集装箱码头泊位调度多目标优化方法研究

论文摘要

泊位作为集装箱码头的稀缺资源,其调度工作质量的高低直接影响码头装卸作业的效率,影响集装箱班轮的船期和港口企业的声誉,同时,也体现着码头的管理水平和综合竞争实力。在集装箱码头泊位调度过程中,调度人员经常会通过加快船舶装卸作业的方式缩短船舶在港时间,提高客户满意度,以吸引更多船舶靠港。然而,生产效率提高的同时,设备超负荷运转、人员的疲劳作业、翻箱过于频繁、交通拥挤等情况也会随之增长。这些情况增加了码头生产成本,降低了安全度,进而导致码头整体效益下降。这些影响在调度优化的具体平衡中显然需要加以考虑。本文为解决缩短船舶在港作业时间产生的负面效应,提出了一种均衡理念的优化思想。探讨了均衡理念的产生和发展历程,总结了均衡理念的内涵,并分析了泊位调度中存在的均衡问题。基于集装箱码头的班轮制特点及泊位调度中的不确定性因素影响,建立了综合考虑船舶靠泊位置、靠泊时刻及装卸速度的均衡优化模型。在求解中采取人机交互与自适应遗传算法相结合的方式,设计了相应的优化算法,并通过算例对模型及算法的有效性进行了验证。目标函数通过对靠泊位置、靠泊时刻、装卸速度的综合调整,可以获得以趋于均衡为目标的调度组织方案。融入调度人员的实际经验,能够在可行的范围内获得更优的满意解。解决了生产调度均衡优化问题,使得生产调度的优化结果更为贴近实际。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题背景及意义
• 1.1.1 选题背景
• 1.1.2 研究意义
• 1.2 国内外研究现状及存在问题
• 1.2.1 国内研究现状
• 1.2.2 国外研究现状
• 1.2.3 现有研究存在问题
• 1.3 研究目的、框架与内容安排
• 1.3.1 研究目的
• 1.3.2 研究框架与内容安排
• 1.4 主要研究内容
• 第2章 集装箱码头泊位调度的优化思想
• 2.1 泊位调度
• 2.1.1 概述
• 2.1.2 调度流程
• 2.2 泊位调度的均衡优化思想
• 2.2.1 均衡理念
• 2.2.2 均衡理念在泊位调度优化中的应用
• 第3章 集装箱码头泊位调度优化模型的建立
• 3.1 多目标优化理论
• 3.1.1 定义
• 3.1.2 发展与研究现状
• 3.2 问题的描述
• 3.3 优化模型的建立
• 3.3.1 模型变量的含义
• 3.3.2 目标函数
• 3.3.3 约束条件
• 第4章 集装箱码头泊位调度优化模型的求解
• 4.1 泊位调度算法分类
• 4.2 遗传算法的基本实现技术
• 4.2.1 遗传算法的基本原理
• 4.2.2 遗传算法的关键要素
• 4.2.3 遗传算法的一般流程
• 4.2.4 遗传算法的特点
• 4.2.5 人机交互思想的引入
• 4.3 优化方法的选择
• 4.3.1 目标函数的处理方法
• 4.3.2 约束条件的处理方法
• 4.4 求解步骤
• 4.4.1 初始搜索空间的生成
• 4.4.2 个体的编码
• 4.4.3 适应度计算
• 4.4.4 选择
• 4.4.5 交叉与变异运算
• 4.4.6 算法流程图
• 第5章 算例研究
• 5.1 基础数据
• 5.2 算例求解
• 5.2.1 生成船舶靠泊顺序
• 5.2.2 人机交互-遗传算法求解
• 5.2.3 泊位调度计划生成
• 第6章 结论及展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 攻读学位期间公开发表论文
• 致谢