基于多Agent的集裝箱碼頭泊位調(diào)度系統(tǒng)的建模與優(yōu)化.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)全球化進(jìn)秤的加快，世界各國經(jīng)貿(mào)往來日趨頻繁，國際集裝箱物流得到了很大的發(fā)展，集裝衍碼頭作為集裝箱海上運(yùn)輸與陸路運(yùn)輸?shù)慕籮匯點(diǎn)，在國際運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)中扮演著重要角色。集裝箱碼頭物流運(yùn)作過程呈現(xiàn)出動(dòng)態(tài)、隨機(jī)和復(fù)雜的特性，并且越發(fā)突出，出現(xiàn)了許多迫切需要解決的問題。尤其是泊位調(diào)度子系統(tǒng)的優(yōu)化以及泊位調(diào)度子系統(tǒng)與其他子系統(tǒng)協(xié)調(diào)優(yōu)化一直沒有得到很好解決。為提高集裝箱碼頭運(yùn)作效率和服務(wù)水平，這些問題已成為物流優(yōu)化領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)問題。本文主要開展了

2、基于多智能體（Multi-agent System，簡記為MAS）的集裝箱碼頭泊位調(diào)度問題的建模與優(yōu)化的研究，主要內(nèi)容如下：
　　 研究建立了基于MAS的集裝箱碼頭物流運(yùn)作調(diào)度管理系統(tǒng)的框架模型。系統(tǒng)分析了集裝箱碼頭物流運(yùn)作系統(tǒng)的基本組成成分、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和作業(yè)工藝流程，對(duì)集裝箱碼頭物流運(yùn)作MAS模型的體系架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)和分析，確定了集裝箱碼頭物流運(yùn)作MAS模型主要由五類Agent組成：任務(wù)計(jì)劃Agent、動(dòng)態(tài)單元Agent、船舶Ag

3、ent、資源管理Agent和資源Agent。定義了五類Agent的基本功能、基本結(jié)構(gòu)、通訊模式和交互協(xié)作模式。通過動(dòng)念單兀Agent實(shí)現(xiàn)了Agent之間的動(dòng)態(tài)隸屬關(guān)系和動(dòng)態(tài)控制結(jié)構(gòu)，分別設(shè)計(jì)了任務(wù)計(jì)劃階段和任務(wù)實(shí)際運(yùn)行階段MAS系統(tǒng)模型中Agent之間的交互協(xié)作機(jī)制。
　　 研究建立了基于蟻群算法的魯棒泊位分配模型。在建立的基于MAS的集裝箱碼頭物流運(yùn)作調(diào)度管理系統(tǒng)的框架模型基礎(chǔ)上，在任務(wù)計(jì)劃階段，針對(duì)船舶實(shí)際到港時(shí)刻的不確定性

4、，在傳統(tǒng)的以船舶計(jì)劃延誤時(shí)間為服務(wù)性指標(biāo)的泊位分配模型的基礎(chǔ)上，引入以緩沖時(shí)間長度為測度的魯棒性指標(biāo)，對(duì)離散型泊位分配方案的最優(yōu)性與魯棒性進(jìn)行權(quán)衡。同時(shí)，為了使模型更加符合實(shí)際情況，加入了對(duì)泊位物理?xiàng)l件和作業(yè)能力的判斷。模型設(shè)計(jì)了一種并行的蟻群算法進(jìn)行求解，通過仿真實(shí)驗(yàn)表明魯棒泊位分配方案在不確定環(huán)境下的抗干擾能力相對(duì)于傳統(tǒng)方法得到了明顯的提高。
　　 研究建立了基于CNP協(xié)商機(jī)制的岸橋動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)調(diào)度模型。由于魯棒泊位分配方案的魯

5、棒性即使再強(qiáng)，也不可避免地會(huì)產(chǎn)生船舶延時(shí)情況。針對(duì)這種情況，為保證碼頭作業(yè)能夠按照正常計(jì)劃執(zhí)行，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的抗干擾能力，本文在集裝箱碼頭MAS的框架基礎(chǔ)上，在任務(wù)執(zhí)行階段設(shè)計(jì)了一種岸橋動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)調(diào)度模型。該模型考慮到岸橋可以做水平移動(dòng)的原則，充分利用碼頭的閑置岸橋資源，部分解決了隨機(jī)因素對(duì)碼頭作業(yè)計(jì)劃的擾動(dòng)問題，該岸橋動(dòng)態(tài)調(diào)度模型采用CNP的招投標(biāo)協(xié)商機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了岸橋在泊位間的實(shí)時(shí)調(diào)度，仿真實(shí)驗(yàn)說明任務(wù)執(zhí)行階段這種動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)調(diào)度方法可以