有限预知信息下集装箱码头泊位与岸桥联合在线调度北大核心CSCDCSSCI

针对码头船舶作业计划中通常存在较大比例的、需要临时排班的加班船需求,提出了具有有限预知信息的集装箱码头泊位与岸桥联合调度over-list在线模型。在分配每艘船舶服务请求时假设预知后续一个船舶请求的信息,并着重考虑了由3个相连泊位组成的混合型泊位类型、配置5个岸桥且只存在两种请求的联合调度模型;针对最小化最大完工时间的优化目标,设计出了具有最优竞争比5/4的联合调度在线策略;同时,证明了当缺少预知能力时不存在竞争比小于4/3的在线策略。上述结论表明,有限的预知能力可以有效地改进联合调度策略的竞争性能。数值实验结果进一步验证了所设计策略具有良好的执行性能。     

有限预知信息下集装箱码头泊位与岸桥联合在线调度

针对码头船舶作业计划中通常存在较大比例的、需要临时排班的加班船需求,提出了具有有限预知信息的集装箱码头泊位与岸桥联合调度over-list在线模型。在分配每艘船舶服务请求时假设预知后续一个船舶请求的信息,并着重考虑了由3个相连泊位组成的混合型泊位类型、配置5个岸桥且只存在两种请求的联合调度模型;针对最小化最大完工时间的优化目标,设计出了具有最优竞争比5/4的联合调度在线策略;同时,证明了当缺少预知能力时不存在竞争比小于4/3的在线策略。上述结论表明,有限的预知能力可以有效地改进联合调度策略的竞争性能。数值实验结果进一步验证了所设计策略具有良好的执行性能。     

集装箱码头动态集卡配置的并行仿真优化方法

分析了动态集卡配置对集装箱码头装卸作业的影响,构建了一个包括船舶、锚地、泊位,岸桥、堆场龙门起重机、内部集卡、外部集卡和大门系统等在内的集装箱码头整体作业系统的仿真模型.运用仿真模型与优化算法相结合的基于仿真的优化方法(SBO)对集装箱码头动态集卡配置问题进行了求解,并将基于MPI消息传递标准的并行集群计算方法引入该求解过程,很好的解决了基于仿真的优化方法中存在的计算代价过大的问题.     

考虑了交箱时间不确定性的场桥堆存作业优化

客户送箱时间的不确定性直接影响出口箱的场桥堆存作业效率和其在集装箱码头堆场的堆存状态,进而增加场桥作业移动距离以及后续装船过程中的翻箱作业量,降低码头作业效率.针对该问题通过马尔可夫链预测方法将随机交箱序列转化为广义交箱序列,在此基础上,结合集装箱港口作业实际,建立了以最小化预翻箱数量和场桥堆存作业移动距离为目标的场桥调度优化两阶段数学模型,并分别针对初始决策阶段和实时调度阶段设计了静态与动态求解算法.通过仿真算例,借助于与不同堆存策略的对比,显示了优化模型及算法的实用性与有效性,为场桥调度方案的实时生成提供决策支持.     

基于堆场混合堆存的集装箱码头装船顺序优化模型

为提高集装箱码头同贝同步装卸中岸桥与场桥作业效率,降低集卡空驶,提出了一种新的码头堆场堆存方法,即进出口集装箱混合堆存策略.以最小化场桥装卸作业的移动时间及翻箱时间为目标,建立出口集装箱装船顺序优化模型,通过优化出口集装箱装船顺序,增加场桥双循环次数,提高岸桥作业效率.设计了求解模型的启发式算法,并利用算例验证了模型和算法的有效性,分析了不同堆场布局的影响.结果表明,混合堆存策略能有效提高场桥的作业效率,本文构建的模型为提高岸桥同贝同步装卸效率提供了依据.     

面向随机环境的集装箱码头泊位-岸桥分配方法

针对船舶抵港时间和装卸时间的随机性,建立了面向随机环境的集装箱码头泊位-岸桥分配模型,其优化目标是最小化船舶的平均等待时间.考虑到模型求解的复杂度,本文设计了一种改进的遗传算法,并根据模型最优解的特点减少了搜索空间.试验算例验证了模型能够模拟码头泊位-岸桥分配问题的随机决策环境并能反映决策者对待风险的态度和偏好,其算法在允许的运算时间内能获得稳定的满意解.     

基于变采样周期方法的网络控制系统协同设计

提出了一种基于变采样周期的动态调度策略,通过实时调整控制系统的采样周期以适应网络中信息流的变化,改善网络中时延、丢包等问题.采用动态调度策略的NCS为一个变采样周期系统,考虑时延的影响,通过等效变换将时延和采样周期的不确定性转化为系统参数的不确定性,从而将NCS建模为一类具有参数不确定性的离散时间系统,并给出了系统D-稳定的控制器设计方法,实现NCS的控制与调度协同设计.最后通过数值仿真验证了所提出的方法的有效性.     

