集裝箱碼頭機(jī)械配置與調(diào)度策略研究.pdf

1、集裝箱碼頭取得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的一個(gè)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(shí)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(chǎng)作業(yè)機(jī)械和水平運(yùn)輸機(jī)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(guò)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(yàn)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(chē)岸橋和雙40英尺岸橋等新型設(shè)備的還非常少見(jiàn)。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(diǎn),對(duì)集裝箱碼頭的機(jī)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(mén)吊-集卡的配置為研究對(duì)象,分兩個(gè)階段建立龍門(mén)吊配置多目標(biāo)混合整數(shù)規(guī)劃模型和采用全場(chǎng)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(jì)多目標(biāo)遺傳算法對(duì)兩個(gè)模型進(jìn)行求解,并通過(guò)多個(gè)算例對(duì)所設(shè)計(jì)的模型與算法的可行性與有效性進(jìn)行驗(yàn)證。
　　 (2)提出一種集裝箱碼頭機(jī)械配置的仿真優(yōu)化方法。采用排隊(duì)網(wǎng)絡(luò)模型對(duì)集裝箱裝卸作業(yè)流

3、程進(jìn)行定性描述,并采用計(jì)算機(jī)仿真方法得出系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)性能分析結(jié)果。并在分析岸橋作業(yè)效率、龍門(mén)吊作業(yè)效率、集裝箱堆存地點(diǎn)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(jī)械配置方案的多個(gè)因素的基礎(chǔ)上,引入試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法,得出在不同因素水平下的最優(yōu)龍門(mén)吊和集卡數(shù)量,再通過(guò)回歸分析方法對(duì)龍門(mén)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(mén)吊在堆場(chǎng)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(jì)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(jì)劃對(duì)單臺(tái)龍門(mén)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(mén)吊移動(dòng)時(shí)間為目標(biāo)的整數(shù)規(guī)劃模型,綜合運(yùn)用枚舉法、表上作業(yè)法和動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法設(shè)計(jì)一種求解算法,采用該算法可得出所求問(wèn)題的全局最優(yōu)解。
　　 (4)采用滾動(dòng)調(diào)度法建立一種綜合考慮新型岸橋作業(yè)特點(diǎn)的集卡全場(chǎng)調(diào)度模型,設(shè)計(jì)基于時(shí)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(duì)集卡調(diào)度動(dòng)態(tài)信息的隨機(jī)性和模糊性,應(yīng)用強(qiáng)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?xún)?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(guò)計(jì)算機(jī)仿真驗(yàn)證Q學(xué)習(xí)算法解決集卡調(diào)度問(wèn)題的有效性。
　　 本文在研究過(guò)程中綜合運(yùn)用多目標(biāo)決策理論、多種運(yùn)籌學(xué)經(jīng)典算法、遺傳算法、啟發(fā)式算法、計(jì)算機(jī)仿真、強(qiáng)化學(xué)習(xí)等多種理論與方法,對(duì)集裝箱碼頭生產(chǎn)調(diào)度優(yōu)化問(wèn)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)