集装箱码头内集卡车动态调度方法设计+开题+综述.docx

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集装箱码头内集卡车动态调度方法设计集装箱码头内集卡车动态调度方法设计+开题开题+综述综述开题报告工业工程集装箱码头内集卡车动态调度方法绪论如何在现有装卸技术水平和硬件设施设备的基础上实现更高的作业效率，已成为近阶段港口企业发展所面临的重要问题。

专用集装箱集卡（简称集卡）是集装箱堆场中灵活、数量大、工况复杂的机械设备，因此要想完成堆场机械的高效运行必须合理解决堆场集卡调度问题。

本课题就是为了研究在多种装卸（如大船作业边装边卸、装卸协同作业）等情况下，集卡车的动态调度方法，保证集卡在装卸后可就近投入其他需要的作业路中，大大缩短集卡的空载行驶时间和距离。

1选题的背景及意义随着我国社会主义市场经济体制的逐步建立以及我国加入世贸组织之后国外港航企业的抢滩登陆，集装箱运输市场面临的国内外竞争十分激烈。

研究我国的集装箱运输竞争力，对我国的港航运输企业而言，有着十分重要的意义。

由于集装箱头吞吐量的快速增长，集装箱码头对装卸效率要求越来越高。

当国内众多港口在兴建集装箱枢纽港和努力提高港口吞吐量的时候，人们往往乐于追求先进的设施设备，而忽视高效率的基础生产组织管理，因为有形的先进硬件比无形的管理更加直观，更能让人们接受。

但硬件设施设备属于一种长期的投资，投入成本高，回收慢。

2研究的基本内容与拟解决的主要问题2.1研究的基本内容调研集装箱码头内集卡车动态调度方法的国内外研究形状：

运用集卡车线路优化模型、NCL语言建模、数值建模集卡调度Q学习算法、作业系统仿真、基于蚁群算法的港内集装箱运输调度模式，集卡调度系统（TPS）等方法对集卡车的调度进行了深刻的研究。

总结现有集装箱码头内集卡车调度方法的优缺点：

传统集卡调度模式是根据本码头的实际操作业务量，对每台岸边桥式起重机配备56辆集卡，配备的集卡就始终为该岸桥服务直至泊位工作终止。

作业过程中岸桥和集卡形成一条固定的作业路。

本课题主要研究传统的调度方式和动态调度方式的优缺点。

并提出面向集装箱码头内集卡车动态调度的建模方法及其优化算法：

提出自己的模型研究方案，并进行优化。

2.2拟解决的主要问题在船舶泊位占有时间确定的条件下，综合考虑港口资源和流程，如何使装卸作业运输总成本最低。

首先基于路径最短的集卡车线路进行优化，建立模型；然后结合无线网路在集卡优化组合上的应用，提出集卡车在岸桥装卸作业到堆场路径选择然后回到岸桥继续作业的最优方案。

并确定优化算法方法。

3研究的方法与技术路线3.1研究方法文献研究法：

阅读研究关于集装箱码头内集卡车动态调度方法的文献，归纳总结其研究思路。

定性研究法：

通过现有文献研究，分析集装箱码头内集卡车动态调度的方法。

定量研究法：

建立数学模型，创建优化算法，进行实验验证，最后提出可行方案。

3.2技术路线查阅相关文献，对集装箱码头内集卡车动态调度方法有一定的了解：

集卡动态优化组合调度模式是打破按照作业路静态安排集卡的模式，动态地调度集卡，将装船、卸船和转堆等一系列需要集卡参与的多条作业线共享所有的集卡，使每辆集卡同时对应多条作业线，保证集卡在处于空闲状态后可就近投入其他需要的作业线中，大大缩短集卡的空载行驶时间和距离，实现装卸过程的“重进重出”，从而在不增加集卡数量的基础上大幅度提高生产效率。

综合所查内容，分析集装箱码头内集卡车动态调度方法的特点：

集卡使用下率高，同样的桥吊装在效率下所投入的集卡数量少，场地交通流量低，大型码头的整体效率高，实现边载边卸方式反便，实现双向吊工艺方便准确，实行双向传送技术，指令的传达及时。

结合实际生产，去港口进行实地考察，并自行归纳，提出拟解决问题。

创建数学模型，选定求解算发。

4研究的总体安排与进度第1周文献、企业调研；第23周理解本课题的研究对象与研究方法，翻译外文文献；第46周总结现有集装箱码头内集卡车调度方法的优缺点；第79周提出所研究问题的建模方法及其优化算法；第10周撰写毕业论文，准备答辩。

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271-278毕业论文文献综述工业工程集装箱码头内集卡车动态调度方法绪论本文通过对相关中外文献资料的收集、整理、综合分析，归纳并提炼出各文献的主要内容，阐述了集装箱码头内集卡车动态调度方法在国内外的研究形状；集装箱码头内集卡车调度方法的一般方法。

