集裝箱碼頭機械配置與調(diào)度策略研究.pdf

1、集裝箱碼頭取得競爭優(yōu)勢的一個有效途徑就是優(yōu)化其裝卸資源的配置與調(diào)度。集裝箱船舶的在港時間和集裝箱碼頭的吞吐量取決于岸橋的作業(yè)效率,而堆場作業(yè)機械和水平運輸機械的合理配置與調(diào)度又直接影響岸橋作業(yè)效率的充分發(fā)揮。目前,集裝箱碼頭生產(chǎn)過程中,設(shè)備資源的配置、調(diào)度以及路徑優(yōu)化等方面還大多采用經(jīng)驗管理,而且與集裝箱碼頭生產(chǎn)調(diào)度相關(guān)的學(xué)術(shù)研究中涉及雙小車岸橋和雙40英尺岸橋等新型設(shè)備的還非常少見。因此,本文在綜合分析相關(guān)調(diào)度優(yōu)化理論與技術(shù)的基礎(chǔ)上,

2、結(jié)合新型岸橋的作業(yè)特點,對集裝箱碼頭的機械配置與調(diào)度策略進(jìn)行研究,主要內(nèi)容如下:
　　 (1)以岸橋-輪胎式龍門吊-集卡的配置為研究對象,分兩個階段建立龍門吊配置多目標(biāo)混合整數(shù)規(guī)劃模型和采用全場調(diào)度模式的集卡配置多目標(biāo)混合整數(shù)規(guī)劃模型。設(shè)計多目標(biāo)遺傳算法對兩個模型進(jìn)行求解,并通過多個算例對所設(shè)計的模型與算法的可行性與有效性進(jìn)行驗證。
　　 (2)提出一種集裝箱碼頭機械配置的仿真優(yōu)化方法。采用排隊網(wǎng)絡(luò)模型對集裝箱裝卸作業(yè)流

3、程進(jìn)行定性描述,并采用計算機仿真方法得出系統(tǒng)的統(tǒng)計性能分析結(jié)果。并在分析岸橋作業(yè)效率、龍門吊作業(yè)效率、集裝箱堆存地點分布情況、雙40英尺岸橋雙箱作業(yè)率、進(jìn)出口作業(yè)量均衡程度等影響機械配置方案的多個因素的基礎(chǔ)上,引入試驗設(shè)計方法,得出在不同因素水平下的最優(yōu)龍門吊和集卡數(shù)量,再通過回歸分析方法對龍門吊和集卡數(shù)量配比與這些因素間的相關(guān)性進(jìn)行定量研究。
　　 (3)建立龍門吊在堆場不同箱區(qū)之間進(jìn)行分配的一種多目標(biāo)混合整數(shù)規(guī)劃模型,設(shè)計一

4、種基于網(wǎng)絡(luò)流的啟發(fā)式求解算法。根據(jù)各箱區(qū)內(nèi)的集裝箱堆存情況和岸橋的作業(yè)計劃對單臺龍門吊在其負(fù)責(zé)的箱區(qū)內(nèi)的作業(yè)路徑進(jìn)行優(yōu)化,建立以最小化龍門吊移動時間為目標(biāo)的整數(shù)規(guī)劃模型,綜合運用枚舉法、表上作業(yè)法和動態(tài)規(guī)劃方法設(shè)計一種求解算法,采用該算法可得出所求問題的全局最優(yōu)解。
　　 (4)采用滾動調(diào)度法建立一種綜合考慮新型岸橋作業(yè)特點的集卡全場調(diào)度模型,設(shè)計基于時間和距離加權(quán)和的啟發(fā)式算法和改進(jìn)遺傳算法,其中改進(jìn)遺傳算法的求解質(zhì)量較高。針

5、對集卡調(diào)度動態(tài)信息的隨機性和模糊性,應(yīng)用強化學(xué)習(xí)方法研究集卡的調(diào)度策略。采用Q學(xué)習(xí)算法進(jìn)行集卡調(diào)度策略優(yōu)化,采用小腦模型關(guān)節(jié)控制器進(jìn)行Q函數(shù)的泛化和逼近,通過計算機仿真驗證Q學(xué)習(xí)算法解決集卡調(diào)度問題的有效性。
　　 本文在研究過程中綜合運用多目標(biāo)決策理論、多種運籌學(xué)經(jīng)典算法、遺傳算法、啟發(fā)式算法、計算機仿真、強化學(xué)習(xí)等多種理論與方法,對集裝箱碼頭生產(chǎn)調(diào)度優(yōu)化問題的研究具有一定的理論指導(dǎo)意義。利用本文研究方法和結(jié)論,可以根據(jù)生產(chǎn)數(shù)