装卸能力既定条件下集装箱船舶调度优化对策开题报告

 2020-02-10 10:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

1、近年来,随着集装箱船舶大型化趋势的不断增强,集装箱码头吞吐量不断攀升。业务量的增加对集装箱码头作业系统的作业效率提出了更高的要求。

现代集装箱港口的集装箱吞吐量不断增加,据调查世界 2/3 以上贸易通过海运方式实现的。而由于我国港口基础设施建设的不断完善,我国港口货物吞吐量和集装箱吞吐量增涨迅速。据中华人民共和国国家统计局统计数据显示,近十年来,我国各港口集装箱吞吐量总体呈稳步增长趋势。期间从 2008 年下半年开始,受全球金融危机的影响,我国各港口的集装箱吞吐量增速有些放缓。但在之后,随着世界经济的复苏、世界范围内外贸往来频繁及国内需求不断增长等因素的带动下,我国各港口生产稳步回升,增长速度明显加快。在 2010 年以后,随着全球经济放缓,我国各港口的集装箱吞吐量的增长率虽有所下降,但集装箱吞吐量还在平稳增加。2010 年吞吐量 1.45 亿标准箱,增长率为 18.8%,这一年中国港口集装箱吞吐量明显高于国外港口,充分体现我国政府对拉动内需对时间经济的贡献。这种影响在之后几年也有体现,2011 年吞吐量 1.62 亿标准箱,增长率为 11.4%;2012 年吞吐量 1.77 亿标准型,增长率为 8.1%;2013 年吞吐量 1.89亿标准箱,增长率 6.7%;2014 年吞吐量 2.01 亿标准箱,增长率 6.1%;2015 年吞吐量 2.1 亿标准箱,增长率 4.1%;2016 年吞吐量 2.2 亿标准箱,增长率 3.6%。由于集装箱的吞吐量急剧上升,而港口设施的既定情况不易改变,因此从其他方面寻求解决方案成为当今港口问题的研究热点。


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2. 研究的基本内容与方案

1、基本内容:为了提高港口货运效率,国内外学者做了许多研究,而我将对船舶调度以及泊位优化这方面做出初步的探索,通过泊位优化以及和岸桥的联动来提高货物调动效率。主要运用建立仿真模型以及蚁群算法和回溯算法来探索其中的各种优化方案。主要限制条件有(1):每条船的长度、吃水深度、装载量以及最多可接受的岸桥数量。(2)船舶停泊位置受限。(3)泊位资源、装卸作业能力、陆侧堆场能力一定。(4)每条船的装卸时间有一定的时间窗口。因此本文的主要内容就是(1)明确影响因素之间的关系,应用合适方法建立数学模型;(2)设计遗传算法,结合实际情境数据资料,对模型进行求解和验证。除此之外,还会通过参过国内外的文献,参考他们对于模型的建立心得以及方法,学习前人的经验,了解他们的不足之处与有益的地方,防止自己犯类似的错误。另外就是会到港口实地参观,详细记录数据,了解实际参数,并以此为初始数据来建立最初的模型,之后通过添加限制条件来使模型逐步完善,最后逐步运行验证。

2、研究目标:在每条船的长度、吃水深度、装载量以及最多可接受的岸桥数量都是已知且船舶停泊位置受限的条件下,综合安排船舶的停靠泊位、需要使用的岸桥数量以及调度顺序。若船舶停泊条件不满足时,需要在锚地等待。在泊位资源、装卸作业能力、陆侧堆场能力容许条件下,对集装箱泊位与待进港集装箱船进行匹配,使之在时间窗口内能够满足装卸条件,实现效率优化。

3、拟采用的技术方案

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3. 研究计划与安排

2019.3.15 完成文献查阅,形成开题报告;

2019.4.15 完成开题,中期检查;

2019.5.15 形成初稿;

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4. 参考文献(12篇以上)

文献综述:

首先是对于集装箱的调度进行优化:靳志宏教授对于集装箱码头作业系统中的泊位子系统与岸桥的联动做出了相关的研究,相应的,他还与赵芳教授共同对泊位系统的资源动态配置优化做出了研究。另外,韩笑乐教授做出了拥有优先度的动态泊位调度优化的研究。

而除了从外部条件优化调度效率,也有从自身来寻求解决方案的研究。例如杜振教授就从自身调度效率优化展开了研究,而在国外,也有相应的学者做了类似的研究。pisinger在“层”概念基础上设计了一种启发式算法,利用分支定界法将集装箱整个空间分成合适的层和带宽,通过多种排序选择的配载规则,能够使集装箱利用率提高,但缺点是货物稳定性较差;Gehring等人在“塔”概念基础上将货物组成若干塔并生成集合,然后将塔按照一定规则放人目标容器得到布局模式,通过该算法物品摆放稳定性好,但塔结构是否合理存在问题。

还有一些学者通过对agv的调度研究来改善货物调动效率,例如garabardella 等对码头各种设备的调度进行了建模,以减少设备冲突和等待集卡时间最小为优化目标,通过模拟仿真,最终得到设备的最佳配置。canonaco采用排队论对集装箱码头的作业线调度问题进行了研究,但没有考虑集装箱岸桥之间的交叉扰、作业预定义顺序对码头装卸作业的影响。汤齐等提出最小化各船舶载泊位中的装卸时间和最小化各船舶在泊位中的装卸时间和最小化岸桥总工作时间的多目标函数的连续泊位和岸桥调度优化模型。梁亮与陆志强将集装箱码头作业调度问题看成混合流水线基本问题的延伸,对作业三阶段整体建立整数规划模型,并设计启发式算法求解,但没有考虑岸桥逐贝作业的特点。

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