集装箱码头堆场出口箱堆放位置分配问题

集装箱码头堆场出口箱堆放位置的分配摘要：随着全球化步伐的加快和国内贸易的快速增长，集装箱运输已经成为连接全球供应链的关键环节。港口作为现代物流系统中的重要节点，是海陆运输的枢纽，在全球制造业和民族贸易中扮演着不可或缺的角色。堆场是集装箱码头的重要资源，也是港口的重要组成部分。堆场集装箱堆放位置的分布直接影响码头的整体运营效率。本文主要研究集装箱码头存储空间的分配，分为两个阶段：集装箱码头存储空间的空间分配和特定存储空间的分配。采用混合整数规划和混合序列叠加算法进行讨论和研究。关键词：集装箱码头存储分配混合整数模型启发式算法介绍1.1问题背景随着全球经济一体化的快速发展，一方面，企业之间的采购、仓储、销售和配送等协作关系越来越复杂，全球采购、全球销售和本地化生产的趋势越来越明显。国民经济和世界经济的发展更加紧密地结合在一起。这就对物流服务的速度和吞吐量提出了更高的要求。另一方面，经济全球化给国内企业带来了新的机遇和巨大的挑战。企业面临着日益激烈的竞争。如何降低企业的生产经营成本以提高盈利能力是所有企业面临的难题。如何在不影响物流服务水平的前提下，通过科学手段降低物流成本，已经成为所有企业关注的焦点，也成为研究的焦点。随着集装箱运输的不断发展，一方面，国内许多集装箱码头超载，给集装箱码头管理人员的日常决策带来诸多困难。为了缓解集装箱运输业发展带来的压力，国内许多港口城市竞相规划建设规模巨大、投资巨大的大型集装箱深水码头。这些设施的建设和应用无疑将对中国区域经济的发展起到重要的推动作用。另一方面，集装箱码头企业的管理模式跟不上时代，导致企业成本高、吞吐量低、生产能力浪费。这些因素的存在严重制约了集装箱码头企业竞争力的提高。线基集装箱码头的高度机械化作业特点决定了其固定设备的投资非常大。作为其经营主体的终端公司必须考虑其企业的生存和盈利能力，因此不可能无限制地投资于机械设备。同时，即使集装箱码头规模庞大，其堆场和泊位资源也是有限的。因此，注重挖掘现有资源，逐步提高资源综合利用率，已成为提高集装箱码头运营效率的根本途径。面对大型集装箱码头复杂高效的运营，传统的基于人工经验的规划方法越来越难以提供合理优化的运营方案。因此，对集装箱码头运营效率起着关键作用的码头资源优化调度越来越受到重视，这对加快我国集装箱码头行业的发展具有重要意义。因此，开展这项研究势在必行。1.2提出的问题集装箱计划中最重要的目标是确保岸上作业的效率，减少船只在港口的周转时间。进出口集装箱的生产过程是不同的。大型港口有大量进口集装箱，提升集装箱的时间是不可预测的。由于出口箱的随机到达，船舶和港口需要根据箱的目的地和大小制定严格的存储和积载计划，以确保船舶的稳定性和装载要求。二。文本根据r集装箱码头出口生产流程：外部卡收集过门堆场堆场桥堆场(具体位置)堆场桥卡收集岸桥在该船抵达香港之前，该船将根据运往目的地的集装箱的分类编制一份粗略的积载图，并提交给有关部门和企业，如港口和航空公司。港口将根据船舶提供的配载图和箱子信息制定详细和具体的配载图。存储计划规定了在存储场地的特定位置装载到船上的集装箱的特定位置。在制定计划时，必须满足船舶的稳性要求，减少岸桥和堆场设备的使用负荷。我们知道出口箱存放在一个码块中，每个码块有20-30个码位(码间位置)，堆叠高度为4-5层。每个站点通常有六个平行的容器(如图1所示)。一般来说，出口集装箱将在船舶离港前34天收集。为了提高装载效率，需要将容器布置在最佳位置。