基于蚁群算法的港口泊位调度优化与仿真

论文摘要

在全球贸易经济越来越多的聚焦在中国的同时,为了迅速与国际贸易接轨,中国经济贸易进入快速增长时期,港口也承担起了作为国内外贸易的重要枢纽的作用。但是随着国内经济贸易迅速发展,对港口的吞吐量及运营能力的要求也越来越高。目前港口的吞吐能力和港口与日俱增的业务量成为目前港口业的主要矛盾。这不仅影响到港口的运营成本以及客户的满意程度,也是影响港口竞争能力的重要因素之一。在港口运营系统中,泊位作为限制港口工作效率、吞吐量的重要环节之一,泊位的调度近年来成为港口管理者以及学者研究的重要内容。因此,如何提高泊位这个环节的运作能力,在现有的有限资源的条件下,尽可能的减少船舶在港时间,增加港口的吞吐能力是本文的主要研究对象。本文采取优化算法与仿真模型相结合的研究方法,根据泊位系统的特点,分析影响船舶停泊时间的因素,引入蚁群算法优化,将泊位调度问题转化为旅行商问题,以所有在港船舶时间最短为目标函数。同时综合考虑了岸桥资源对船舶在港时间的影响,建立数学模型,得到最佳调度方案,缩短船舶在港等待时间总和。同时利用仿真软件ProModel对泊位系统的工作流程建立仿真模型,模拟船舶到港,泊位分配及岸桥卸货整个过程。建立两个仿真模型分别模拟船舶先来先服务的泊位调度方案及通过蚁群算法优化得到的最佳泊位调度方案,比较这两种方案得到的结果中,所有船舶在港的时间。再次验证泊位调度优化结果的有效性,同时观察在不同的调度方案下,系统中的资源及各个环节的利用率等数据,以更好的指导港口实际的泊位调度。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 港口泊位调度建模研究现状
• 1.2.2 系统仿真技术的研究现状
• 1.3 课题的研究内容和方法
• 1.4 文章内容安排
• 第二章 基本技术方法介绍
• 2.1 蚁群优化算法
• 2.1.1 蚁群优化算法的基本原理及特点
• 2.1.2 蚁群算法描述
• 2.2 仿真方法介绍
• 2.2.1 港口泊位仿真介绍
• 2.2.2 ProModel仿真软件介绍
• 第三章 泊位调度算法设计
• 3.1 基本数学符号
• 3.2 数学模型
• 3.2.1 问题描述
• 3.2.2 目标函数
• 3.2.3 假设约束条件
• 3.2.4 算法的设计与实现
• 3.3 实例仿真
• 第四章 泊位调度仿真
• 4.1 仿真模型的目标
• 4.2 泊位系统仿真模型
• 4.2.1 模型假设
• 4.2.2 建立基本模型元素
• 4.3 仿真模型的设计和实现
• 4.3.1 基于先来先服务原则分配泊位
• 4.3.2 基于蚁群算法调度方案分配泊位
• 4.4 结论分析
• 第五章 结论
• 5.1 结论
• 5.2 本文存在的不足与展望
• 5.2.1 本文存在的不足
• 5.2.2 展望
• 参考文献
• 附录 蚁群算法主要程序代码
• 致谢