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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

杨杰敏  
【摘要】:集装箱码头智能配载是一项信息技术和集装箱码头操作管理技术相结合的研究课题。配载作为集装箱码头物流供应链核心环节,对集装箱码头装卸工艺流程管理起到关键作用,但是,国内外尚没有有效的方法和应用,来解决这个复杂多约束的难题。 随着航运业的发展和集装箱船的日趋大型化,传统的人工配载方式需要考虑的因素越来越多,依靠人工经验来科学调配桥吊、拖车、轮胎吊等码头作业资源,实现高效、准确地配载也越来越困难。因此,寻找一种合理有效的智能优化途径,来解决此类多目标组合优化问题,既能满足工程时效性要求,又能实现对生产作业的优化管理,是对科研人员的一种挑战。 本文在多年大型现代化集装箱码头操作管理系统的研究开发基础上,立足于工程实践中遇到的新的难点技术问题,目的是实现配载的智能化、自动化,将配载员从繁重的配载脑力劳动工作中解放出来。 本文主要研究内容是以泊位计划、船舶计划、堆场计划、设备控制等为依托,通过研究集装箱码头业务管理中作业资源的动态调配,分析配载、堆场管理等环节的相互作用关系,建立集装箱码头作业资源关键指标评价体系,构建智能配载三层规划数学模型和综合算法体系,实现了船舶配载的快速、准确、高效、智能,使配载水平和作业效率得到巨大提升。 主要创新点如下: 1、构建了以作业资源动态调配的集装箱码头智能配载三层规划模型。 本文从物流供应链协同管理角度,分析配载和泊位计划、堆场管理等环节的相互作用关系,提炼业务规则和建立业务模型,提出了作业路规划、动态取箱点、贝位派箱的智能配载三层规划框架。对堆场机械资源分配规则、数量匹配规则、重量匹配规则和RTG冲突规则等建立不同的数学模型,从而使配载方案更加贴近实际的配载业务要求。 2、建立了以分支限界算法为核心的智能配载综合算法体系。 通过分析影响船舶配载各个因素的权重,以分支限界算法为核心,采用业务规则约束法、迭代算法、回溯算法等多种优化手段,对堆场取箱点等关键环节进行综合计算评估,从海量系统解中快速选取满足优化目标的解。构建堆场取箱点选取的评估体系,实现堆场机械作业的科学规划。通过科学规划机械走位和桥吊作业顺序,减少了无效机械移动,促进了码头桥吊、轮胎吊的协同作业效率,减少了集装箱码头的作业成本,提高码头运营效率和效益。 本文对集装箱码头智能化配载关键技术进行了深入探索,找到了该领域系统优化的新途径,提出了新的研究方法和技术体系,解决了集装箱码头智能化配载极其复杂的业务规则集成优化问题,把先进的优化算法应用到实践中,并取得了很好的应用成果。


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