在港口物流系统中,拖轮作业系统是船舶在港内的“第一服务站”。研究如何对拖轮资源进行合理地调度,以节省拖轮作业前后的无效作业时间,提高港口营运效率,减少资源消耗,进而降低船舶在港停留时间,是保证港口正常的生产作业、提高港口竞争力需要解决的重要问题。围绕上述问题,本文主要做了以下工作：(1)基于混合流水线调度理论,构建了考虑多停泊基地的两阶段拖轮调度模型。针对模型特点,设计了混合模拟退火算法(HSA)对其进行求解。数值例实验结果显示,HSA算法的求解结果优于单纯SA算法、现行调度规则的求解结果。另外,通过对不同作业模式下最优方案时的拖轮总作业时间进行比较分析,总结出合理选择拖轮作业模式的经验规律。(2)通过运用所设计的MHSA算法对拖轮在计划期内是否中途返回停泊基地的总作业时间及利用率进行比较,为拖轮在不同作业任务之间是否中途返回基地提供决策支持,可以大幅度地减少燃油消耗,提高拖轮资源的利用率。(3)对于考虑移泊作业的三阶段调度模型,在验证模型和所设计的混合模拟退火算法(MHSA2)的有效性的基础之上,通过对不同参数的灵敏度分析显示：到港船舶类型所占比例和移泊作业所占比例对拖轮总作业时间的影响最大,总作业时间对拖轮配备情况反应出极弱敏感性,而对装卸作业时间分布不敏感。(4)基于所设计的仿真流程,运用Arena软件对拖轮助泊作业系统进行仿真实现。仿真运行的结果显示：在所有到港船舶中,数量较多的船型、大型船的平均在港时间及等待拖轮作业时间要明显长于其他船型。另外,仿真系统与运用所设计算法下拖轮利用率的比较说明：通过运用本文所设计的算法进行调度,在同样的资源配备条件下,可以为更多的到港船舶提供助泊服务。