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随着经济全球化步伐的加快,世界各国经贸往来日趋频繁,集装箱海上运输已成为连接全球供应链不可缺少的一环,集装箱码头作为集装箱海上运输与陆路运输的交汇点,在国际运输网络中扮演着重要角色。为提高其运作效率和服务水平,集装箱码头的作业调度问题越来越受到人们的关注,已成为物流优化领域研究的热点问题。本文对集装箱码头作业中若干优化调度问题进行了研究,主要内容如下:
针对船舶到港时刻和装卸作业时间的不确定性,研究了鲁棒泊位调度问题。在占用相同泊位的前后船舶之间加入缓冲时间,以船舶的总延误时间为服务性指标,以缓冲时间长度为鲁棒性指标,建立了相应的多目标混合整数规划模型。通过分析得到了模型最优解的一系列性质,在此基础上提出了一种基于模拟退火算法和分支定界算法的鲁棒泊位调度算法(RBSA)。通过数值实验在静态环境下与最优解和码头人工计划常用的贪婪算法进行了比较,结果表明该算法具有相当高的求解质量。在不确定环境下利用仿真实验与传统的不考虑缓冲时间的调度方法进行比较,结果表明RBSA算法所得方案具有较强的抗干扰能力。
研究了出口堆场空间分配问题。建立了以最小化各箱区工作量的不平衡程度和最小化出口箱堆放位置到相应船舶停靠位置的运输距离为目标的多目标规划模型,并提出一种改进线性功效系数法,将模型转化为单目标模型进行求解。为验证方法的有效性,利用码头实际数据,对本文方法所得方案与码头实际计划进行比较,结果表明本文方法所得方案在两项指标上均比码头实际计划有明显的改善。
针对进口箱提箱时间的不确定性,并考虑到场桥作业能力的限制,研究了进口堆场空间与场桥的鲁棒集成调度问题。以最小化各时段未完成工作量为目标,建立了相应的鲁棒混合整数规划模型,同时对进口箱的堆放位置,及场桥在箱区间的转场调度方案进行决策。通过调节约束的违反概率降低其保守程度。针对该模型提出了拉格朗日松弛算法。为提高求解质量,进一步提出该算法的一种改进算法。仿真结果表明改进算法具有较小的对偶间隙,完全满足实际应用的需要。
研究了堆场取箱过程中的倒箱问题,即翻倒集装箱落箱位置的确定问题。深入分析了二次及二次以上倒箱产生的原因,在此基础上提出了一种启发式算法H及其改进算法IH。利用仿真实验将所提出的两种启发式算法与最优解及已有启发式算法OH进行了比较,结果表明,本文所提出的两种启发式算法在解的质量和稳定性上均明显优于算法OH,其中改进算法IH相对算法H又有进一步的提高。