集裝箱碼頭內(nèi)集卡車動(dòng)態(tài)調(diào)度方法【文獻(xiàn)綜述】

1、畢業(yè)論文文獻(xiàn)綜述工業(yè)工程集裝箱碼頭內(nèi)集卡車動(dòng)態(tài)調(diào)度方法緒論本文通過(guò)對(duì)相關(guān)中外文獻(xiàn)資料的收集、整理、綜合分析，歸納并提煉出各文獻(xiàn)的主 要內(nèi)容，闡述了集裝箱碼頭內(nèi)集卡車動(dòng)態(tài)調(diào)度方法在國(guó)內(nèi)外的研究形狀；集裝箱碼頭內(nèi) 集卡車調(diào)度方法的一般方法。并對(duì)集裝箱碼頭內(nèi)集卡車動(dòng)態(tài)調(diào)度方法這一課題的研究成 果進(jìn)行了總結(jié)和展望。1集裝箱運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展集裝箱運(yùn)輸起源于英國(guó)。早在1801年，英國(guó)的詹姆斯安德森博士已提出將貨物 裝人集裝箱進(jìn)行運(yùn)輸?shù)臉?gòu)想。1845年英國(guó)鐵路曾使用載貨車廂互相交換的方式，視車廂為集裝箱，使集裝箱運(yùn)輸?shù)臉?gòu)想得到初步應(yīng)用。19世紀(jì)中葉，在英國(guó)的蘭開夏已出現(xiàn)運(yùn) 輸棉紗、棉布的一種帶活動(dòng)框架的載貨工具，

2、這是集裝箱的雛形。隨著我國(guó)社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制的逐步建立以及我國(guó)加入世貿(mào)組織之后國(guó)外港航 企業(yè)的搶灘登陸，集裝箱運(yùn)輸市場(chǎng)面臨的國(guó)內(nèi)外競(jìng)爭(zhēng)十分激烈。研究我國(guó)的集裝箱運(yùn)輸 競(jìng)爭(zhēng)力，對(duì)我國(guó)的港航運(yùn)輸企業(yè)而言，有著十分重要的意義。影響集裝箱運(yùn)輸競(jìng)爭(zhēng)力的 因數(shù)有：1.構(gòu)建集裝箱運(yùn)輸競(jìng)爭(zhēng)力評(píng)價(jià)的原因；（1）針對(duì)性。針對(duì)性要求選取的評(píng)價(jià)指 標(biāo)體系應(yīng)能準(zhǔn)確、客觀地反映各港口的競(jìng)爭(zhēng)力現(xiàn)狀與差異。（2）可比性?？杀刃砸蟾髦笜?biāo)必須意義明確，測(cè)定方法標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算方法規(guī)范。通過(guò)使用現(xiàn)代數(shù)理統(tǒng)計(jì)理論結(jié)合專 項(xiàng)調(diào)查和查證、定性定量分析，能夠得出合理、真實(shí)、客觀的評(píng)價(jià)結(jié)果；（3）互斥性;（4）時(shí)效性1。集卡車做為集裝箱運(yùn)輸?shù)?/p>

3、一種重要工具，如何使集卡車的調(diào)度更加效率化，是如今 集裝箱運(yùn)輸中的一個(gè)重要課題。利用排隊(duì)論對(duì)集裝箱碼頭集卡作業(yè)模式進(jìn)行研究，提出 突破“作業(yè)路”的界限，并從理論和計(jì)算機(jī)仿真中分析其優(yōu)越性。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和對(duì)外 貿(mào)易進(jìn)出口量的迅速增長(zhǎng)，中國(guó)已經(jīng)成為世界最大集裝箱貨源地。為了適應(yīng)集裝箱運(yùn)輸 的發(fā)展，集裝箱碼頭迫切需要有與之相匹配的高效率集裝箱集疏運(yùn)體系及流暢的集裝箱 進(jìn)出港運(yùn)輸系統(tǒng)。要在碼頭生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)充分利用好集卡資源！必須解決每條作業(yè)路按實(shí)時(shí) 作業(yè)情況動(dòng)態(tài)就近分配集卡！既要保證作業(yè)路的效率！又確保集卡行駛的安全性2-42動(dòng)態(tài)調(diào)度方法現(xiàn)在的集卡車動(dòng)態(tài)調(diào)度方法主要有：集卡車線路優(yōu)化模型、NCL語(yǔ)言建模、

