集裝箱碼頭機械配置與調度策略研究.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,集裝箱碼頭生產過程中,設備資源的配置、調度以及路徑優(yōu)化等方面還大多采用經驗管理,而且與集裝箱碼頭生產調度相關的學術研究中涉及雙小車岸橋和雙40英尺岸橋等新型設備的還非常少見。因此,本文在綜合分析相關調度優(yōu)化理論與技術的基礎上,

2、結合新型岸橋的作業(yè)特點,對集裝箱碼頭的機械配置與調度策略進行研究,主要內容如下:
　　 (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混合整數(shù)規(guī)劃模型和采用全場調度模式的集卡配置多目標混合整數(shù)規(guī)劃模型。設計多目標遺傳算法對兩個模型進行求解,并通過多個算例對所設計的模型與算法的可行性與有效性進行驗證。
　　 (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)絡模型對集裝箱裝卸作業(yè)流

3、程進行定性描述,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上,引入試驗設計方法,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性進行定量研究。
　　 (3)建立龍門吊在堆場不同箱區(qū)之間進行分配的一種多目標混合整數(shù)規(guī)劃模型,設計一

4、種基于網(wǎng)絡流的啟發(fā)式求解算法。根據(jù)各箱區(qū)內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責的箱區(qū)內的作業(yè)路徑進行優(yōu)化,建立以最小化龍門吊移動時間為目標的整數(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)特點的集卡全場調度模型,設計基于時間和距離加權和的啟發(fā)式算法和改進遺傳算法,其中改進遺傳算法的求解質量較高。針

5、對集卡調度動態(tài)信息的隨機性和模糊性,應用強化學習方法研究集卡的調度策略。采用Q學習算法進行集卡調度策略優(yōu)化,采用小腦模型關節(jié)控制器進行Q函數(shù)的泛化和逼近,通過計算機仿真驗證Q學習算法解決集卡調度問題的有效性。
　　 本文在研究過程中綜合運用多目標決策理論、多種運籌學經典算法、遺傳算法、啟發(fā)式算法、計算機仿真、強化學習等多種理論與方法,對集裝箱碼頭生產調度優(yōu)化問題的研究具有一定的理論指導意義。利用本文研究方法和結論,可以根據(jù)生產數(shù)