集装箱码头集成调度模型与混合优化算法

为提高集装箱码头作业中各种设备的协调性,提高整体作业效率,建立了集成调度模型,模型集成了装卸桥、集卡与龙门吊的调度问题.同时,设计了求解模型的混合优化算法,此算法集成了神经网络良好的近似估计功能与模拟退火算法有效的搜索能力.算法流程是:初始化集装箱装卸序列;基于一定的分配规则为集装箱分配作业设备;采用模拟退火算法搜索解空间,更新装卸序列.在算法过程中,用神经网络预测目标函数,并且过滤明显的劣质解.最后,通过算例分析验证了模型与算法的有效性.结果表明,混合优化算法可以提高模型求解效率,对于规模为400个集装箱的调度问题,平均偏差为7.52%,计算时间为8.9s,模型与算法可行.     

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.     

集装箱码头装卸作业顺序多目标优化调度模型

集装箱码头装卸是码头作业的基础环节,其作业进度和稳定性直接影响集装箱船舶的在港时间.针对码头装卸作业顺序优化问题中作业时间不确定并且可拆分的特点,本文建立了同时最小化作业总完工时间及"岸边无集卡与堆场无集卡的时间和"的多目标混合整数规划模型.所建立模型的作业时间变量受到决策变量影响且可行域不规则,使得其求解复杂性和难度增加且帕累托前沿解难以搜寻.为求解模型,设计了基于仿真模拟与调度经验规则的PNSGA-Ⅱ算法.最后,通过与传统NSGA-Ⅱ算法比较,以及对在静态情景与动态情景下的算例实验进行统计对比,验证了所建立模型与PNSGA-Ⅱ算法可有效求解集装箱码头装卸作业顺序优化问题,并对码头生成高效稳定的装卸作业调度方案提供决策支持.     

集装箱码头微观调度仿真系统建模研究

港口调度是港口生产组织的关键问题，调度方案的好坏直接决定了港口作业的效率。论文结合离散仿真技术、动态图形仿真技术和微观交通仿真技术，建立了一个面向集装箱码头的调度仿真模型。论文分析了集装箱码头调度仿真系统的目标、方法、建模过程和结果，该模型的研究有助于提高我国集装箱码头的生产调度决策水平。     

虚拟现实技术在港口集装箱码头装卸仿真系统中的应用

仿真是目前对港口集装箱码头装卸流程、工艺进行规划的有效手段,本文把虚拟现实技术、计算机仿真技术、机械设计技术相结合,以港口集装箱码头装卸系统为研究对象,利用虚拟现实仿真软件Multi-Gen,建立了包括岸桥、堆场集装箱龙门起重机、船舶、集装箱拖车以及集装箱等在内的三维场景,通过人机交互驱动仿真对象的动作,实现对港口集装箱装卸工艺流程的三维动态仿真,同时通过人机交互可实时调整各对象的机械和运动参数,达到装卸过程仿真可视化、参数化的目的。     

基于仿真优化的集装箱港口大门作业调度研究

提出基于仿真优化的集装箱港口大门通道作业的调度优化方法.首先,建立了大门作业的离散事件仿真模型和调度优化数学模型;其次,设计了启发式Tabu搜索算法和仿真模型相结合的仿真优化方法;然后,结合仿真自动化方法和在线数据库实现了仿真优化系统;最后,用实例验证并分析了本方法的有效性及效率问题.结果表明了本方法对在线、实时作业调度优化问题的适用性.     

集装箱码头ALV调度与堆场位置分配集成优化模型

针对自动化集装箱码头水平搬运作业和堆场作业,提出一种集成调度优化方法,以最小化最大完工时间为目标,同时考虑船舶装、卸作业,建立自动升降车(automated lifting vehicles,ALV)调度与堆场位置分配集成优化模型,提出求解模型的优化算法,设计基于遗传算法的启发式算法,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,提出的启发式算法可以提高运算效率,能够在很短的时间内对大规模算例求出高质量的解.另外,集成优化模型同时考虑码头多个作业环节,有利于提高自动化集装箱码头的装卸作业效率.     

基于CAVE的集装箱装卸仿真系统

介绍了基于CAVE系统的集装箱装卸模拟器的硬件平台,给出了本实验室已搭建的CAVE系统的详细配置.阐述了多通道立体显示技术在集装箱装卸模拟器视景系统中的应用,分析了基 于被动立体显示的集装箱模拟器的系统构成.通过船舶的压载水调节系统,建立了集装箱装卸操作人员与船舶驾驶员的联系.最后根据拉格朗日运动方程建立了系统的广义坐标下四自由度的运动模型.     

