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    集裝箱碼頭出口箱堆場分配方法組成比例

    技術編號:4257696 閱讀:310 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
    本發明專利技術公開了集裝箱碼頭出口箱堆場分配方法,其包括以下步驟:首先為各船的出口箱分配箱區,然后為各船的出口箱各箱組計劃箱位,最后為具體的出口箱選擇箱位。本發明專利技術對出口箱箱區分配、箱位計劃、進場自動選位進行深入研究和對提高雙40裝船的比例的初步考慮,有利于提高既定堆場密度下出口箱堆垛的有序性,具有為后續裝船作業的有序組織奠定良好基礎的重要意義。

    【技術實現步驟摘要】

    本專利技術涉及一種集裝箱碼頭的出口箱堆場的分配方法,特別涉及一種集裝箱碼頭出口箱堆場分配模型的建立。
    技術介紹
    隨著經濟全球化進程的加快,越來越多的生產經營活動和資源配置過程在整個世界范圍內進行,現代港口在社會經濟發展中的作用與地位也由此發生了深刻的變化,成為一個國家經濟能否有效地參與經濟全球化并保持在國際競爭中主導地位的重要依托。 港口作為物流系統中的重要節點,是遠洋、內河船舶以及內陸運輸(卡車和火車)的樞紐。港口地區匯集有貨主、貨運代理、船東、船舶代理、商品批發零售、包裝公司、陸上運輸公司、海關、商檢等各種機構。港口不僅是不同運輸方式匯集的關鍵節點,而且也是各種信息、經濟和技術的匯集點。現代集裝箱碼頭已從純粹的運輸中心(運輸+轉運+存儲)發展為配送中心(運輸+轉運+存儲+拆裝箱+倉儲管理+加工),再發展為如今的綜合物流中心(運輸+轉運+存儲+拆裝箱+倉儲管理+加工十信息處理)。現在集裝箱碼頭已經成為一個集商品流、資金流、技術流、信息流、人才流于一體物流中心。 憑借規模化的集散能力,集裝箱碼頭最有可能成為整個物流鏈的樞紐和增值服務中心。集裝箱碼頭物流是海洋運輸的起點與終點,是海陸貨物運輸的重要節點,在整個運輸鏈中是貨物最大的集散地。集裝箱碼頭是國際貿易中的服務基地和貨物物流的分配中心,是貨物和航運業的信息中心。集裝箱碼頭地理位置得天獨厚,通常位于經濟、貿易、金融、信息較為發達的城市,為綜合物流的大量生成與發展提供了有利支撐。 近年來,我國集裝箱碼頭伴隨著集裝箱運量的增加,其吞吐量也得到了較快地增長,取得了驕人的成績,但其生產組織技術與吞吐量增加的矛盾日益突出,主要表現如下 (1).碼頭通過能力不足。由于土地資源越來越昂貴,碼頭不可能無限制的擴大占地面積,因此在現有的碼頭土地規模下,隨著集裝箱運量的日益增加,其設計的通過能力就顯得愈發不足。 (2).堆場管理水平較低。我國集裝箱碼頭堆場管理大部分還是屬于經驗管理,但隨著碼頭吞吐量的增加和到港船舶數量的增加,以及到港船舶的大型化趨勢,以前的經驗管理方式許多已不適用。 (3).碼頭裝卸成本較高。由于我國集裝箱碼頭基本上還是靠人工管理,集裝箱在堆場中的位置并不是最佳,且設備調度可能不合理,從而導致集裝箱裝卸作業時,設備移動距離較長,翻箱率較高,從而導致了碼頭裝卸成本較高。 (4).計算機自動決策水平較低。我國集裝箱碼頭中堆場計劃、道口選位、船舶配載、作業線調度等需要決策的功能基本都是靠人工來完成的,計算機在其中只起到了輔助管理的作用,這在吞吐量較低,來港船舶的較少的情況下,還能適應,但隨著吞吐量和來港船舶的增加,以及港船舶的大型化趨勢下,再用人工方式將可能導致決策時間較長、決策結果不佳等問題,從而造成船舶在港時間較長,碼頭服務質量不高等問題。 集裝箱碼頭堆場由多個箱區組成(如箱區A,箱區B等),每個箱區內通常有多個貝位,其平面布局如圖1所示。奇數貝位為20英尺倍,相鄰的2個20英尺倍可組倍為偶數倍以堆存40英尺集裝箱,每個倍位可堆垛6排,每排最大堆高為4層。每個集裝箱堆存箱位可用“箱區-貝位-排-層”唯一標識。如圖2所示。 