随着经济的快速发展，集装箱码头的吞吐量也急剧增加，众多集装箱码头已超过原先设计的通过能力，但由于土地价格的上涨、码头设备的昂贵等原因，很多集装箱码头不具备提升硬件设施设备以及扩大堆场面积和岸线长度的条件。提高港口的通过能力需要从集装箱码头生产运作效率下手，因此集装箱码头运作效率已经是当前港口研究的重点和难点问题。在提高码头生产运作效率的同时要保证船公司的用户满意度，又因为泊位分配直接决定了集装箱码头的泊位和岸桥利用率以及船公司的客户满意度，所以泊位分配问题（BAP）越来越多地被研究者和企业关注。本文通过研究集装箱码头泊位分配流程，以船舶总在港时间最短为目标函数，并且根据泊位分配的实际情况设立了模型的各种约束，同时实现了动态分配，建立了泊位动态分配（DBAP）模型，具有重要的实际意义。本文在求解该模型时，设计了改进的多层编码遗传算法，对遗传算法的适应度计算、编码方式、选择操作等进行了改进和创新。同时本文还使用Matlab设计开发了基于多层编码遗传算法的泊位动态分配模型求解程序，并对其进行了数值实验，得到了一组较合理的算法运行参数。然后使用某码头实际生产数据进行了算例分析，研究得到设计的算法求得的优化解要比传统的先到先服务的泊位分配策略的船舶总在港时间平均减少了10%，结果较好时达到15%。本文还针对复杂系统的仿真建模设计了基于DEVS的UML建模方法，该建模方法结合了DEVS的层次化和模块化以及UML的动态描述以及面向对象等特点。本文使用该方法分析并设计了泊位作业仿真系统，使用eM-Plant实现了该仿真系统。利用该系统对HP码头泊位作业系统进行仿真优化，将使用遗传算法求得的优化解与先到先服务策略产生的解进行对比分析，验证了算法的可行性，同时可以得出采用优化算法得到的方案对泊位作业系统的各项参数均有提升。同时本文还设计了基于滚动窗口技术的动态泊位分配方案，并在仿真模型中实现了该算法，使得仿真模型可以持续不断地进行模拟现实情况，也可以满足码头日常运作和突发事件发生时的正常调度生产。本文的研究可以为码头泊位分配提供决策依据，从而提高码头运作效率。