智能港口物流系统管理虚实仿真

实验内容与步骤

实验方法:分别在线平台和现场认识实验室内港口自动化物流模拟系统,了解各组成部分原理、布局和设备性能参数和使用条件;老师现场讲解和演示各种物流设备的操作方法,学生课前完成自主实验设计,现场探讨设备背后的运作原理,测试各类管理计划方案并记录;学生在网上查找各种物流设备的性能指标,并了解当今智慧物流的发展趋势和应用情况。

实验分成两个部分:在线虚拟仿真和虚实交互仿真,分别包含演示性实验、设计性实验、创新性实验三个等级。学生在线网络平台独立选择实验模式和实验级别,先完成在线仿真实验,考核通过后,申请虚实交互仿真实验部分。

一、在线虚拟仿真实验步骤

开展港口认知和管理策略实验。以全球第一的洋山四期自动化码头为背景。

第一步,登陆在线仿真平台,对港口物流布局、流程、设备类型、交通规则等工艺进行选择;

图7实验首页界面

图8实验模式和级别选择界面

第二步,进行实验参数配置,包括多种港口设施设备的数量,速度和效率以及船舶集装箱任务数据等;

图9实验参数设置界面

第三步,分别确定船舶装卸模式、车辆调度模式和策略、箱区管理模式和堆存策略、集成运作模式等;

第四步,创建实验场景地图和运行三维可视化仿真过程。

图10仿真运行界面

最后,可以对仿真结果进行分析,确定不同管理策略的优化和物流系统性能瓶颈,提出下一步仿真改进。

图11数据分析界面

二、虚实交互仿真实验步骤

开展无人车辆导航控制、远程监管、调度管理实验,岸边和堆场等为虚拟模型。

第一步:熟悉实验室模拟场景的布局和各类设备模型,特别是无人车辆原型的定位导航和控制系统;

图12实验室模拟场景全局图

第二步:设计无人车辆的调度和生成路径规划方案,提出合理的交通管理策略;

图13 路径规划方案示意图

第三步:在上位机监管平台和模拟场景中,观察记录实时状态参数和车辆运动轨迹;

图 14 车辆实时电量和CPU状态参数图

图15 车辆运动轨迹示例图

第四步:设置不同的实验情形,获得多种管理方案下的实验结果;

图16 不同实验情形的路径规划方案

最后,进行数据统计分析,提出港口物流活动的组织和管理的优化建议。

图17 数据统计图