集裝箱港口裝卸作業(yè)資源配置研究.pdf

1、伴隨著經(jīng)濟一體化、全球化趨勢的發(fā)展，集裝箱運輸保持了較高的增長速度?？焖偕仙募b箱運輸市場使我國現(xiàn)有的不少集裝箱碼頭出現(xiàn)了能力缺口。同時，由于近年來現(xiàn)代物流的發(fā)展，越來越多的客戶要求貨物運輸能夠?qū)崿F(xiàn)“門到門”的服務(wù)，而“門到門”運輸方式的實現(xiàn)需要無縫連接的運輸鏈作為支撐。集裝箱碼頭作為運輸鏈上的一個重要環(huán)節(jié)，不僅要有足夠的容量，而且要有科學(xué)的作業(yè)資源配置方法和原則來快速響應(yīng)現(xiàn)代物流發(fā)展的要求。本文針對集裝箱港口裝卸作業(yè)中的資源配置問題

2、，采用定性和定量相結(jié)合的方法，運用物流系統(tǒng)的思想對集裝箱港口裝卸中的資源配置進行了研究。 首先深入調(diào)查了集裝箱港口的功能、布局、作業(yè)資源，分析了集裝箱港口的作業(yè)流程，將集裝箱港口裝卸作業(yè)中的資源配置問題分為岸邊資源的配置問題、堆場裝卸資源的配置問題和水平運輸設(shè)備的配置問題。 第二，研究了連續(xù)泊位下集裝箱港口的泊位配置問題。首先建立了連續(xù)泊位下只考慮泊位資源的泊位配置模型(BerthAllocationModel，簡稱BA

3、M)。BAM的目標(biāo)函數(shù)是追求計劃期內(nèi)所有船舶的在港時間最短，模型考慮了岸線資源約束、作業(yè)橋吊約束和作業(yè)量約束等基本約束。接著又給出了更加合理的泊位——橋吊配置模型(BerthQuay-CraneAllocationModel，簡稱BQAM)。BQAM不僅考慮BAM中的所有約束，而且考慮了船舶靠泊位置到堆場的距離因素，BQAM的目標(biāo)函數(shù)為追求計劃期內(nèi)所有船舶的廣義時間最短。再后，在BAM和BQAM的基礎(chǔ)上，給出了橋吊分派優(yōu)化的動態(tài)規(guī)劃模型

4、。由于在實際應(yīng)用中對BQAM直接求解非常困難，本文給出了模型的啟發(fā)式回溯算法，該算法不僅可以給出船舶的靠泊位置、靠泊時間、離泊時間，而且可以得到船舶的作業(yè)橋吊和各橋吊的作業(yè)起迄時間。 第三，研究了新工藝下集裝箱港口裝卸作業(yè)中的水平運輸設(shè)備(集卡)的配置問題，給出了集卡配置優(yōu)化的兩階段模型。第一階段模型為集卡配置數(shù)量模型，用于確定裝卸過程中能夠保證橋吊連續(xù)作業(yè)的集卡最小配置數(shù)量。在第一階段模型的基礎(chǔ)上，建立了第二階段的集卡分派優(yōu)化

5、模型，模型的目標(biāo)函數(shù)是使集卡的空駛時間最短。 第四，研究了集裝箱港口裝卸作業(yè)中堆場裝卸設(shè)備(龍門吊)的配置問題，建立了龍門吊配置的兩階段模型。在第一階段模型中，分別建立了確定龍門吊配置數(shù)量的規(guī)劃模型和網(wǎng)絡(luò)流模型，并根據(jù)網(wǎng)絡(luò)流理論給出了網(wǎng)絡(luò)流模型的最小流算法。本文運用數(shù)學(xué)方法證明了最小流算法是正確有效的，并給出了最小流算法的時間復(fù)雜性函數(shù)，從而證明了該算法是一個好的算法。第二階段模型在第一階段模型的基礎(chǔ)上，建立了龍門吊分派優(yōu)化模型

6、，目標(biāo)函數(shù)是使龍門吊的行走時間最短。最后，通過算例說明了模型和算法的應(yīng)用過程，算例的結(jié)果表明模型和算法是正確有效的。 第五，采用了仿真方法研究了集裝箱港口裝卸作業(yè)中的整體資源配置協(xié)調(diào)問題。本章詳細分析了采用面向作業(yè)面和裝卸同時進行兩種新工藝下集裝箱港口中橋吊、集卡和龍門吊的裝卸作業(yè)流程，將裝卸過程中的設(shè)備事件分為提箱(Lifting)事件、放箱(Dropping)事件、移動(Moving)事件、等待(Waiting)事件和虛擬(

7、Virtual)事件五類，得出了各事件之間的關(guān)系流程圖，建立了集裝箱港口裝卸作業(yè)仿真模型。采用VB6.0編程實現(xiàn)了集裝箱港口裝卸作業(yè)仿真系統(tǒng)，并結(jié)合解析模型將其應(yīng)用于港口裝卸作業(yè)中的資源配置協(xié)調(diào)，得出了令人滿意的整體資源配置方案。 最后，給出了一個案例。根據(jù)泊位——橋吊配置模型和模型的啟發(fā)式回溯算法，采用VB+Access開發(fā)了泊位配置輔助系統(tǒng)(BAAS)。BAAS具有數(shù)據(jù)導(dǎo)入、泊位配置和繪制泊位分配圖三種功能。BAAS中采用了

8、跳躍搜索、雙向搜索等優(yōu)化技術(shù)，加速了算法的收斂速度。該系統(tǒng)應(yīng)用于寧波北侖二期集裝箱港口后取得了良好的應(yīng)用效果。 論文的主要創(chuàng)新點如下： 1.給出了連續(xù)泊位下的泊位配置優(yōu)化模型 2.引入了廣義時間的概念，建立了泊位——橋吊配置優(yōu)化模型，并給出了模型的啟發(fā)式回溯算法 3.建立了新工藝下集裝箱港口裝卸作業(yè)中的集卡和龍門吊的配置優(yōu)化模型，并給出了網(wǎng)絡(luò)最小流算法 4.建立集裝箱港口裝卸作業(yè)仿真模型，并將其與