文献综述-集装箱箱区整理归并作业计划辅助决策模型研究.doc

文献综述一、 前言随着全球集装箱运输业的迅猛发展，作为集装箱联运大物流过程的一个重要环节，港口集装箱作业效率的高低直接关系到整个运输过程的效率和成本，关系到船公司的效益和货主的切身利益，而目前大多数堆场都面临堆场空间有限，集装箱吞吐量飞速增长，管理方式落后等问题，这些现存的问题大大降低了堆场的运营效率。随着EDI、GPS等技术大量应用到港口，促进了港口的发展，同时也给港口的规划和管理带来了新的问题。随着人口的增多，土地资源越来越昂贵，不可能无限制的扩大港口占地面积，在现有的港口规模下，如何挖掘潜力，改进管理水平，提高港口吞吐能力，是港口管理者面临的共同问题。我国的港口管理水平与发达国家的现代化港口有较大差距，相同规模的港口，其吞吐量能力远逊于国外，这值得港口管理者和学者们深思。单纯地只关注前方码头的作业情况，对码头机械设备进行分配管理是不够的，后方堆场的管理也会对码头整理运营情况产生制约，因此必须制定合理的箱区整理归并计划，包括堆场规划、移箱计划等来提高码头的作业效率，减少作业冲突，降低提箱翻箱率，提升堆场利用率，实现利益最大化。本文的主要工作是对集装箱码头的箱区整理归并计划模型的研究，利用Aimms决策模型对箱区整理归并进行优化，以求最少占用空间、最高效装卸作业的堆存方式。二、 集装箱码头堆场箱区管理问题的研究现状伴随着经济一体化、全球化趋势的发展和社会主义市场经济的不断完善，我国国民经济和对外贸易迅速增加。特别是在加入WTO后，中国在国际贸易中的地位日益提升。而采用集装箱这种运输方式具有诸多如提高装卸效率，减轻劳动强度;避免货物倒载，防止货损货差;加速车船周转，加快货物送达，便于实现“门到门”运输;易于实现标准化等优越性。因此，集装箱运输量保持了较高的增长速度。快速上升的集装箱运输市场使我国现有的集装箱码头出现了能力的缺口。而集装箱码头作为运输链上的一个重要环节，不仅要有足够的容量适应快速增加的货源需求，而且要有高水平的管理能力来快速响应现代物流发展的要求。在设备调度方面，诸多学者就此进行了大量的学术研究。Ng.W.C1等三位学者在遗传算法（GA）的基础上，探讨了集装箱堆场场吊在不同准备时间情况下，制定一种有效场吊调度计划，完成指定装卸作业任务，实现了总体降低集卡的等待时间，提高堆场作业效率。而Lee.Der-Horng2等四位专家利用了整数规划模型，实验比较了有缓冲区和无缓冲区的多场吊系统在集装箱码头的作业情况，总结出在堆场中引入缓冲区对集装箱码头调度的优势作用。Lee.Byung Kwon和Kim,Kap Hwan3两位学者则运用仿真模型，分析了堆场场吊在进行各种装卸作业的循环时间，包括装货、卸货和交付运营的作业循环时间，根据公式对场吊的各种操作周期进行比较和解析，为提高堆场运营效率提供理论依据。集卡调度方面，以Lee.D.-H. 4为首的几位专家学者提出了一个整数规划模型，在模型中对进口集装箱而言，将堆场集卡调度和存储分配问题作为一个整体，同时考虑集装箱在堆场里不同的堆放时间，同时使用遗传算法和贪婪启发式算法实现该模型，有效减少集装箱码头交通堵塞和堆场集卡在集装箱码头的等待时间，以及卸箱的完成时间。Guan.Changqian和Liu,Rongfang5就集装箱船舶运输模式、码头交易和集卡出车形成模式关系进行研究，进一步加深了集卡在集装箱码头复杂活动的认知，改善决策者对码头土地使用的规划。而Huynh.Nathan和Walton.C.Michael6两位研究者探讨了限制集卡发车数量对集卡等泊时间和场吊使用产生的影响，并通过一个数学公式和仿真相结合，提出了一个确定最佳作业集卡数量的决策方案。在堆场管理方面，耿增涛7等三位专家通过划分堆场空间区域和构建循环队列的方法，设计了新的堆场管理策略及智能箱管系统，实现了堆场管理的优化和基本自动化。方波和周鹏飞8两位学者对集装箱堆场箱位分配进行了研究，通过建立预分配和实分配两个阶段模型，同时考虑到集装箱堆场出口箱箱位分配问题的动态性，开发了一种基于规则的启发式算法，来降低龙门吊大车行驶距离和翻箱量，从而改善分配效果。而毛钧9则探讨了无限技术在现代集装箱堆场中的应用，提出无线系统通过实时传递各类作业信息，优化堆场业务流程,从而带来现场作业及管理革命性的改变，甚至在理想状态下可实现堆场无人化作业。