改进中加以考虑。

(4)结合实际情况，如果将有关装卸载分析延伸，给出一些其他的必要约束，就可以确定该卸载作业链中装备的最佳编配。

[1]胡俊华，石寿松.渡海登陆作战军需物资装卸载探讨[J].军事经济研究,2003，24(1):65-67.

[2]吴刚.岸滩联合后勤军交运输保障研究[J].军事交通学院学报,2014，16(7):9-12.

[3]张立峰，李文生，车文刚.基于FLexsim仿真的军事配送策略[J].中国物流与采购，2008(19):70-71.

[4]冯云,翟跃文.军事物流配送中心作业流程建模与仿真[J].后勤工程学院学报，2010,26(6):61-65.

[5]Legato P，Mazza R M. Berth planning and resources optimization at a container terminal via discrete event simulation[J]. European journal of operational research, 2001, 133 (3): 537-547.

[6]张剑芳.军用物资装卸搬运系统设备配置分析[J].物流技术,2001(1):10-11.

(编辑：史海英)

Simulation Optimization of Containerized Materials Unloading on Shore Without Terminal

CHAI Shufeng, CHEN Jinyao, LI Yulan

(Military Logistics Department, Military Transportation University, Tianjin 300161, China)

To construct force of unloading equipment on shore without terminal and solve the problem of loading and unloading containerized materials on shore without terminal, the paper establishes unloading activity chain of containerized materials combining with the case of army landing exercise, and studies the activity chain with Flexsim simulation software. Through the simulation model it obtained the simulation result and found the problems in this unloading activity, and it also optimized the activity plan.

shore without terminal; containerized materials; unloading; simulation optimization

2015- 06-11；

2015- 07-12．

军事交通学院科研基金项目(2014A16).

柴树峰(1982—)，女，硕士，讲师.

10.16807/j.cnki.12-1372/e.2016.02.012

E232

A

1674-2192(2016)02- 0048- 05