集裝箱堆場作業涉及到出口箱集港、出口箱裝船、進口箱卸船、進口箱提箱等業務。其中出口箱在相應船舶到港前4天開始集港,由外部集卡將集裝箱分散運進堆場,到港前6小時停止集港,以便根據集裝箱在場信息進行船舶配載和制定裝船計劃。裝船時,通過場地機械(場橋)將出口箱裝上水平運輸機械,再經過水平運輸機械運輸至碼頭前沿,再由岸邊集裝箱起重機(岸橋)將出口箱裝進船舶。進口箱在船舶到港后,由岸橋將其卸至水平運輸機械,再由水平運輸機械運進堆場,由場橋將其堆存在具體的箱位,客戶可在一定的期限內(一般為7天),通過外部集卡提箱出場。 集裝箱堆場作為銜接海運系統和內陸系統的物理緩沖區域,對合理安排裝卸船舶計劃,減少裝卸船時間具有重要的意義。但限于空間和資金等條件,堆場對于碼頭來說是稀缺資源。而近年來不斷增加的集裝箱貨流量給碼頭堆場系統的管理提出了更高的要求。因此,如何對碼頭堆場有效地分配和管理,進而提高碼頭服務水平和裝卸效率已成為碼頭管理者和學術界廣泛關心的問題。 從堆場的主要業務可以看出,進口箱是集中進場,分散提箱,這樣對于進口箱的堆場分配,由于其信息準確,且對于進口箱提箱出場沒有嚴格的時間限制,所以其堆場作業也相對簡單。而出口箱是分散進場,集中裝船,對于出口箱的堆場分配,由于相應船舶還未到達,其相關信息不夠準確,且裝船時有嚴格的時間限制和空間限制,所以合理的出口箱的堆場分配難度較大。因此本文將以出口箱的堆場分配為研究核心。 出口箱堆場分配決策是出口箱業務中最基礎和核心的環節。合理的出口箱堆場分配將為裝船時設備的調度、船舶配載奠定良好的基礎,相反,出口箱的無序堆存將為設備調度帶來很大困難。特別是雙40英尺裝卸設備的出現,要如何提高能夠雙40作業的比例,給出口箱堆場分配帶來了更大的難度。 內陸承運商通常會在船舶抵港前一段時間將出口箱提交碼頭,在船舶離開碼頭一段時間后才將進口箱拖離碼頭,因此集裝箱堆場實際上是船舶裝卸作業和內陸集港、提箱作業的一個緩沖區。堆場系統資源的優化配置直接關系到該系統得的作業效率。影響堆場空間分配的因素包括船舶停靠的位置、裝卸箱量、作業線的分布、掛靠港的數量、噸級數量等。堆場空間分配包括兩個層次①堆場箱區的分配,②具體箱位的選擇。過去的研究多集中在第一個層次,采用的優化方法主要包括整數規劃、動態規劃、二次規劃等數學規劃技術,但由于求解算法的規模限制,這些方法經常遇到困難,同時對于具體箱位分配的優化研究較少,導致翻箱率始終不能有效地降低。另外針對雙四十集裝箱運輸的堆場分配策略研究目前為零。 堆場分配主要因進口箱卸船和出口箱集港而發生。下面主要分析有關這2種堆場分配的相關研究成果。 (1)進口箱堆場分配 進口箱卸船作業是船舶到達事件引起的,此時集裝箱批量到達,堆場空間資源分配問題往往和堆場設備資源的調度交織在一起。優化的目標大多集中在高的堆場利用率、少的卸船(船舶在港)時間和高的機械作業效率。解決該問題時,需要考慮以下幾個方面 ①船舶達到規律和需要卸載的集裝箱的相關特征 ②堆場空間的制約; ③外卡隨機提取進口箱時的期望倒箱數。 (2)出口箱堆場分配 外卡進箱作業的發生是一系列離散隨機事件,時間跨度是預定班次班輪到港一前的載入期,該作業的最終目的是為集裝箱出口裝船作準備,優化的目標包括高的堆場利用率、少的預期后續裝船時間、低的后續裝船作業時的翻倒率,需要考慮的是堆場作業原則。 (3)堆場分配的綜合研究 當前在眾多的優化算法中,遺傳算法GA、禁忌搜索法TS、模擬退火算法SA和啟發式方法得到越來越多的關注。遺傳算法GA、禁忌搜索法TS、模擬退火算法SA與啟發式算法相結合也受到了許多學者的研究。 遺傳算法是基于適者生存的一類高度并行、隨機和自適應優化算法,它的優越性主要表現為具有固有的并行性,通過對種群的遺傳處理可處理大量的模式,容易并行實現;算法進行全空間并行搜索時,將搜索重點集中于性能高的部分,從而提高效率且不易陷入局部極小。近年來,在解決NP-hard問題上,得到了廣泛的應用,但在避免早熟收斂方面本文檔來自技高網...