陈庆伟10则用遗传算法优化了堆场倍位分配问题，研究以一贝为对象，根据混合堆存工艺，考虑不断变化的当前堆存状态和操作难度，为每一个动态到达的集装箱安排位置，通过倒箱次数建立一个数学模型，然后考虑实采用遗传算法进行求解，提出了并行遗传策略。然而，对码头堆场中已卸船集装箱的管理方面的研究却为数不多，加强对堆场中集装箱箱区整理归并计划作业，有利于实现提升后续的提箱效率，提高堆场场地利用率以及减少作业线冲突情况。三、 结论集装箱堆场的管理主要涉及集装箱的进、出场箱位规划，翻捣箱原则和场内集装箱移位作业等等。堆场空间利用率的大小将直接影响到港口整体的效率和收益。合理的集装箱堆场空间分配不仅能够提高堆场的利用率，而且能够提高堆场机械的作业效率，缩短货主提箱时间。集装箱箱区的整理归并作业计划，主要内容是对堆场中存放到额零散集装箱进行集中且最大利于装卸、提箱等堆场作业的计划，亦是对堆场空间的分配，因此合理的归并计划对整个集装箱码头的高效运转起着至关重要的作用。本文对集装箱堆场的箱区归并过程进行了一定的探讨，并在此基础上建立数学模型，设计并实现了归并作业计划的辅助决策系统。由于集装箱堆场管理、空间资源配置问题涉及面广、技术性强，仍然还有许多内容值得进一步深入探讨和研究。目前集装箱码头投资建设和经营主体趋向多元化，不同码头的装卸设备、管理技术、场地资源各异。本文所总结的各项归并作业原则在针对不同的堆场及堆场作业时，还需要综合考虑其具体特点，才能使决策结果更加贴合实际，切实提高堆场的作业效率。此外，集装箱堆场是作为一个整体发挥其功能的，割裂各个部分来看是不尽合理的。箱区整理归并过程与堆场内其他作业过程是相互联系、相辅相成、相互影响的。因此，将集装箱码头堆场作业作为一个整体来考虑，通过对场内各项作业功能模块的优化和相互配合可进一步完善系统功能，达到最优的效果。四、 参考文献1 Ng.W.C;Mak.K.L;Tsang.W.S , Schedulingyardcrane in a portcontainer terminalusing genetic algorithmJ., Int J Ind Eng Theory Appl Pract,2006,13:246-253 2 Lee.Der-Horng;Cao,Zhi;Chen.Jiang;Cao.Jin, Load scheduling of multipleyardcranesystems incontainer terminalwith buffer areasJ., Transp Res Rec,2009,2097:70-77 3 Lee.Byung Kwon;Kim,Kap Hwan, Comparison and evaluation of various cycle-time models foryardcranesincontainerterminalsJ., Int J Prod Econ,2010,126:350-360 4 Lee.D.-H.;Cao.J.X.;Shi.Q.X., Synchronization ofyardtruckscheduling and storage allocation incontainerterminalsJ., Eng Optim,2009,41:659-672 5 Guan.Changqian;Liu,Rongfang,Relationship between truck trip generation and vessel container volume A behavioral analysisC., Proc. Int. Conf. Chinese Logist. Transp. Prof. - Logist.: Emerg. Front. Transp. Dev. China, United States, American Society of Civil Engineers,2008,1688-1695 6 Huynh.Nathan;Walton.C.Michael, Robust scheduling oftruckarrivals at marinecontainerterminalsJ, J. Transp. Eng.,2008