不确定条件下卫星鲁棒性调度问题

在对地观测卫星调度过程中，存在着很多不确定性因素，其中云层覆盖变化是主要的不确定性来源。本文针对考虑云层覆盖不确定性的卫星调度问题，借鉴了连续函数的鲁棒性优化思想，提出了一种基于邻域的鲁棒性指标，用于衡量卫星调度方案的鲁棒性。在此基础上，建立了卫星鲁棒性调度的CSP模型，设计了基于分级优化策略的随机变邻域禁忌搜索算法。实例研究表明，本文提出的模型和求解算法能够在保证调度方案性能的基础上，获得鲁棒性强的调度方案。     

考虑光照影响的岸桥司机排班策略优化研究

光环境对岸桥司机的工作效率具有重要影响。针对在光照强度不断变化下的岸桥司机排班问题,建立光照影响效率理论模型和港口作业三维仿真模型,分析不同光照条件下对码头岸桥司机工作的影响,并研究得出岸桥司机的最优排班策略。通过比较不同的4种排班策略,分析得到6h间隔排班最优,比现有的排班方式的工作效率提高14%左右,因而说明在工作时间总量不变的情况下,根据光照影响调整排班策略,可以提高岸桥的作业效率。     

集装箱码头泊位分配-装卸桥调度干扰管理模型

针对集装箱码头作业过程中,由于干扰事件导致泊位与装卸桥调度计划难以顺利实施这一难题,运用干扰管理方法,从码头作业成本、船舶等待成本以及计划偏离度三个方面度量系统扰动,建立泊位分配-装卸桥调度干扰管理模型,提出求解干扰管理模型的仿真优化法,设计基于局部重调度与禁忌搜索算法的仿真优化算法,利用算例对模型与算法的有效性进行了验证.计算结果表明:与全局重调度算法相比,基于局部重调度的算法可以提高计算效率,同时,干扰管理模型能够考虑各方的利益,因此得到的干扰应对方案更科学.     

基于遗传算法的泊位连续化动态调度研究

针对泊位调度问题,将岸线连续化,建立了泊位的动态调度模型。考虑到岸边起重机的分配对泊位调度中船舶的集装箱装卸作业时间的影响,根据规则建立了分配岸边起重机和确定船舶集装箱装卸作业时间的算法。基于泊位连续化动态调度模型建立了分段的染色体编码,分别反映船舶靠泊服务顺序和靠泊位置信息。基于实例,通过仿真计算,与泊位离散化动态调度进行了比较和分析。     

集装箱港口泊位配置优化

基于泊位资源关系到整个集装箱港口的作业效率,将泊位配置问题抽象为二维装箱问题,建立了同时考虑泊位和桥吊资源的整数规划模型,模型的目标函数是广义时间最短。由于问题的NP性,给出了模型的回溯算法,并通过一个算例证明了该模型和算法的有效性。     

集装箱码头集卡配置优化的闭合排队网络模型

以集装箱码头同贝同步装卸作业为研究对象,以提高码头作业效率、提升服务能力为目标,研究码头内部集卡数量配置优化问题.将码头作业系统视为服务网络,构建码头同贝同步装卸作业的闭合排队网络模型,刻画集卡在各个环节的作业过程,分析不同设备配置下码头作业系统服务能力,揭示制约码头整体作业效率关键环节.以码头作业成本最小为目标,考虑集卡在各个环节的排队等待时间及设备利用率,建立了基于同贝同步装卸作业的集卡数量优化模型,并设计算法对模型进行求解.本研究从服务网络角度揭示了码头作业效率与岸桥、集卡、场桥配置的关系,为码头设备调度与服务流程设计提供了依据.     

约束规划求解集装箱装卸系统集成调度问题

集装箱码头装卸系统中的岸桥、集卡和场桥的集成调度问题本质上是有阻塞、准备时间可分离并且依赖操作顺序的三阶段混合流水车间调度问题,现有文献多采用启发式算法求解该问题.本文先建立了一个紧凑的混合整数规划模型,然后从约束规划的角度建模求解该问题,提出了一个约束规划模型,以区间变量作为决策变量,并采用"扩展操作任务"的概念来定义区间决策变量以提升求解效率.为了展示约束规划的建模灵活性,还扩展了模型以考虑机器效率不同的因素.数值实验显示约束规划模型能够在很短的时间内对大规模算例求出高质量的解.     

集装箱码头装卸系统集成调度的建模与优化

为提高集装箱码头作业效率,在码头集装箱卡车作业能力充足的条件下,对集装箱码头作业装卸系统集成调度问题进行了研究.针对集装箱码头装卸作业的特点,提出了装卸作业的预定义顺序约束、作业次序依赖的设备调整时间及岸桥碰撞干涉约束等,并在此基础上建立了整数规划模型.针对这一模型设计了两阶段启发式算法对问题进行求解.通过在数值实验中将结果与低界相比较,证明该算法效果良好.特别对于规模较大的问题,算法也可以进行有效的求解.     

集装箱码头同贝同步装卸作业的序列优化模型

同贝同步装卸是集装箱码头提高装卸作业效率和资源利用率的有效途径和方法.其调度的复杂性体现在需要同时决策装、卸船两类集装箱在受堆场翻箱约束和舱口盖限制情况下的作业序列.针对该问题的柔性准备时间、成组调度和优先顺序约束等特点,本文建立了同贝同步装卸作业的整数规划模型.为求解模型,设计了基于遗传算法和贪婪规则的混合求解算法.最后,通过将算例实验结果与不考虑翻箱和舱口盖限制的简单下界进行比较,验证了模型与算法的有效性,说明所建立的模型有利于提高集装箱码头的装卸作业效率.     

基于SAGA算法的双40英尺场桥作业调度优化及比较分析

基于双40 ft场桥的作业特点，建立以最小作业时间为目标的混堆箱区内传统单吊具场桥、单起升双40 ft场桥，以及双起升双40 ft场桥调度模型。通过SAGA(simulate anneal genetic algorithm)算法求解模型，达到了优化场桥设备配置和调度策略、缩短平均装卸时间、提高自动化码头作业效率的目标。对比了不同相邻箱占比、总任务量和贝位数情况下的3种场桥的作业效率。结果表明：在相邻箱占比、总任务量或贝位数不同的情况下，双40 ft场桥效率均高于单吊具场桥，验证了调度模型和算法的有效性。