    【技術保護點】
    集裝箱碼頭出口箱堆場分配方法,其特征在于,該方法包括以下步驟:首先為各船的出口箱分配箱區,然后為各船的出口箱各箱組計劃箱位,最后為具體的出口箱選擇箱位。

    【技術特征摘要】
    CN 2008-5-20 200810043377.X1、集裝箱碼頭出口箱堆場分配方法,其特征在于,該方法包括以下步驟首先為各船的出口箱分配箱區,然后為各船的出口箱各箱組計劃箱位,最后為具體的出口箱選擇箱位。2、根據權利要求1所述的集裝箱碼頭出口箱堆場分配方法,其特征在于,所述方法中還建立基于雙40尺的出口箱堆場分配模型。3、根據權利要求1所述的集裝箱碼頭出口箱堆場分配方法,其特征在于,所述為各船的出口箱分配箱區首先給各船分配集港箱區段,然后通過決策模型決策各船出口箱堆存區段。4、根據權利要求3所述的集裝箱碼頭出口箱堆場分配方法,其特征在于,所述各船對應區段數的確定方法(1).若裝船時每個區段配備1臺輪胎吊,則一個作業線分配兩個堆場箱區;由于裝船時只要一個箱區內只有1臺輪胎吊,一個堆場區段只允許對應某船舶的1條作業線,堆場箱區數為作業線數的2倍;(2).若堆存箱區數不足,則可計劃最接近2倍作業線的箱區,然后將計劃的每個箱區分成兩部分,兩部分之間至少隔開一個大貝,這樣可以保證同一箱區內如果有兩臺場橋能夠同時作業。5、根據權利要求3所述的集裝箱碼頭出口箱堆場分配方法,其特征在于,所述決策模型包括以下部分決策函數TP決策周期需要預做堆存計劃的時段;決策周期為4天,12個小時為一個計劃時段,TP=8,每個計劃時段用t表示,每次只有t=1的計劃時段的決策被執行;NA普通箱區數;P當前決策周期(每個決策周期開始時更新當前決策周期為P);VPt決策周期P內計劃時段t預做堆存計劃的船舶集合;VPjt當前決策周期P內的計劃時段t內的船舶j;NVPti計劃時段t內區段i中已有船舶或已計劃船舶的集合;Bjt船VPjt的預靠泊位(由于船舶要到港后才靠泊,所以出口箱集港時船舶泊位只能是預考泊位,且當前集裝箱碼頭所靠船舶一般為班輪,班輪所靠泊位一般都是固定的,所以預靠泊位一般與實際靠泊泊位是一致的)位置,以船舶的中心位置為準;dijt堆場區段i與計劃時段t內船舶j預靠泊位之間的距離(平均距離,參考點為連續泊位的中部,且考慮港口內交通布局及區段到泊位的行駛路徑等);N20jt計劃時段t內的船舶j出口箱普通20尺的數量;N40jt計劃時段t內的船舶j出口箱普通40尺的數量;Rowi箱區i內允許堆放的排數;Tieri箱區i內允許堆放的層數;OPLj船舶j裝船時預計的作業線數;Kjt計劃時段t內的船舶j處于集港的第幾個時段(每條船集港分8個時段);STHit計劃時段t時箱區i內所有船舶的作業(裝船或卸船)開始時間集合(包括已有船舶和已計劃船舶),STHit={STHit1,STHit2,…,STHitn};ETHit計劃時段t時箱區i內所有船舶的作業(裝船或卸船)結束時間集合(包括已有船舶和已計劃船舶),ETHit={ETHit1,ETHtit2,…,ETHitn};STtj計劃時段t內的船舶j的裝船開始時間;ETtj計劃時段t內的船舶j的裝船結束時間;N_20ijtk計劃時段t之前的時段k內船舶j計劃到箱區i的20尺出口箱箱量;N_40ijtk計劃時段t之前的時段k內船舶j計劃到箱區i的40尺出口箱箱量;NUi(t-1)當前決策周期的t-1時段末時,區段i的空貝數(根據船舶的離港時間和提箱的統計規律預測);NUBi(t-1)當前決策周期的t-1時段末時,區段i的空大貝數(根據船舶的離港時間和提箱的統計規律預測),大貝為一