Arena 3Dplayer 是在 Arena 逻辑模块的基础上 进 行 三 维 仿 真 动 画 设 计 的 。 运 行 一 个 Arena 3Dplayer 的三维动画模型需要 pbf(playback file) 和.a3d（layout file）两个文件支持，其中 pbf 文件 是通过运行 Arena 逻辑模型生成的仿真数据文件， 并作为三维仿真动画的驱动数据文件。另一个 a3d 文件是 Arena 3Dplayer 生成的三维模型文件，它保 存的是在 Arena 3Dplayer 中创建的各种三维模型以 及布局。只有两个文件同时存在，才能运行 Arena 3Dplayer 的三维仿真动画。
本文利用可视化仿真软件 Arena 及基于其上开 发的 Arena 3Dplayer，建立了港口泊位作业系统的 仿真模型。该模型具有动画效果和交互功能，可实 时演示港口泊位作业系统的服务过程并可以与使 用者进行实时交互。
港口泊位作业系统的服务对象是集装箱船舶， 服务设备是港口的所有设施，其中最主要的是供船 舶停靠的泊位数量及其装卸设备。
Abstract: The paper presents a 3D Simulation model of berth operation system in a container terminal using the Arena 3DPlayer. The author analyzes and models the berth operation system with Rockwell Arena, and animates the model with 2D animation tools, then, the working flow of 3D Simulation is proposed based on Arena 3DPlayer, finally, the key technology of Arena 3D simulation is summarized.
（2）只导入 Arena 逻辑模块（没有 Arena 二 维动画）创建三维仿真动画。这种方法只是将 Arena 逻辑模块中的信息导入 Arena 3Dplayer 中，二维动 画信息没有导入，这时只有资源、路线、站点等信 息导入到 Arena 3Dplayer 中。
（3）直接在 Arena 3Dplayer 中创建三维仿真动 画。这种方法是在没有 Arena 逻辑模块的基础上进 行三维仿真动画的创建，但是并不是不需要 Arena 逻辑模块，只是先进行三维仿真动画，然后再进行 Arena 逻辑模块的设计，所以这种方法对设计者的 要求比较高，需要有清晰的设计思路。
当集装箱船舶到港后,首先需要为其安排泊位， 然后再配置相应的装卸设备资源以及堆场空间资 源，以便进行装卸作业。由于泊位空间是港口的一 种稀缺资源，因此，泊位配置问题是提高集装箱港 口效率的关键点之一。
所谓泊位配置问题，就是为到港的集装箱船舶 指定适当的位置，供其靠泊作业，以减少船舶的在 港时间，提高港口的运作效率。目前，集装箱港口 的泊位配置大多是计划人员根据以往经验来安排，
Arena 3DPlayer 是在 2003 年由美国 Rockwell Automation 公司和 System flow 公司合作开发的基 于 Arena 模型的三维动画仿真软件，它通过本身的 三维建模功能以及良好的交互性、方便的操作性， 为 Arena 二维仿真模型创建对应的三维仿真动画。
Arena 3DPlayer 三维动画仿真环境的应用界面 主要由三个部分组成：三维布局窗口、树形目录窗 口和仪表板窗口。其中三维布局窗口和仪表板窗口 的上方都列有功能快捷按钮。它自带一个标准模型 库，包括了 100 多种常用的机械、矿山、建筑等方 面的三维模型，方便了设计者的调用，而且设计者 可以对标准模型库中的模型进行编辑、修改和保 存。另外，设计者可以把一个模型剪切、拷贝、粘 贴到另一个模型中，这样就充分的增加了模型库中 模型的多样性以及通用性。用户在 Arena 3DPlayer 自带的三维建模环境下自行建立的模型都保存在 一个专门的用户模型库中，这样不但可以防止用户 模型库和标准模型库的混淆，方便设计人员之间的
（2）打开 Arena 3DPlayer，点击 File 菜单中的 Import Arena Layout，此时会自动载入 Arena 中港口 泊位的 doe 文件（如果此时 Arena 尚未运行，则系 统会自动运行并询问所要打开的 doe 文件，此时选 择需要的文件，并打开），在弹出的对话框中需要 对导入项目进行选择，通常选择 select all 然后确定。
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系统仿真技术
第3卷 第1期
表 1 港口泊位服务系统三维仿真动画设计说明表
构成元素
逻辑模块
静态实体
实体模型 运行路线 距离设计
队列 站点设计
设计方 法概要 Arena 模 块设计
Pro/E
