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集装箱码头物流作业系统集成优化调度研究

魏众  
【摘要】: 近年来,随着集装箱船舶船型的逐渐增大,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面临解决的热点问题之一。与早期的集装箱码头相比,现今的码头基础设施有了一定的改观,但受码头的土地资源、搬运设备和物流作业流程的影响与制约,码头资源设备日趋紧张,码头硬件基础设施的改善速度已经滞后于集装箱吞吐量的增长速度。因此,在通过改善码头硬件环境提升码头功能受到制约的条件下,码头物流作业的紧迫现实要求进一步改善码头的软件环境,提升码头物流作业管理水平。集装箱物流作业是集装箱码头的核心业务,码头搬运设备优化调度是物流作业管理的核心环节。因此,集装箱码头搬运设备调度的优劣直接决定着码头的物流作业效率和服务水平。 本文以集装箱码头物流作业系统为研究对象,在系统地分析码头物流作业基础之上,对集装箱码头物流作业系统集成优化、集装箱码头搬运设备集成优化调度等问题进行了深入研究。本文研究内容主要包括以下几个方面: (1)集装箱码头物流作业系统集成优化研究 集装箱码头物流作业系统是一个随机、动态的复杂系统。集装箱码头物流作业各个环节最优,组成的物流作业系统不一定最优;反之,物流作业系统最优不一定要求每个作业环节最优。因此,为了提高集装箱码头的物流作业效率,在分析集装箱码头物流作业系统各要素、码头物流作业系统集成原理与方法体系的基础之上,本文提出了集装箱码头物流作业系统集成优化模式,以物流作业流程集成、物流作业信息集成和物流作业管理集成等三种途径对作业系统进行集成优化。同时给出了集装箱码头物流作业系统集成度定义,并通过相关指标因素对其进行评价。 (2)集装箱码头搬运设备集成优化调度理论研究 由于集装箱码头物流作业流程集成是集装箱码头物流作业系统集成的核心,物流作业流程集成的实质是在作业过程中对集装箱码头的搬运设备进行集成优化调度。因此,在系统地分析集装箱码头搬运设备作业基础上,对码头搬运设备集成优化调度问题进行深入研究,本文给出了集装箱码头搬运设备集成优化调度的定义,研究分析了搬运设备集成优化调度的意义与总体思路,给出了集装箱码头搬运设备集成优化调度的作业条件。 (3)集装箱码头搬运设备集成优化调度模型与算法研究 在集装箱船舶装载物流作业过程中,本文构建了集装箱码头搬运设备集成优化调度模型,设计了过滤集束搜索算法对模型求解的计算流程,通过模型求解确定最优装载集装箱作业顺序。在码头集装箱装载物流作业链上,按相关作业原则集成优化调度各搬运设备。通过码头物流作业案例,比较分析了普通调度作业模式与集成优化调度作业模式的码头物流作业效率。 (4)集装箱码头轮胎式龙门吊优化调度研究 在集装箱船舶装载作业过程中,堆场内轮胎式龙门吊作业是起始作业环节。因此,轮胎式龙门吊作业直接影响着集装箱装载物流链上后续的搬运设备作业。由于轮胎式龙门吊体积大,作业速度慢,龙门吊作业已经成为码头物流作业的“瓶颈”之一。受轮胎式龙门吊在各段位内作业量的不平衡性影响,该设备在作业过程中需要在段位之间移动。本文研究了给定作业条件下的轮胎式龙门吊优化调度问题,构建了龙门吊优化调度模型,设计模型求解算法,计算了各段位内轮胎式龙门吊作业最早结束时间及制定龙门吊在段位之间移动的作业调度方案,为搬运设备集成优化调度顺利实施提供龙门吊作业环节保障。 (5)基于Multi-Agent的集装箱码头物流作业调度系统实现初步 在集装箱码头物流作业过程中,为了把集装箱码头搬运设备集成优化调度与码头物流作业实践相结合,以Agent平台为载体,本文探索性地研究了基于Multi-Agent的集装箱码头物流作业调度系统实现初步,为今后开发与应用该作业调度系统提供决策支持。


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