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《武汉理工大学》 2007年
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基于多Agent的集装箱码头生产调度系统的研究

于蒙  
【摘要】: 现代集装箱码头生产系统是由集装箱、集装箱船、装卸搬运设备、泊位、堆场、通信设施等要素构成的。由于船舶到港时间及船舶装卸箱量是随机的,使码头生产调度决策问题具有离散、动态性,因此为了缩短船舶的挂港时间,对现有有限资源最优分配,实现生产的高效率,以满足客户需求是码头生产调度问题的关键。 随着机械技术、计算机控制技术和信息技术的高度发展,使得集装箱码头正朝着的自动化、大型化、信息化、智能化发展。而Agent具有智能性,能接收信息,自动与其他Agent协同完成复杂任务,从而降低整个系统的人工工作量。将Agent技术应用到集装箱码头的生产调度中,借助Multi-Agent的结构模式使集装箱码头调度系统智能化,为实际的码头生产管理决策提供科学依据。 本文建立了基于多Agent的集装箱码头调度系统(MACTSS)框架和方法体系,并对其关键技术展开了深入研究,主要内容和成果如下: (1)针对当前集装箱码头生产管理的特点是解决资源优化利用问题,对集装箱码头生产管理决策研究方法、多Agent系统及蚁群算法的研究及应用的国内外动态进行综述,提出了基于多Agent的集装箱码头生产调度系统研究的目的、意义和需要解决的问题。 (2)在分析了Agent技术以及集装箱码头作业流程基础上,提出了基于混合分布式MAS结构的MACTSS模型框架及其功能特点,该系统是由多个反映式Agent所组成,即每个Agent根据外部环境或从其他Agents传来的消息来做相应的决策和特定作业动作。根据系统中各Agent之间的交互关系,设计了各Agent之间的交互关系序列和MACTSS的调度流程。 (3)分析并归纳了在集装箱码头生产调度过程存在的三种依赖关系:使能关系、并发约束关系、替代关系,并以此建立了相应的协商模型和协商过程模型。通过对多个协商机制的比较,选择合同网协议作为MACTSS的协商机制的基础。 (4)根据集装箱码头泊位指派的实际情况和与岸桥分配的关系,建立了动态泊位——岸桥分配模型;根据泊位指派问题和蚂蚁觅食时的路径选择过程所存在相似之处,提出了基于信息素的多Agent合同网协议下的并行蚁群算法,并运用到泊位分配中,并与粒子群算法的优化结果进行比较,得出在解决泊位指派问题上,并行蚁群算法优于粒子群算法的结论。 (5)在集卡调度问题上,采用动态调度的策略,即所有需要集卡参与的多条作业线共享所有集卡。应用模糊集理论和方法,对作业点位置与集卡位置间的距离模糊化,将不同优先度的作业点和已安排集卡的作业情况综合为该作业点的重要性指标,并对其模糊化,提出了多Agent的基于模糊集理论的合同网协商算法,并设计了模糊调度规则库,模糊推理,模糊蕴含关系矩阵,案例分析证明该算法的可行性。 (6)结合集装箱码头作业过程的特点,选择消息/对话MACTSS中通信方法,提出MACTSS中多Agent之间的基本通信行为;在KQML规范下,结合基于合同网的协商机制,建立了通信原语集;设计了MACTSS的多Agent通信的通信机制,其中Agent物理通信机制采用Socket技术,给出了Agent之间通信的步骤,实现了MACTSS中Agent之间的通信过程。 (7)建立了基于多Agent集装箱码头的调度系统的硬件结构和软件结构,以Visual C#语言为开发语言,SQL Server为数据库,在基于Asp.net技术上,搭建了MACTSS平台,并实现了其部分功能,令在不同操作平台上的Agent之间可以通过接口进行互操作,满足了各类Agent之间协商、通讯的要求,应用所开发的软件结合码头案例解决了集卡优化调度问题,为集装箱码头调度系统的智能化提供一种实现方法。
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:U656.135;U691.1

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【引证文献】
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1 宋岩;基于多Agent和本体的散杂货港口集团船舶调度系统研究[D];北京交通大学;2011年
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4 徐斌;基于Agent的集装箱码头实时调度系统的研究[D];大连理工大学;2010年
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1 叶赛男;基于Multi-Agent 的港口调度系统研究[D];北京交通大学;2011年
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4 梁晓磊;粒子群优化算法改进研究及其在码头调度中的应用[D];武汉理工大学;2011年
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【参考文献】
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【共引文献】
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2 陈得宇;基于MAS的智能电压控制系统研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
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5 曲建华;基于群体智能的聚类分析[D];山东师范大学;2010年
6 高雪瑶;语义特征造型的与历程无关技术的研究[D];哈尔滨理工大学;2009年
7 宋岩;基于多Agent和本体的散杂货港口集团船舶调度系统研究[D];北京交通大学;2011年
8 彭宏;基于机器学习方法的数字音频水印技术研究[D];电子科技大学;2010年
9 马鑫;基于协同机制和智能算法的多代理系统研究及应用[D];吉林大学;2011年
10 高鹏;港口物流网络系统的建模及作业优化研究[D];大连理工大学;2011年
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1 郭保琪;配载箱位映射及胎吊走位控制算法研究[D];山东科技大学;2010年
2 任晓军;一种基于多Agent的工作流引擎及其动态性研究[D];山东科技大学;2010年