模型库
Route Distance Queue Station
模型导 入途径
VRML 和模 型库
VRML 和模 型库
27 图 2 港口泊位作业系统逻辑模型设计流程图
图 1 港口泊位作业系统仿真模型业务流程图
该系统逻辑模型设计流程图如图 2 所示。
5 港口泊位作业系统的三维仿真模型
系统的三维仿真模型设计流程图如图 3 所示。 系统总体设计说明如表 1 所示，详细设计步骤 如下。
图 3 港口泊位服务系统三维仿真动画制作流程图
摘 要：本文在三维仿真软件 Arena 3DPlayer 平台上实现了港口泊位作业系统的三维动画仿真。首先分析了 港口泊位作业系统并利用 Arena 对该系统进行了二维仿真模拟，然后给出该系统在 Arena 3DPlayer 平台上三维仿 真动画的实现过程，最后总结了其中的关键技术。
关键词：港口泊位；Arena；Arena 3DPlayer；三维仿真
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系统仿真技术
第3卷 第1期
没有现成的模型和方法。因此，港口泊位作业仿真 系统的实现就成为当今许多企业的强烈需求。
3 Arena 及 Arena 3DPlayer
Arena 是美国 Rockwell Automation 公司研制开 发的新一代可视化通用交互集成仿真环境。基于 SIMAN/CIMEMA，很好地解决了计算机仿真环境 和可视化技术的有机集成，兼备高级仿真器的易用 性和专用仿真语言柔性的优点，并且还可以和用通 用过程语言（如 visual basic、c/c++等）编写的程序 连接运行。
（5）在 Arena 3DPlayer 中通过 Tools 菜单下的 Shape Manager 对文件的三维实体模型进行导入、 编辑、配置，实体包括集装箱船和集装箱。
首先利用外部三维建模工具软件，如 SolidWorks 或 Pro/E 等为实体建立三维模型，然后
导入到 Arena 的模型库中，并根据需要对实体的三 维模型即集装箱船进行编辑。对于实体模型集装箱 可直接在 Shape Manager 自带的三维建模环境下进 行修改编辑，最后存入模型库。
2007 年 1 月 第3卷 第1期
中图分类号：TP39
文献标识码：A

系统仿真技术 System Simulation Technology
Jan., 2007 Vol. 3, No.1
基于 Arena 的港口泊位三维仿真系统的实现
王永辉，胡青泥，舒宏
(大连理工大学机械工程学院，辽宁，116023)
Arena 提供了一整套完整的工具来从始至终地 支持仿真工程，包括输入数据的统计分析，观察如 何处理工作、与其他系统沟通的动画，帮助统计对 比仿真运行结果并做出决策的输出分析工具，为选 中的情节自动决定最优答案的优化能力等等。流程 图风格的建模方法论、分层建模、广泛的图形库、 完整的仿真支持等特点，都构成了其成为世界领先 的仿真工具的因素。
Arena 3DPlayer 为三维仿真动画的创建提供了 三种方法。
（1）通过导入 Arena 逻辑模块和 Arena 二维 动画创建三维仿真动画。这种方法主要是将逻辑模 块和二维动画全部在 Arena 中创建完成，并生成 playback 文件，然后将 Arena 逻辑模块的全部信息 都导入 Arena 3Dplayer 中，这样在三维仿真动画的 创建中就充分利用了二维动画的基础。
（3）保存导入 Arena 3Dplayer 中的文件，为了 混淆，保存路径与 playback 文件的保存路径相同， 文件名称也与 Arena 导出的 playback 文件名称一 致。
（4）在 Arena 3DPlayer 中点击 File 菜单中的 Open Playback And Layout,打开步骤 3 中保存的 Layout 文件（以 a3d 为扩展名），文件即可运行。 然后运行 Arena 二维动画生成的 playback 文件。
Keywords: berth; Arena; Arena 3DPlayer; 3D simulation
1 引言
2 港口泊位作业系统描述
港口泊位作业过程中存在着许多随机因素，运 用系统仿真的方法可以对泊位营运过程进行模拟， 通过对仿真输出结果的分析，决策得出在给定的岸 线长度条件下，规划合理的泊位数量，用以提高岸 线利用率，减少船舶等待时间。
Implementation of Berth 3D Animation Simulation System Based on Arena
WANG Yonghui, HU Qingni, SHU Hong
(School of Mechanical Engineering, Dalian University of Technology, Liaoning, 116023)
模型共享，而且方便了设计者对 Arena 3Dplayer 的 模型库进行管理。在材质方面，Arena 3Dplayer 支 持三维模型表面的纹理功能，使创建的三维模型更 加逼真。