并对集装箱码头内集卡车动态调度方法这一课题的研究成果进行了总结和展望。

1集装箱运输的发展集装箱运输起源于英国。

早在1801年，英国的詹姆斯安德森博士已提出将货物装人集装箱进行运输的构想。

1845年英国铁路曾使用载货车厢互相交换的方式，视车厢为集装箱，使集装箱运输的构想得到初步应用。

19世纪中叶，在英国的兰开夏已出现运输棉纱、棉布的一种带活动框架的载货工具，这是集装箱的雏形。

随着我国社会主义市场经济体制的逐步建立以及我国加入世贸组织之后国外港航企业的抢滩登陆，集装箱运输市场面临的国内外竞争十分激烈。

研究我国的集装箱运输竞争力，对我国的港航运输企业而言，有着十分重要的意义。

影响集装箱运输竞争力的因数有：

1.构建集装箱运输竞争力评价的原因；

（1）针对性。

针对性要求选取的评价指标体系应能准确、客观地反映各港口的竞争力现状与差异。

（2）可比性。

可比性要求各指标必须意义明确，测定方法标准，计算方法规范。

通过使用现代数理统计理论结合专项调查和查证、定性定量分析，能够得出合理、真实、客观的评价结果；（3）互斥性；（4）时效性1。

集卡车做为集装箱运输的一种重要工具，如何使集卡车的调度更加效率化，是如今集装箱运输中的一个重要课题。

利用排队论对集装箱码头集卡作业模式进行研究，提出突破“作业路”的界限，并从理论和计算机仿真中分析其优越性。

随着我国经济和对外贸易进出口量的迅速增长，中国已经成为世界最大集装箱货源地。

为了适应集装箱运输的发展，集装箱码头迫切需要有与之相匹配的高效率集装箱集疏运体系及流畅的集装箱进出港运输系统。

要在码头生产现场充分利用好集卡资源！

必须解决每条作业路按实时作业情况动态就近分配集卡！

既要保证作业路的效率！

又确保集卡行驶的安全性2-4。

2动态调度方法现在的集卡车动态调度方法主要有：

集卡车线路优化模型、NCL语言建模、数值建模、集卡调度Q学习算法、调度系统仿真、基于蚁群算法的港内集装箱运输调度模式、集卡调度系统（TPS）等方法对集卡车的调度进行了深刻的研究。

其中在基于装卸协同作业的集装箱码头集卡调度配置优化一文中提到了基于路径最短集卡线路优化模型。

这个模型主要解决问题是待装箱船和待卸箱船同时到达集装箱码头泊位进行装卸作业，待卸箱船通过岸桥将集装箱卸到在岸边等待的集卡上，由集卡运送集装箱到码头堆场的箱区中，再由堆场中的场桥将集装箱卸下;集卡在该箱区或者到下一个箱区取箱返回到待装箱船的贝位，通过岸桥作业装船，然后集卡空驶返回到待卸箱船，该过程构成了一个集卡运行回路.在完成所有装卸箱作业的同时，如何使得集卡行走的总路径最短就是码头集卡线路优化问题.为此，提出以贝位来进行划分的单元模块配载思想，即纵向以2排为间隔作为一个贝位，且船舶上每个贝位到箱区的距离与船到箱区的距离相等。

而NCL语言建模则是采用POEM平台的NCL语言对上述模型进行求解。

在整个集卡作业优化过程中，可以将之分成两个优化问题:

卸船及装车优化问题和装船优化问题，该两个优化问题的本质是相互独立的。

对于装船优化问题，可以将之看成一个运输平衡问题，通过表上作业法，能够找到最优解。

研究重点为卸船及装车优化问题.对于实际的集装箱集卡作业来说，卸船集装箱数量和装船集装箱数量一般相等的，为建模以及求解问题简单，通过构造虚拟卸船贝位和虚拟箱区，或者虚拟装船贝位和虚拟箱区来达到卸船集装箱数量和装船集装箱数量相等，然后采用NCL进行求解（如下图1）。

图1集卡作业简化模型有关数值模拟则是以集装箱码头为例进行数值模拟5。

集卡调度Q学习方法是研究集装箱码头装卸过程中集卡调度问题，建立了集卡调度动态模型，目的是使装卸桥等待时间最小。

设计了基于Q学习算法的求解方法，获得在不同状态下的集卡调度策略。

提出了应用Q学习算法求解集卡最优调度时系统状态、动作规则、学习步长与折扣因子的选择方法。

结果表明，随着集卡数量的增加，Q学习算法获得的结果优于最长等待时间、最远距离、固定分配集卡等调度策略5。

另外提出了传统调度模式的缺点以及介绍了集卡优化运行于调度的实现方法。

其提出了动态调度的最大特点是打破按照作业线静态安排集卡的模式，采用动态方式调度集卡，将需要集卡参与的多条作业线共享所有的集卡，使每辆集卡同时对应多条作业线。

因此集卡在面临多条作业线时必然涉及到最优作业线的选择问题。

最优作业线是指在满足岸桥服务供给的前提下，能够提高集卡的利用率，缩短集卡的空载行驶时间和距离的作业路。

要想实现最优作业线，必须要提高集卡装卸转接的比例一系列观点7-8。

蚁群算法能够将问题求解的快速性、全局优化特性和有限时间内答案的合理性结合起来，因此对于能够直接转化为路径优化问题的组合类寻优问题，能取得比较理想的效果。

假定码头前沿岸桥和后