基于面向对象Petri网的集装箱码头装卸系统建模研究

将面向对象Petri网理论应用于集装箱码头装卸系统的建模研究,在分析该系统的基础上,建立了系统的基本对象Petri网模型,并借此建立了堆场内部集卡类的对象信息网,运用不变量分析的方法,得到了其动态性能分析结果.     

多集装箱堆场空间分配与车辆调度集成问题的建模与优化

论文研究卸载集装箱堆场空间分配与车辆调度的集成作业问题. 在该问题中,卸载集装箱动态到达,车辆循环使用,需要同时决策集装箱堆放位置及车辆的分配和路线. 对此问题建立整数规划数学模型,考虑车辆调度约束以及堆场吊机操作等实际约束,目标函数为最小化makespan. 根据问题的特点设计两阶段禁忌搜索算法来求解此问题. 在实验中,通过将禁忌搜索算法的结果同标准优化软件CPLEX所求得的最优解或下界比较,算法求得了其中7组算例的最优解且剩余算例平均偏差小于5%,说明所设计的算法可以有效地解决该集成问题.     

Rolling optimization algorithm based on collision window for single machine scheduling problem

1.INTRODUCTION Thesinglemachinenon preemptiveschedulingto minimizetotalcompletiontimewithdynamicjobar rivalsisthebasicprobleminproductionscheduling.Manyworksfocusoneffectiveheuristicmethodsdue toitsstronglyNP hardcharacter.Themostcommon heuristicsareSPT[1](shortestprocessingtime),ECT[2](earliestcompletiontime),delayed SPT[3],PRTF[4](priorityrulefortotalflowtime),APRTF[4],etc.Withoutfullyutilizinganyinforma tionaboutjobswhichwillarriveinthefuture,the abovemyopicmethodsmayresultinpo…     

考虑适时倒箱的进口重箱区多场桥调度优化

为提高进口重箱区的提箱作业效率,减少提箱外集卡的等待时间,研究固定时段内该类箱区的多场桥调度优化.重点考虑场桥作业过程中待提箱上压箱翻倒时机及落位的影响,兼顾作业场桥之间不可跨越和保持一定安全距离等现实约束,以所有外集卡总等待时间和超过等待容忍限度总时间的加权和最小为优化目标,构建了一个非线性规划模型,设计了融入交叉变异策略和禁忌搜索算法的改进和声搜索算法.通过数值实验,验证了方案及算法的有效性.     

有里程和时间窗约束的一体化车辆调度智能优化

针对一体化车辆调度问题(vechicle scheduling problem,VSP)提出了一种智能优化方法,采用了基于自然数的配送对路径表示方法,用里程约束来控制车场的插入,以增加惩罚的方式加入时间窗约束,并且设计了里程和时间窗约束的协调系数等措施。用改进的禁忌算法实现了有里程和时间窗约束的集送一体化车辆调度问题。给出了一个具有代表性的算例试验结果和分析,通过试验表明了此方法对优化有里程和时间窗约束的车辆调度问题的有效性。     

卫星地面站资源调度优化模型及启发式算法

针对涉及合理确定各地面站各类设备的数量及其分布,对设备进行最优调度,提高地面系统资源利用率等卫星地面站资源优化问题,建立了一种非线性泛函优化模型,并根据实际,在适当假设的基础上建立了系统的0-1规划模型。为了求解模型,提出基于地面站资源冲突消解策略,提出了一种启发式调度算法。利用该算法,研究了一个5站10星问题的调度方案,并与人工经验调度方案进行了比较。结果表明,采用这种启发式调度算法,卫星获得服务的时间增加,平均每天服务总圈数没有明显下降,说明该算法是有效的。     

集装箱堆场进口箱翻箱落位仿真分析与启发式优选算法

集装箱码头运作优化的重要目标之一是降低堆场翻箱率.进口箱提箱过程中的翻箱落位优化是降低码头翻箱率的重要途径.在对集装箱码头堆场翻箱过程分析的基础上建立了基于Petri网的翻箱模拟仿真模型,通过仿真模拟分析了进口箱翻倒概率的相关性影响因素;建立了翻箱概率与翻箱落位后的二次翻箱量估计模型;基于翻箱量估计最小规则设计了集装箱堆场翻箱落位优化启发式算法,利用仿真实验对所提出的算法与OH算法和IH算法进行了比较分析,实验结果表明在求解较大规模问题时算法精度可优于上述两种算法15%以上.