然而，由于集装箱码头的随机性，无法保证出口集装箱的理想布局和堆放。一个有效的方法是在装运前根据集装箱的目的地和重量在货场进行分组操作。这种操作需要堆场的缓冲区，用于在收集港临时堆放集装箱。同时，它需要更多的装载和卸载工作。通常情况下，在确保装船的前提下，利用设备的空闲时间进行操作。在规划港口布局时，由于土地面积的限制，这种方法通常无法实现。因此，确定堆场出口箱的合理堆放位置是提高港口生产率、减少船舶进港时间的关键环节。图12.2解决方案堆垛位置分配问题涉及到每艘船出口箱的堆垛空间和具体的堆垛位置。上述问题通过以下两个阶段进行研究：(1)场地分配：在第一阶段，确定场地空间位置和每个出口集装箱场地的数量，以减少堆场和码头桥之间收集卡的处理时间，并平衡出口作业期间每个场地的工作量。(2)具体堆放位置：第二阶段确定第一阶段分配场地的具体堆放位置，以减少装载作业中的集装箱倾倒作业。上述问题的模型如下。3.建立模型3.1出线盒的分布该问题使用混合整数规划模型。现场位置的数量和每个现场位置在计划期间内确定。假设如下：(1)由于装卸系统的分布超出了本主题的范围，因此假设出口箱生产过程中设计的设备数量足够。(2)预计抵达香港的船只的泊位分配是已知的。(3)假设容器尺寸与规格相同；堆场桥的工作量是根据处理的集装箱数量计算的。集装箱堆场的堆放原则：不同尺寸的集装箱分块堆放；因此，我们的研究方法不受容器大小的直接影响。不同大小的盒子可以分成独立的问题。(4)堆场进出口箱不堆放在同一块。(5)通常，运输路线与几个港口相连，不同目的地的出口集装箱不堆放在同一个地方。由于同一组的集装箱将在船上类似的位置装载，这一原则可以减少倾倒集装箱的操作。4、5假设上海港集装箱码头的真实情况。符号定义k-堆场中堆放出口箱的总块数b-堆放出口箱的总堆场数服务协议-计划期内待分配位置船舶的集合服务协议-计划期内待装载船舶的集合服务协议SS-在以前的计划期间分配的发运集S-计划期间的所有发运集s=saslss I-字段位il i 1iBj-船JK-区块k 1kKci-一号场地的储存容量-一号场地占用的集装箱区块数量mj-j船可容纳的最大集装箱数量-j船锚泊的港口数量VIO-初始容器数量1iB aBJ由J船指定的集装箱堆场位置集；jSSA表示无法分配自服务协议dij现场一至j船泊位的运输距离决策变量xij在规划期内，堆放在一号场地装运j的集装箱数量ij=1如果装载在船j上的集装箱堆放在现场I，则为1，jSA。否则，0；对于jSSA，ij是在前一个规划期间确定的。mj-船舶j sa分配的总码数。JSSA，在上一个规划期内决定。第六部分第一站点计划工作周结束时的总集装箱数量计划期内以K个区块为单位的工作量目标函数：约束条件：目标函数和约束的描述：属于船j的出口箱I的着陆位置和码头区之间的运输距离取决于每艘船分配的空间位置。(1)第一个公式表示最小总运输距离；第二个公式表明，在规划期内，每个地点堆放的集装箱数量是不平衡的。W1和w2用作权重来调整两个目标的重要性(2)计划最终地点的集装箱总数(3)确保每个场地的集装箱数量在允许范围内，是每个场地允许堆放的集装箱密度。在实际生产操作中，需要有剩余空间来进行倒盒操作。(4)表明在下一个规划期内，J船上装载的集装箱所占用的场地将是可用的(5)确保规划期内每艘船的空间需求(6)定义变量，(7)确保装载在不同船舶上的集装箱不会在同一地点混合(8)表示属于J船的集装箱位置的数量(9)确保船舶布置的场地数量大于或等于Dj(10)指定用于装载船只J的集装箱堆场的最大数量，这可以防止集装箱分布在太大的区域。