4、數(shù)值建模、集卡調(diào)度Q學(xué)習(xí)算法、調(diào)度系統(tǒng)仿真、基于蟻群算法的港內(nèi)集裝箱運(yùn)輸調(diào)度模式、 集卡調(diào)度系統(tǒng)（TPS等方法對(duì)集卡車的調(diào)度進(jìn)行了深刻的研究。其中在基于裝卸協(xié)同作業(yè)的集裝箱碼頭集卡調(diào)度配置優(yōu)化一文中提到了基于路徑 最短集卡線路優(yōu)化模型。這個(gè)模型主要解決問(wèn)題是待裝箱船和待卸箱船同時(shí)到達(dá)集裝箱 碼頭泊位進(jìn)行裝卸作業(yè)，待卸箱船通過(guò)岸橋?qū)⒓b箱卸到在岸邊等待的集卡上，由集卡 運(yùn)送集裝箱到碼頭堆場(chǎng)的箱區(qū)中，再由堆場(chǎng)中的場(chǎng)橋?qū)⒓b箱卸下；集卡在該箱區(qū)或者到下一個(gè)箱區(qū)取箱返回到待裝箱船的貝位，通過(guò)岸橋作業(yè)裝船，然后集卡空駛返回到待 卸箱船，該過(guò)程構(gòu)成了一個(gè)集卡運(yùn)行回路.在完成所有裝卸箱作業(yè)的同時(shí)，如何使得集

5、 卡行走的總路徑最短就是碼頭集卡線路優(yōu)化問(wèn)題 .為此，提出以貝位來(lái)進(jìn)行劃分的單元 模塊配載思想，即縱向以2排為間隔作為一個(gè)貝位，且船舶上每個(gè)貝位到箱區(qū)的距離與 船到箱區(qū)的距離相等。而 NCL語(yǔ)言建模則是采用POEW臺(tái)的NCL語(yǔ)言對(duì)上述模型進(jìn)行 求解。在整個(gè)集卡作業(yè)優(yōu)化過(guò)程中，可以將之分成兩個(gè)優(yōu)化問(wèn)題 ：卸船及裝車優(yōu)化問(wèn)題 和裝船優(yōu)化問(wèn)題，該兩個(gè)優(yōu)化問(wèn)題的本質(zhì)是相互獨(dú)立的。對(duì)于裝船優(yōu)化問(wèn)題，可以將之 看成一個(gè)運(yùn)輸平衡問(wèn)題，通過(guò)表上作業(yè)法，能夠找到最優(yōu)解。研究重點(diǎn)為卸船及裝車優(yōu) 化問(wèn)題.對(duì)于實(shí)際的集裝箱集卡作業(yè)來(lái)說(shuō)，卸船集裝箱數(shù)量和裝船集裝箱數(shù)量一般相等 的，為建模以及求解問(wèn)題簡(jiǎn)單，通過(guò)構(gòu)造虛擬卸

6、船貝位和虛擬箱區(qū)，或者虛擬裝船貝位 和虛擬箱區(qū)來(lái)達(dá)到卸船集裝箱數(shù)量和裝船集裝箱數(shù)量相等，然后采用NCLS行求解（如下圖1）。卸船及裝車優(yōu)電裝船優(yōu)化, 入一，Y,卸斛貝位 箱區(qū) 箱區(qū) 裝船艮位：圖1集卡作業(yè)簡(jiǎn)化模型有關(guān)數(shù)值模擬則是以集裝箱碼頭為例進(jìn)行數(shù)值模擬 5 o集卡調(diào)度Q學(xué)習(xí)方法是研究集裝箱碼頭裝卸過(guò)程中集卡調(diào)度問(wèn)題， 建立了集卡調(diào)度 動(dòng)態(tài)模型，目的是使裝卸橋等待時(shí)間最小。設(shè)計(jì)了基于 Q學(xué)習(xí)算法的求解方法，獲得在 不同狀態(tài)下的集卡調(diào)度策略。提出了應(yīng)用 Q學(xué)習(xí)算法求解集卡最優(yōu)調(diào)度時(shí)系統(tǒng)狀態(tài)、動(dòng)作規(guī)則、學(xué)習(xí)步長(zhǎng)與折扣因子的選擇方法。結(jié)果表明，隨著集卡數(shù)量的增加，Q學(xué)習(xí)算法獲得的結(jié)果優(yōu)于最長(zhǎng)等待時(shí)

