集装箱码头装载计划问题建模

论文摘要

集装箱岸吊是集装箱船与码头前沿之间装卸集装箱的主要设备,它的运作效率直接影响着集装箱港口整体的运作效率。同时,随着集装箱吞吐量的持续攀升以及集装箱船舶大型化趋势的加剧,集装箱装船顺序成为制约码头作业效率的关键因素。如何提高集装箱码头装卸作业效率,减少船舶在港时间已经成为世界各大集装箱港口普遍面临的调度优化问题。针对现实存在的集装箱装载过程计划的不完善、装卸操作效率低、拖延船期以及集装箱岸吊等待等缺陷,本文研究带有实际应用特点的集装箱岸吊调度问题和集装箱装船顺序优化问题,建立相应的数学规划模型,提出改进策略,针对中大规模问题,设计启发式算法。同时开发集装箱码头物流优化系统的装载计划模块。本文的主要工作分以下三个方面：1)研究带不可交叉和安全距离约束的集装箱岸吊调度问题,提出混合整数线性规划(MILP)模型。由于问题的复杂性,对于中大规模问题,通用优化软件很难直接求得最优解,因此开发基于平均分配岸吊任务量的启发式算法,通过数值实验,验证模型和算法的有效性。2)研究集装箱装船顺序优化问题,目标是考虑装船过程中稳定性的同时,保证装船速度与质量。进行混合整数线性规划(MILP)建模,并针对中大规模问题,开发基于稳定性考虑约束的启发式算法,通过数值实验,验证模型和算法。3)开发集装箱码头物流优化系统的装载计划模块,即集装箱岸吊调度子模块和装船顺序计划子模块。针对集装箱码头实际物流作业中存在的动态因素,本文对系统的功能和优化算法进行适应性设计与改进,使系统更好地适应环境变化。通过上述模型和算法,可以得到更加合理、快捷、安全的作业调度方案,有助于提高码头物流运作效率、减少成本、增大收益。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 问题的研究目的及研究意义
• 1.1.1 问题提出及研究目的
• 1.1.2 问题背景及研究意义
• 1.2 集装箱港口码头结构、装卸设备及物流作业流程
• 1.2.1 集装箱港口的组成
• 1.2.2 集装箱港口的装卸设备
• 1.2.3 集装箱港口的生产作业
• 1.3 国内外研究现状以及本文的研究特点
• 1.3.1 集装箱岸吊调度问题研究现状
• 1.3.2 集装箱装船顺序问题研究现状
• 1.3.3 本文的主要内容和研究路线
• 第2章 集装箱岸吊调度问题背景及模型
• 2.1 集装箱岸吊调度问题描述
• 2.2 集装箱岸吊调度问题假设
• 2.3 集装箱岸吊调度问题混合整数线性规划（MILP）模型
• 2.4 本章小结
• 第3章 集装箱岸吊调度问题算法
• 3.1 启发式算法
• 3.1.1 算法步骤
• 3.1.2 算法流程
• 3.1.3 算法举例
• 3.2 计算机实验结果及分析
• 3.3 本章小结
• 第4章 集装箱装船顺序问题背景及模型
• 4.1 引言
• 4.2 集装箱装船顺序问题描述
• 4.2.1 集装箱船装船规则
• 4.2.2 问题因素分析
• 4.2.3 问题假设
• 4.2.4 问题特征
• 4.3 集装箱装船顺序问题混合整数线性规划（MILP）模型
• 4.4 本章小结
• 第5章 装箱装船顺序问题算法
• 5.1 启发式算法
• 5.1.1 算法步骤
• 5.1.2 算法举例
• 5.2 计算机实验结果及分析
• 5.3 本章小结
• 第6章 集装箱码头物流优化系统
• 6.1 系统开发软件及技术平台
• 6.2 系统概述
• 6.3 核心问题描述
• 6.3.1 集装箱岸吊调度计划
• 6.3.2 集装箱装载序列计划
• 6.4 数据库设计
• 6.4.1 数据库设计原则
• 6.4.2 数据库实现
• 6.5 系统运行效果显示
• 6.5.1 岸吊调度模块
• 6.5.2 集装箱装船顺序模块
• 6.6 本章小结
• 第7章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