3仿真模型搭建3.1　堆場(chǎng)仿真系統(tǒng)架構(gòu)根據(jù)港口堆場(chǎng)作業(yè)特點(diǎn)和堆場(chǎng)系統(tǒng)功能，設(shè)計(jì)搭建港口堆場(chǎng)仿真系統(tǒng)架構(gòu)。該架構(gòu)主要包括UI界面、數(shù)據(jù)庫(kù)、系統(tǒng)實(shí)時(shí)仿真演示、ECS控制器、設(shè)備仿真、地圖信息、集裝箱等部分，主要用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互、模型設(shè)計(jì)、任務(wù)調(diào)度管理、仿真測(cè)試、結(jié)果演示等功能。堆場(chǎng)仿真系統(tǒng)架構(gòu)見(jiàn)圖2。

3.2　堆場(chǎng)仿真系統(tǒng)模型根據(jù)堆場(chǎng)仿真系統(tǒng)架構(gòu)，以某港口自動(dòng)化堆場(chǎng)作業(yè)的實(shí)際運(yùn)行環(huán)境為基礎(chǔ)，分別搭建基于AnyLogic軟件和FlexTerm軟件的港口自動(dòng)化堆場(chǎng)系統(tǒng)仿真模型。基于AnyLogic軟件搭建的港口堆場(chǎng)系統(tǒng)仿真模型見(jiàn)圖3，基于FlexTerm軟件搭建的港口堆場(chǎng)系統(tǒng)仿真模型見(jiàn)圖4。

在利用仿真軟件進(jìn)行港口堆場(chǎng)作業(yè)仿真分析時(shí)，應(yīng)先根據(jù)港口提供的基本作業(yè)參數(shù)、環(huán)境參數(shù)搭建港區(qū)堆場(chǎng)系統(tǒng)仿真模型，然后通過(guò)UI界面輸入場(chǎng)橋、岸橋和集卡等主要設(shè)備的運(yùn)行控制參數(shù)，系統(tǒng)根據(jù)運(yùn)行參數(shù)仿真模擬港口自動(dòng)化堆場(chǎng)作業(yè)流程。在仿真流程中，仿真系統(tǒng)需要先建立數(shù)據(jù)連接，然后再驅(qū)動(dòng)仿真系統(tǒng)運(yùn)行。對(duì)于AnyLogic仿真模型，需要先通過(guò)碼頭操作系統(tǒng)（TOS）和設(shè)備控制系統(tǒng)（ECS）的交互過(guò)程創(chuàng)建本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)，為數(shù)據(jù)庫(kù)操作模塊提供長(zhǎng)期穩(wěn)定的數(shù)據(jù)連接，由此來(lái)實(shí)現(xiàn)與本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)或第三方系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的連接，驅(qū)動(dòng)整個(gè)仿真系統(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行。對(duì)于FlexTerm仿真模型，只允許數(shù)據(jù)以Excel表格的形式接入仿真系統(tǒng)中，由外部數(shù)據(jù)來(lái)驅(qū)動(dòng)仿真系統(tǒng)的運(yùn)行。在仿真系統(tǒng)模型運(yùn)行后，集裝箱堆場(chǎng)作業(yè)流程的仿真結(jié)果會(huì)通過(guò)2D或3D演示畫(huà)面實(shí)時(shí)顯示，并且能夠?qū)崟r(shí)展示自動(dòng)化裝卸過(guò)程的關(guān)鍵KPI，以可視化的形式協(xié)助港口企業(yè)對(duì)集裝箱堆場(chǎng)的規(guī)劃布局、設(shè)備管理、控制策略等進(jìn)行優(yōu)化。

4仿真結(jié)果分析利用港口自動(dòng)化堆場(chǎng)相關(guān)數(shù)據(jù)，分別對(duì)基于AnyLogic軟件和FlexTerm軟件的堆場(chǎng)系統(tǒng)仿真模型的仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。4.1　場(chǎng)橋利用率對(duì)比在集裝箱堆場(chǎng)作業(yè)中，場(chǎng)橋是提高堆場(chǎng)作業(yè)效率的關(guān)鍵因素。合理分析場(chǎng)橋利用率對(duì)提高堆場(chǎng)作業(yè)效率、減少船舶在港停泊時(shí)間尤為重要。根據(jù)港口提供的堆場(chǎng)作業(yè)參數(shù)和實(shí)際堆場(chǎng)作業(yè)的場(chǎng)橋利用情況，對(duì)堆場(chǎng)內(nèi)場(chǎng)橋使用情況進(jìn)行仿真對(duì)比分析。AnyLogic仿真模型的場(chǎng)橋利用率見(jiàn)表4，F(xiàn)lexTerm仿真模型的場(chǎng)橋利用率見(jiàn)表5，2種仿真模型的場(chǎng)橋利用率對(duì)比見(jiàn)表6。

