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出港集装箱装载方案研究

陈春晓  
【摘要】: 近年来,随着集装箱船舶船逐渐增大,集装箱码头吞吐量不断攀升。受现代物流与供应链理念的影响,来自船公司与客户的敏捷化、准时化、柔性化的服务需求日益增长,如何快速装卸集装箱已经成为集装箱码头亟待解决的热点问题之一。出港集装箱装载方案的制定是港口现代化作业的重要环节,而装载次序问题是其中核心问题。论文借助数学模型进行分析,运用现代优化算法制定合理的出港集装箱装载次序计划。 首先深入调查了集装箱港口的功能、作业资源及布局,分析了集装箱港口的作业流程、问题研究的背景和意义。 其次,研究了出港集装箱装载问题涉及到一些约束条件与目标函数,这些约束条件和目标函数主要与作业设备如堆场起重机和岸壁起重机有关。建立了出港集装箱装载次序问题的数学模型。结合集装箱码头作业的实际情况,对数学模型计算复杂性进行了分析,该问题为带有复杂约束的多目标组合优化问题,属于NP完全问题。根据当前求解复杂组合优化的一般方法,运用现代优化算法中启发式算法,寻找装载次序问题的较优可行解。 然后,为了提高模型求解速度,在求解策略上采用两阶段方法。第一阶段引入蚁群优化算法对集装箱类进行次序安排,通过蚁群在搜索食物源的过程中所体现的寻优能力来解决集装箱类次序问题。第二阶段运用定向搜索算法针对每个集装箱类中具体集装箱进行装载次序安排。 最后,开发了出港集装箱装载方案计算系统。参考港口实际数据,对出港集装箱装载次序计划制定进行仿真,验证了该算法的有效性,对算法实际效果进行了分析。


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