個箱區中連續相鄰的兩個貝組合而成,空大貝即為箱區中連續相鄰的兩個空貝組成;λ寬泛系數(選擇箱區時,箱區的空位數應不小于分到該箱區的箱量乘以寬泛系數);Nlarge_ONlarge_O為較大的正實數,一般可設Nlarge_O=1000,若N20jt+2*N40jt>Nlarge_O表明船舶VPjt的出口箱量較多;Nsmall_ONsmall_O為較小的正實數,一般可設Nsmall_O=200,若N20jt+2*N40jt<Nsmall_O表明船舶VPjt的出口箱量較少;決策參數一旦確定了集港堆存區段,在集港過程中,相應的集裝箱將堆存在該區段,其中1≤i ≤NA,VPjt∈VPtN_20ijt計劃時段t內船舶j計劃到箱區i的20尺出口箱箱量;N_40ijt計劃時段t內船舶j計劃到箱區i的40尺出口箱箱量;目標函數構建多目標規劃Min{ω1*f1,ω2*ω2,ω3*f3}約束條件t∈TP,j∈VPt其中只要使得ALijt=1,即可對于VPxt,VPyt∈VPt,若N20xt+2*N40xt>Nlarge_O且N20yt+2*N40yt>Nlarge_O,則ALixt.ALiyt=0,1≤i≤NA。6、根據權利要求1所述的集裝箱碼頭出口箱堆場分配方法,其特征在于,所述為各船的出口箱各箱組計劃箱位,需要根據當前時段內為每條船分配箱區的實際情況,決策各船在各箱區的貝計劃,各船各卸貨港在不同箱區的分布計劃,貝與箱組匹配計劃,貝內排計劃。7、根據權利要求6所述的集裝箱碼頭出口箱堆場分配方法,其特征在于,所述貝計劃中的貝分配模型由以下部分組成決策函數Q_allv當前時段分配給船舶v的出口箱區集合;NBi箱區i內空貝的集合;貝分配時只能分配空的貝(空貝是指當該船的出口箱集港時,該貝是空的,且未計劃給別的船);Lijk箱區i內第j貝和第k貝之間的距離;Dis一個貝的寬度;N40iv箱區i內計劃船v的40尺的箱量;N20iv箱區i內計劃船v的20尺的箱量;Rowi箱區i內允許堆放的排數;Tieri箱區i內允許堆放的層數;Bnoj箱區i內第j貝的貝號;Blsniv箱區i內分配給船舶v的左邊界貝的貝號;Breniv箱區i內分配給船舶v的右邊界貝的貝號;Bblsniv箱區i內之前分配給船舶v的左邊界貝的貝號;Bbreniv箱區i內之前分配給船舶v的右邊界貝的貝號;Bvalliv箱區i內分配給船舶v的貝集合;OPij判斷箱區i內第j貝與其相鄰貝是否屬于同一條作業線;Badniv箱區i中給船v計劃的貝中連續貝的塊集合,塊為一個箱區中連續相鄰的幾個貝組合而成;Bnbiv箱區i中給船v計劃的塊b的貝數;Sadij箱區i內第j貝相鄰貝的作業開始時間;(指裝船或卸船的開始時間)Eadij箱區i內第j貝相鄰貝的作業結束時間;(指裝船或卸船的開始時間)Sij箱區i內第j貝的裝船開始時間;Eij箱區i內第j貝的裝船結束時間;λ貝分配時的寬泛系數;決策變量目標函數Min(ω1*f1+ω2*f2)約束條件i∈Q_allv,j∈NBi,v∈VP1其中Badniv=Bvallivλ>1Lijk>0,Dis>0。8、根據權利要求6所述的集裝箱碼頭出口箱堆場分配方法,其特征在于,所述各船各卸貨港在不同箱區的分布計劃中的卸貨港分配模型保證并行發箱...

    【專利技術屬性】
    技術研發人員:宓為建嚴偉萇道方何軍良張艷偉謝塵陸后軍邊志成王紅湘沈銀娟王朝霞
    申請(專利權)人:上海海事大學
    類型:發明
    國別省市:31[中國|上海]

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