7、間、最遠(yuǎn)距離、固定分配集卡等調(diào)度策略5。另外提出了傳統(tǒng)調(diào)度模式的缺點(diǎn)以及介紹了集卡優(yōu)化運(yùn)行于調(diào)度的實(shí)現(xiàn)方法。 其提 出了動(dòng)態(tài)調(diào)度的最大特點(diǎn)是打破按照作業(yè)線靜態(tài)安排集卡的模式， 采用動(dòng)態(tài)方式調(diào)度集 卡，將需要集卡參與的多條作業(yè)線共享所有的集卡，使每輛集卡同時(shí)對(duì)應(yīng)多條作業(yè)線。因此集卡在面臨多條作業(yè)線時(shí)必然涉及到最優(yōu)作業(yè)線的選擇問(wèn)題。最優(yōu)作業(yè)線是指在滿足岸橋服務(wù)供給的前提下，能夠提高集卡的利用率，縮短集卡的空載行駛時(shí)間和距離的 作業(yè)路。要想實(shí)現(xiàn)最優(yōu)作業(yè)線，必須要提高集卡裝卸轉(zhuǎn)接的比例一系列觀點(diǎn)7-8。蟻群算法能夠?qū)?wèn)題求解的快速性、 全局優(yōu)化特性和有限時(shí)間內(nèi)答案的合理性結(jié)合 起來(lái)，因此對(duì)于能夠直接轉(zhuǎn)

8、化為路徑優(yōu)化問(wèn)題的組合類尋優(yōu)問(wèn)題，能取得比較理想的效 果。假定碼頭前沿岸橋和后方堆場(chǎng)的輪胎起重機(jī)裝卸效率是確定的。將港口作業(yè)總成本 作為最重要的因素，由集裝箱卡車行駛路徑總和和等待時(shí)間及裝卸時(shí)間共同決定，則如 何進(jìn)行集裝箱卡車調(diào)度是決定作業(yè)總成本最小的關(guān)鍵。對(duì)此類的研究基本處于理論探討 階段，且大多是只從單一資源的角度來(lái)考慮的，缺乏全局性和整體性。蟻群算法是一種 新的群體智能啟發(fā)式優(yōu)化算法，在求解過(guò)程中利用其特點(diǎn)，能夠加速向較好解收斂，為 求解本問(wèn)題提供了一種新思路。有關(guān)于蟻群算法在港內(nèi)集裝箱運(yùn)輸調(diào)度模式的研究主要 是根據(jù)實(shí)際裝卸情況，考慮船舶泊位擔(dān)憂時(shí)間確定的條件下，建立單船多岸橋裝卸作業(yè)

9、的數(shù)學(xué)模型，是作業(yè)總成最小，并設(shè)計(jì)模型的蟻群算法 9-10 oTPS (Tractor Paging System )即集卡調(diào)度系統(tǒng)在集裝箱碼頭上的應(yīng)運(yùn)及優(yōu)化。它 能夠使現(xiàn)場(chǎng)所有集卡合理、有序、靈活地參與到各項(xiàng)需要拖運(yùn)的作業(yè)中去，盡可能地縮 短集卡空載行駛的時(shí)間和距離，最大限度地提高集卡的拖運(yùn)效率，節(jié)約成本?，F(xiàn)代的集 裝箱碼頭一般都使用TPS TPS是一種以中央控制室為指揮中心，以集卡上裝有的無(wú)線 終端為通訊手段，通過(guò)無(wú)線集群打包傳送控制信號(hào)，由計(jì)算機(jī)生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)的集卡管理系 統(tǒng)，根據(jù)生產(chǎn)對(duì)集卡的需求自動(dòng)向相關(guān)的集卡發(fā)作業(yè)指令的集裝箱碼頭裝卸運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)。 通過(guò)動(dòng)態(tài)的調(diào)度可提高集卡利用率，減少岸邊橋

10、式起重機(jī)的等待時(shí)間，提高裝卸效率， 降低碼頭營(yíng)運(yùn)成本11-14。在集卡活動(dòng)過(guò)程中，集卡與岸橋的協(xié)調(diào)調(diào)度是一個(gè)重要的課題。碼頭機(jī)械車輛作業(yè) 如圖2。船舶到達(dá)泊位，通過(guò)岸橋卸箱到集卡，集卡運(yùn)箱到堆場(chǎng)，然后返回泊位或者到 下一個(gè)堆場(chǎng)取箱返回泊位，此過(guò)程構(gòu)成一個(gè)集卡行走回路 15。如何使得集卡行走線路 最短就是碼頭集卡線路優(yōu)化問(wèn)題?；诼窂阶疃痰募ň€路優(yōu)化問(wèn)題，并沒(méi)有考慮到岸 橋的作業(yè)效率，而岸橋作業(yè)效率也是評(píng)價(jià)港口效率的一個(gè)重要因素。將線路最短優(yōu)化問(wèn)題轉(zhuǎn)化為時(shí)間最短的優(yōu)化問(wèn)題，在此優(yōu)化問(wèn)題中包括集卡的運(yùn)輸時(shí)間和岸橋的作業(yè)時(shí)間 17-18圖2在集裝箱港口內(nèi)集卡車的調(diào)度方式主要是從降低成本，增加效率為

