集装箱码头连续泊位分配与岸桥调度的集成优化

摘要

在集装箱码头，泊位和岸桥是码头作业的重要资源。如何对码头现有的泊位和岸桥资源系统合理的利用，降低码头调度和作业的成本，对提高码头运营效率至关重要。本文从码头运营者的角度，以码头实际作业情况为参考，研究连续泊位分配与岸桥调度的集成优化问题。考虑船舶的偏好位置，岸桥作业时可跨船调度等因素，以偏离成本、滞期成本和岸桥移动成本之和最小为目标建立优化模型。由于问题的复杂性，本文设计启发式算法对该问题进行求解，最后得到船舶的靠泊计划以及岸桥的最优调度计划。论文主要研究内容如下:
　　第一，对集装箱码头的概况和码头调度现状进行分析，为本文问题的提出奠定基础。
　　第二，对单独优化的泊位分配问题（离散型与连续型），岸桥指派问题与岸桥调度问题进行分析，论证集成调度的优越性，并提出本文的集成优化问题。然后，以偏离成本、滞期成本和岸桥移动成本之和最小为优化目标，以船舶停靠泊位时受时间空间关系限制、岸桥作业时不可相互跨越和岸桥任务时间窗等为关键约束，建立一个连续泊位分配与岸桥调度集成的混合整数优化模型。
　　第三，结合问题的复杂性以及启发式算法的特点，设计基于自然数的多层染色体编码，包括船舶的进港次序、靠泊位置、分配的岸桥编号以及各船舶的任务数等信息，并结合启发式策略加快收敛速度，本文设计了基于启发式策略的遗传算法对问题进行求解。
　　第四，本文模拟了某集装箱码头一天的实际作业情况。将本文的模型和优化算法应用于算例中，然后用得到的结果与单独优化的方案进行对比，验证了本文模型和算法的有效性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．1．1 集装箱码头生产调度系统

1．1．2 集装箱码头生产调度的关键因素

1．2 研究目的与研究意义

1．2．1 研究目的

1．2．2 研究意义

1．3 文献综述

1．3．1 泊位分配和岸桥指派的集成

1．3．2 泊位分配和岸桥调度的集成

1．3．3 三者的集成

1．4 本文的主要研究内容与文章结构

1．4．1 本文的主要内容

1．4．2 文章结构

第2章 相关概念及理论介绍

2．1 集装箱码头简介

2．1．1 集装箱码头的构成要素

2．1．2 集装箱码头作业流程

2．1．3 集装箱码头特点

2．2 泊位分配问题

2．2．1 离散泊位分配问题

2．2．2 连续泊位分配问题

2．3 岸桥调度问题

2．3．1 岸桥指派

2．3．2 岸桥调度

第3章 连续泊位分配和岸桥调度集成优化模型

3．1 连续泊位分配和岸桥调度的集成优化问题

3．2 建立模型

3．2．1 模型假设

3．2．2 参数设置

3．2．3 目标函数

3．2．4 约束条件

第4章 算法设计及求解

4．1 遗传算法介绍

4．1．1 遗传算法详细步骤

4．1．2 遗传算法的优越性

4．2 模型求解

4．2．1 染色体编码

4．2．2 算法流程

4．2．3 初始种群生成

4．2．4 适应度值

4．2．5 交叉

4．2．6 基因修复

4．2．7 算法终止条件

第5章 算例分析

5．1 输入参数设计

5．2 运行结果分析

5．3 方案有效性讨论

第6章 结论与展望

6．1 研究结论

6．2 研究展望

参考文献

附录

攻读学位期间公开发表论文

致谢