自动化集装箱码头仿真模型验证

仿真模型的验证旨在确保仿真结果的精确性。本文在仿真模型验证方面主要从以下几个方面来实现。

1.关键评价指标

由于仿真的主要目的是评价轨道梭车式自动化集装箱码头作业效率，因此使用岸桥平均作业效率（gross quay crane rate， GQCR）［43］，作为关键评价指标。

上式中，GQCR是指每台岸桥在船舶装卸作业过程中，平均每小时装卸循环次数。由于轨道梭车式自动化集装箱码头岸线长度的确定，岸桥相互之间的安全距离也是确定的，码头能容纳的岸桥数量也是确定的。因此，岸桥实际作业效率决定了码头的吞吐能力，即码头的整体作业效率。本文将在仿真周期分析、仿真预实验及最终仿真实验中主要使用该指标来衡量轨道梭车式自动化集装箱码头作业效率。

2.仿真周期及预热期分析

在系统仿真中，由于仿真过程各类统计数据常常是波动变化的，因此有必要通过预实验，分析仿真的周期性及仿真预热期。仿真周期是指得到可靠统计数据所需要的仿真时间，仿真预热期是指仿真运行至平稳过程所需要的时间。

由图11-14可知仿真过程中岸桥平均作业效率GQCR随着仿真推进呈现出相对稳定的波动。结合仿真的输出，观察仿真动画过程，发现引起QGCR波动的主要原因是根据集装箱场地计划，每一条船泊对应装卸集装箱被分配到的箱位位置随着仿真推进离岸边的距离在波动变化。由于箱位距离的变化导致船舶装卸作业过程场桥及梭车的运输距离也在不断变化因而导致场桥装卸效率的波动。观察图11-14发现，GQCR的波动较为平稳，同时在仿真初始阶段GQCR处于合理的波动范围，因此仿真预热期可以忽略不计，同时仿真长度设为完成100条船舶装卸作业时间，超出了GQCR所有波动周期。同时充分的仿真时间长度还可以保证一个相对精确的结果。(www.xing528.com)

图11-14　仿真预实验中100条船舶平均GQCR（loops/h）

3.仿真重复次数

为进一步确保仿真输出结果的精确性，同时考虑到详细轨道梭车式自动化集装箱码头物流系统仿真运行时间较长，所以本文所有仿真实验方案都重复10次，然后再根据每次实验输出结果求10次实验的平均值，并给出95%置信度下的置信区间。

4.与真实系统对比分析

由于现实中尚未存在轨道梭车式自动化集装箱码头，从而无法实现将预实验结果同真实系统作业情况进行直接对比，但可以通过特定的预实验仿真方案来达到该目的。运用本文参数化建模方法，参照现有自动化集装箱码头，生成一个传统无边装卸自动化集装箱码头仿真模型，即在船舶装卸作业过程中，所有集装箱不通过梭车，只通过端装卸进出箱区。同时，为模拟传统自动化集装箱码头通过反复翻捣实现集装箱进出码头的作业模式，所有装卸集装箱场地位置都在箱区靠近岸侧前5个倍位置。通过10次实验取平均值后，实验结果该自动化码头平均GQCR为37.25自然箱/h，接近当前实际自动化集装箱码头岸桥装卸效率36～40自然箱/h［9］。