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7 李魁星;基于信息熵遗传算法的舰船导航路径规划技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
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【同被引文献】
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1 曾波,杨建军;Agent协同机制在基于MAS调度系统中的研究[J];北京航空航天大学学报;2002年04期
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5 肖丹丹;蔡乐才;李鹏;;改进的蚁群算法在移动Agent迁移中的应用研究[J];成都大学学报(自然科学版);2008年01期
6 李浩渊;汪定伟;;集装箱码头箱区规划的并行仿真优化方法[J];东北大学学报(自然科学版);2008年12期
7 范中洲,潘明阳,洪碧光;智能虚拟港口[J];大连海事大学学报;2005年01期
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1 骆正虎;移动Agent系统若干关键技术问题研究[D];合肥工业大学;2002年
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3 刘永胜;供应链管理中协调问题研究[D];天津大学;2003年
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9 蔡芸;港口集装箱物流系统仿真和优化方法的研究及应用[D];武汉理工大学;2005年
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1 王国强;手持机GPS巡检系统终端软件设计与实现[D];电子科技大学;2011年
2 杜明;港口装卸生产线设备配置优化软件研究[D];武汉理工大学;2002年
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4 张艳;基于BP算法和遗传算法的自适应噪声抵消器[D];吉林大学;2004年
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7 赵丽娟;基于改进的动态规划算法的优化排样的研究[D];吉林大学;2005年
8 高鹏;集装箱堆场作业调度优化问题研究[D];大连理工大学;2006年
9 刘洁涛;基于VR件杂货码头仿真平台关键技术研究[D];武汉理工大学;2006年
10 梅天华;分布式发电闪变研究与管理[D];浙江大学;2006年
【二级引证文献】
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1 李斌;闫新庆;胡家香;;基于哈佛结构和群集智能的集装箱码头物流系统建模优化[J];江苏科技大学学报(自然科学版);2011年03期
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4 蒋易强;侯力;;基于本体的生产调度知识表示[J];煤矿机械;2012年08期
5 王祥雪;朱瑾;;基于MAS的集装箱自动化码头协同作业系统模型[J];计算机应用研究;2013年04期
6 李斌;闫新庆;;面向集装箱码头物流系统的仿真优化研究[J];计算机工程与设计;2011年11期
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3 李宇;中远太平洋厦门建集装箱码头[N];中国证券报;2007年
4 本报记者 余峰 通讯员 张师辉;福州新港利用管理优势提高效益[N];中国水运报;2009年
5 驻嘉兴记者 张世新 通讯员 吴婷竹;全省首个建成的内河集装箱码头昨日首航[N];杭州日报;2010年
6 谢宗惠;带动港口产业化升级[N];中国水运报;2007年
7 本报记者 陈姗姗;中远收购苏伊士运河集装箱码头20%股权[N];第一财经日报;2006年
8 张荣中;欧洲集装箱码头积极实施拖车标准化[N];国际商报;2006年
9 东阳;各持有一半股权青岛港日照港组建集装箱码头[N];国际商报;2007年
10 深圳商报记者 肖晗 通讯员 林少娟;中国集装箱港前十强深圳占三席[N];深圳商报;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 罗勋杰;集装箱码头物流操作系统优化理论及建模方法研究[D];大连海事大学;2010年
2 杨杰敏;基于作业资源优化调配的集装箱码头智能配载关键技术研究[D];中国海洋大学;2011年
3 李斌;基于哈佛体系结构的集装箱码头物流系统建模仿真研究[D];武汉理工大学;2009年
4 苌道方;面向高能效营运的集装箱码头核心资源调度研究[D];上海交通大学;2012年
5 尚晶;集装箱码头机械配置与调度策略研究[D];武汉理工大学;2011年
6 杨静蕾;集装箱码头内部物流网络运作研究[D];上海海事大学;2003年
7 魏众;集装箱码头物流作业系统集成优化调度研究[D];北京交通大学;2007年
8 张莉;基于排队网络理论的集装箱码头设备配置优化研究[D];同济大学;2007年
9 刘芸;基于流体力学及熵原理的集装箱港区交通流研究[D];中国海洋大学;2008年
10 曾庆成;集装箱码头装卸作业集成调度模型与方法[D];大连海事大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 郑东学;天津港集装箱码头闸口通过能力研究[D];大连海事大学;2010年
2 施思明;外高桥一期集装箱码头工艺改造方案的研究[D];上海海运学院;2002年
3 胡强;集装箱码头物流系统性能分析与仿真[D];武汉理工大学;2005年
4 于春艳;集装箱码头物流系统动态性能分析[D];武汉理工大学;2004年
5 李丽;集装箱码头物流系统仿真研究[D];武汉理工大学;2004年
6 杨头平;集装箱码头价格管理研究[D];上海海事大学;2003年
7 高玮;基于WITNESS的集装箱码头物流系统建模与仿真[D];武汉理工大学;2003年
8 梁亮;集装箱码头装卸系统集成调度优化研究[D];上海交通大学;2010年
9 彭旺明;基于eM-Plant的天津港集装箱码头物流系统建模与仿真[D];武汉理工大学;2004年
10 郝旭;集装箱码头装卸机械优化配置研究[D];大连海事大学;2003年
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