(11)规划期内安排的场地数量不能超过码头可利用的场地数量。(12)表示计划期间的集装箱工作量，即处理的集装箱数量。(13)确保变量没有负值(14) 0-1问题目标函数不是线性规划模型，因此采用以下方法进行转换：定义P=Q=目标函数被转换成约束条件增加如下：新的线性规划模型相当于原来的规划模型。3.2确定出线盒的具体存放位置第一阶段的模型解决了出口箱的运输空间分配给不同船舶的问题。本阶段研究的目的是在选定的运输空间内合理安排集装箱，最终的布局可以最大限度地提高装载效率。3.2.1问题描述在这一阶段，出口集装箱将根据集装箱的重量进行分组。我们提出了一种基于前一阶段分配的场位置来解决特定场位置问题的方法。目标是减少生产过程中的箱子倾倒作业。假设在某个地点，重容器比轻容器先装载。对于不同重量的集装箱生产操作，将会更加复杂。例如，当在某些位置装载集装箱时，轻集装箱比重集装箱先装载。通常，较重的箱子更有可能先装载。因此，如果较重的箱子堆叠在较低的水平，浇注箱的操作将会发生。3.2.2序列叠加确定出口集装箱堆场堆场的具体位置是一个实时决策问题，很难找到全局优化方案来解决。顺序堆叠在实践中被广泛使用。相同重量级的箱子堆放在同一层或一堆上。图2显示了序列叠加的框架。每个位置的数字代表那里集装箱的重量水平。数字越大，体重水平越高。垂直堆垛考虑五个重量级，水平堆垛考虑四个重量级。图中的空间是为集装箱堆放预留的缓冲区。由于集装箱港口的随机性，很难获得图2中所示的理想舱模型。在堆叠过程中，会发生大量的箱子倾倒操作。例如，在图2a中的垂直堆叠方法中，如果大量的重箱子首先到达储存场，卡车通道附近将很快被填满，因此这将变得非常困难3.2.3混合顺序堆叠在这一部分，我们提出了一种混合序列叠加方法来弥补上述序列叠加的不足。混合序列叠加可以为输入集装箱获得任何最佳存储位置。图3显示了通过混合序列的叠加获得的理想壳构型模型。数字表示与上面相同，这里不再重复。每个容器列的重量水平依次向上增加，重容器堆叠在左上方，轻容器堆叠在右下方。相同重量的容器堆叠在不同的层或不同的列中。当确定集装箱的位置时，这种堆叠方法可以获得更优化的结果。该方法的另一个优点是，当在装载操作期间从左上侧取出时，将为现场桥操作留下合适的空间，并加快港口生产率。在图3中，场地水平容器的重量水平被分成9组，并且通过使用协调重量水平方法，每个场地水平包括多个最佳存储位置。例如，重量为6的器械包有4个最佳堆叠位置。该方法不限于9个级别，管理和调度人员可以根据集装箱数量、货物类型和港口其他方面考虑合适的连续重量级别。图3工位的理想配置图3.2.4混合序列叠加算法(HHSA)符号定义：Wmin，Wmax集装箱重量范围Wc集装箱重量Lc集装箱c级重量l级重量l级Sl重量级l的最佳集装箱位置(x1，y1)设置S1位置的几何中心(xc，yc)和集装箱C的最佳存放位置(xcs，ycs)容器c不属于集合Sl的可用存储位置重量水平LC可以根据给定容器C的重量通过以下等式计算：一般规则延伸到左上方的重箱子和右下方的轻箱子的堆叠位置。根据问题的属性，可以得到解决问题的优化方案。4.实例的应用结论集装箱码头堆场堆放位置的分配直接关系到生产作业的效率。集装箱到达的随机性给问题的解决带来很大困难。在本文中，问题被转化为两个阶段。第一阶段主要解决不同出口区域的集装箱堆场数量和堆场数量的问