11、出發(fā)點(diǎn)。岸橋把 貨物從船上卸載到集卡上的時(shí)間，到集卡載貨行駛到堆場(chǎng)其中最短路徑，在路徑考慮中 還要注意該路徑中的車輛擁擠情況，最后集卡通過(guò)堆橋卸載貨物，空著的集卡則進(jìn)入下 一個(gè)循環(huán)，如何將空集卡調(diào)度到最優(yōu)的位置，其實(shí)行駛路線最短，這就是動(dòng)態(tài)調(diào)度所需 要解決的問(wèn)題19-20。3結(jié)束語(yǔ)隨著我國(guó)社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制的逐步建立以及我國(guó)加入世貿(mào)組織之后國(guó)外港航 企業(yè)的搶灘登陸，集裝箱運(yùn)輸市場(chǎng)面臨的國(guó)內(nèi)外競(jìng)爭(zhēng)十分激烈。研究我國(guó)的集裝箱運(yùn)輸 競(jìng)爭(zhēng)力，對(duì)我國(guó)的港航運(yùn)輸企業(yè)而言，有著十分重要的意義。集裝箱碼頭內(nèi)集卡車動(dòng)態(tài) 調(diào)度方法對(duì)于提高集裝箱港口作業(yè)效率具有重要的作用。參考文獻(xiàn)1賈大山.我國(guó)港口集裝箱運(yùn)輸發(fā)展

12、2009年回顧與2010年展望J.集裝箱化，2010(2):13-172高瑋，周強(qiáng).集裝箱碼頭集卡作業(yè)模式比較及其建模與仿真J.港口裝卸，2003 (2): 26-293計(jì)明軍，靳志宏.集裝箱碼頭集卡與岸橋協(xié)調(diào)調(diào)度優(yōu)化J.復(fù)旦學(xué)報(bào)，2007, 46 (4): 476-4814錢永興.集裝箱碼頭集卡調(diào)度系統(tǒng)J.水運(yùn)工程，2005 (5): 62-665曾慶成，楊忠振.集裝箱碼頭集卡調(diào)度模型與Q學(xué)習(xí)算法J.哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào).2008, 29(1):1-46史東升.集裝箱港口運(yùn)輸競(jìng)爭(zhēng)力分析DB/OL.中國(guó)儲(chǔ)運(yùn)網(wǎng)，2010: 85-877曹志偉.集卡調(diào)度系統(tǒng)_TPS_在集裝箱碼頭上白應(yīng)用及優(yōu)化J.水

13、運(yùn)管理，2003 (卷、期)：2-68計(jì)明軍，劉豐碩，李郭記，靳志宏 .基于裝卸協(xié)同作業(yè)的集裝箱碼頭集卡調(diào)度及配置優(yōu)化J.大連海事學(xué)院學(xué)報(bào)，2010, 36 (1): 47-509計(jì)有三，周侃.基于蟻群算法的港內(nèi)集裝有f運(yùn)輸調(diào)度模式研究J.航海工程，2009,38(3):157-16310嚴(yán)政，陶德馨.基于動(dòng)態(tài)優(yōu)化組合的集裝箱碼頭集卡調(diào)度技術(shù)J.武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2006, 28(4): 26-2911王堅(jiān).基于地下集裝箱運(yùn)輸系統(tǒng)的港口總體規(guī)劃研究J.水運(yùn)工程，2010, (1): 38-4212白軍宏.5S在集裝箱碼頭現(xiàn)場(chǎng)管理中的應(yīng)用J.集裝箱化，2003 (9): 13-1413楊靜蕾.集

14、裝箱碼頭物流路徑優(yōu)化研究J.水運(yùn)工程，2006 (1): 53-7614段海濱.蟻群算法原理及其應(yīng)用M.北京：科學(xué)出版社，200515李軍，郭敦煌.物流配送-車輛優(yōu)化調(diào)度理論與方法M.北京：中國(guó)物資出版社，200116王鴻鵬，許路，鄧麗娟.國(guó)際集裝箱運(yùn)輸與多式聯(lián)運(yùn)M.大連：大連海事大學(xué)出版社，200417靳志宏，樸惠淑，楊華龍.集裝箱多式聯(lián)運(yùn)系統(tǒng)裝卸與運(yùn)輸一體化優(yōu)化問(wèn)題J.系統(tǒng)工程，2005,23 (11): 1-418呂顯強(qiáng)，張宏偉.集裝箱碼頭分派車輛的整數(shù)規(guī)劃模型J.大連水產(chǎn)學(xué)院學(xué)報(bào)(信息與管理工程版),2006, 28 (4) : 456-458.Seungmo Kang , Juan C. Medina , yanfeng. Optional operations of transporetion fleet for unloadingactivities at container portJ. Transportation