經(jīng)綜合分析發(fā)現(xiàn)，無(wú)論是單一場(chǎng)橋利用率還是平均場(chǎng)橋利用率，AnyLogic仿真模型的數(shù)據(jù)結(jié)果都普遍高于FlexTerm仿真模型的數(shù)據(jù)結(jié)果。通過(guò)分析堆場(chǎng)作業(yè)系統(tǒng)仿真流程發(fā)現(xiàn)，上述差異是由2種仿真模型的作業(yè)指令生成模式不同導(dǎo)致的。在相同的作業(yè)時(shí)段內(nèi)，AnyLogic仿真模型的作業(yè)指令生成的作業(yè)數(shù)量要高于FlexTerm仿真模型的作業(yè)指令生成的作業(yè)數(shù)量，從而導(dǎo)致AnyLogic仿真模型的場(chǎng)橋利用率高于FlexTerm仿真模型的場(chǎng)橋利用率。根據(jù)港口提供的數(shù)據(jù)，全年該港口自動(dòng)化堆場(chǎng)的場(chǎng)橋利用率在40%~60%。基于AnyLogic仿真模型和FlexTerm仿真模型仿真得到的平均場(chǎng)橋利用率分別為42.4%、35.7%。顯然，與FlexTerm仿真模型的仿真結(jié)果相比，AnyLogic仿真模型的仿真結(jié)果同實(shí)際作業(yè)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果更接近。究其原因，這是由2款仿真模型的集裝箱裝卸作業(yè)指令的生成模式不同導(dǎo)致的。對(duì)堆場(chǎng)作業(yè)系統(tǒng)仿真流程分析發(fā)現(xiàn)：在AnyLogic仿真模型中，集裝箱裝卸作業(yè)指令是根據(jù)港口歷史數(shù)據(jù)，借助算法計(jì)算生成的，比較接近港口的實(shí)際作業(yè)數(shù)據(jù)；在FlexTerm仿真模型中，集裝箱裝卸作業(yè)指令是利用軟件自帶作業(yè)計(jì)劃模塊，通過(guò)配置船期、堆場(chǎng)計(jì)劃等參數(shù)自動(dòng)生成的，與港口實(shí)際作業(yè)數(shù)據(jù)之間存在一定的差距。4.2　堆場(chǎng)使用情況對(duì)比為了合理規(guī)劃堆場(chǎng)空間資源，根據(jù)港口提供的船期、堆場(chǎng)計(jì)劃等參數(shù)，對(duì)港口堆場(chǎng)的使用情況進(jìn)行仿真對(duì)比分析。AnyLogic仿真模型與FlexTerm仿真模型堆場(chǎng)通過(guò)能力對(duì)比見(jiàn)表7。由表7可知，在相同輸入條件下，AnyLogic仿真模型和FlexTerm仿真模型仿真模擬得到的堆場(chǎng)利用情況和堆場(chǎng)通過(guò)能力基本一致。但由于泊位船舶計(jì)劃較為寬松，船期密度小于實(shí)際船期數(shù)據(jù)，AnyLogic仿真模型和FlexTerm仿真模型的堆場(chǎng)通過(guò)箱量分別為632 300 TEU和632 863 TEU，均小于港口全年實(shí)際堆場(chǎng)通過(guò)箱量724 272 TEU。

通過(guò)仿真分析結(jié)果與實(shí)際作業(yè)數(shù)據(jù)的對(duì)比發(fā)現(xiàn)，仿真分析結(jié)果與港口實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)差距較小，表明AnyLogic仿真模型和FlexTerm仿真模型都能準(zhǔn)確可靠地模擬港口實(shí)際堆場(chǎng)作業(yè)情況，能夠滿足港口堆場(chǎng)仿真需求，并有助于提高港口堆場(chǎng)仿真的準(zhǔn)確度和可信度。此外，通過(guò)分析堆場(chǎng)仿真作業(yè)流程還發(fā)現(xiàn)，通過(guò)調(diào)整堆場(chǎng)仿真系統(tǒng)的輸入條件能提升AnyLogic仿真模型和FlexTerm仿真模型的仿真效果，其中：通過(guò)調(diào)整輸入條件對(duì)應(yīng)的關(guān)鍵參數(shù)來(lái)提升AnyLogic仿真模型的仿真效果；通過(guò)修改輸入條件中作業(yè)計(jì)劃模塊的船期、堆場(chǎng)計(jì)劃等相關(guān)配置來(lái)提升FlexTerm仿真模型的仿真效果。4.3　軟件功能對(duì)比回顧整個(gè)堆場(chǎng)仿真作業(yè)流程發(fā)現(xiàn)，2款軟件在功能應(yīng)用方面存在一定差異。根據(jù)仿真作業(yè)流程和仿真分析結(jié)果，對(duì)2款軟件的功能進(jìn)行對(duì)比分析，AnyLogic軟件與FlexTerm軟件的功能對(duì)比見(jiàn)表8。

在港口自動(dòng)化堆場(chǎng)仿真領(lǐng)域，F(xiàn)lexTerm軟件的專業(yè)性更強(qiáng)。FlexTerm軟件作為港口碼頭仿真專用軟件，具備完整的港口碼頭仿真模型庫(kù)；AnyLogic軟件作為通用型仿真軟件，具備涵蓋多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域的模型庫(kù)，但涉及港口碼頭的模型庫(kù)較為簡(jiǎn)陋。FlexTerm軟件具備完善的集裝箱裝卸策略和港口碼頭專業(yè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析功能；AnyLogic軟件只具備通用的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析功能，專業(yè)性相對(duì)較差。在港口自動(dòng)化堆場(chǎng)仿真領(lǐng)域，AnyLogic軟件的可操作性更好。首先，AnyLogic軟件支持多方法建模，而FlexTerm軟件目前僅支持離散建模方法。其次，AnyLogic軟件支持多種數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方式，且能與外部系統(tǒng)軟件進(jìn)行交互，而FlexTerm軟件僅支持?jǐn)?shù)據(jù)以Excel表格的形式導(dǎo)入，且無(wú)法對(duì)接外部軟件系統(tǒng)。最后，AnyLogic軟件的可開(kāi)發(fā)性強(qiáng)，借助Java模塊可以設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)特殊模型或編輯自定義模型庫(kù)文件，而FlexTerm軟件僅支持?jǐn)U展開(kāi)發(fā)港口裝卸和調(diào)度運(yùn)輸?shù)确抡婺K，無(wú)法進(jìn)行模型開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，可操作性相對(duì)較差。