集裝箱碼頭物流供應(yīng)鏈調(diào)度建模與優(yōu)化研究.pdf

1、現(xiàn)代物流業(yè)已經(jīng)成為我國大力發(fā)展的重要產(chǎn)業(yè)，集裝箱碼頭作為典型的物流企業(yè)，船舶的大型化發(fā)展以及集裝箱吞吐量的不斷增長(zhǎng)，對(duì)于空間資源和物流設(shè)備資源均有限的集裝箱碼頭提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，迫切需要對(duì)集裝箱碼頭空間和物流設(shè)備等資源進(jìn)行科學(xué)高效的優(yōu)化調(diào)度，以提高其作業(yè)效率和精細(xì)化管理水平。供應(yīng)鏈?zhǔn)鞘陙淼臒狳c(diǎn)研究領(lǐng)域，以往對(duì)于供應(yīng)鏈的研究大多集中于供應(yīng)、生產(chǎn)與配送等環(huán)節(jié)，對(duì)于集裝箱碼頭物流供應(yīng)鏈調(diào)度的研究還比較少，而由于物流供應(yīng)鏈內(nèi)部的緊密聯(lián)系，對(duì)各

2、個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行獨(dú)立的調(diào)度常常會(huì)導(dǎo)致物流供應(yīng)鏈整體作業(yè)效率低、運(yùn)營(yíng)成本高。本文針對(duì)集裝箱碼頭的一系列物流供應(yīng)鏈調(diào)度問題分別進(jìn)行了建模和優(yōu)化研究。通過對(duì)物流供應(yīng)鏈科學(xué)有效的調(diào)度，提高集裝箱碼頭的物流作業(yè)效率、減少各物流設(shè)備之間的等待時(shí)間以及降低物流成本，進(jìn)而提高集裝箱碼頭的服務(wù)水平和企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。
　　吊機(jī)是集裝箱碼頭進(jìn)行裝卸和存取作業(yè)的重要物流設(shè)備，是制約集裝箱碼頭運(yùn)作效率的主要瓶頸，本文針對(duì)集裝箱碼頭與吊機(jī)（岸吊和場(chǎng)吊）相關(guān)的供應(yīng)鏈調(diào)度

3、問題進(jìn)行研究，主要包括以下幾個(gè)問題:1）泊位和岸吊供應(yīng)鏈調(diào)度問題;2）單向流的岸吊和集卡供應(yīng)鏈調(diào)度問題;3）雙向流的岸吊和集卡供應(yīng)鏈調(diào)度問題;4）倒垛和場(chǎng)吊的供應(yīng)鏈調(diào)度問題。針對(duì)上述問題，分別建立了數(shù)學(xué)模型，并設(shè)計(jì)了算法進(jìn)行求解。主要研究?jī)?nèi)容概述如下：
　　1)針對(duì)集裝箱碼頭泊位和岸吊的供應(yīng)鏈調(diào)度問題進(jìn)行研究。該問題是指在各泊位的長(zhǎng)度、各泊位的可利用岸吊數(shù)目以及船舶到港時(shí)間等條件已知的情況下，為每條到港船舶分配停泊時(shí)間、停泊位置以

4、及服務(wù)的岸吊。與以往泊位線呈一條直線的泊位和岸吊分配問題不同，在該問題中，泊位線呈“F”型或者“L”型等包含多條直線的形狀。因此，某些相鄰的泊位不能被同一條船占用，岸吊也不能在這些泊位之間移動(dòng)。針對(duì)該問題，建立了混合整數(shù)規(guī)劃模型，并提出了拉格朗日松弛算法進(jìn)行求解，通過分析最優(yōu)解的性質(zhì)以及采用加速策略，降低了算法的求解時(shí)間。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明提出的拉格朗日松弛算法在求解小規(guī)模和大規(guī)模算例時(shí)的解與下界的平均對(duì)偶偏差分別為1.74％和1.799％。

5、
　　2)針對(duì)只含有進(jìn)港集裝箱的岸吊和集卡供應(yīng)鏈調(diào)度問題進(jìn)行研究。該問題是指在已知每個(gè)集裝箱的卸載時(shí)間和運(yùn)輸時(shí)間等情況下，決策岸吊和集卡的分配以及每臺(tái)岸吊和每輛集卡操作這些集裝箱的順序。由于只有進(jìn)港集裝箱，只存在從碼頭前沿到堆場(chǎng)的集卡運(yùn)輸路徑，即單向流問題。考慮岸吊之間不允許發(fā)生碰撞、卸載集裝箱的優(yōu)先關(guān)系等約束條件，以最小化所有集裝箱的完成時(shí)間為目標(biāo)建立混合整數(shù)線性規(guī)劃模型，提出了該問題的最優(yōu)解性質(zhì)、有效不等式和下界，并設(shè)計(jì)了基于

6、新的速度更新公式的粒子群算法進(jìn)行求解。針對(duì)該問題進(jìn)行擴(kuò)展研究，建立岸吊、集卡和場(chǎng)吊的三階段供應(yīng)鏈調(diào)度問題的模型，并設(shè)計(jì)了求解算法。通過計(jì)算實(shí)驗(yàn)表明在岸吊、集卡以及場(chǎng)吊中的一種設(shè)備數(shù)目不變，其它兩種設(shè)備數(shù)目不同的情況下，粒子群算法的結(jié)果與最優(yōu)解的偏差分別為:1.676％，2.033％和0.338％。
　　3)針對(duì)同時(shí)考慮進(jìn)港和出港集裝箱的岸吊和集卡供應(yīng)鏈調(diào)度問題進(jìn)行研究。在對(duì)到港船舶進(jìn)行裝卸作業(yè)時(shí)，往往既有需要從船上卸載下來的進(jìn)港集

7、裝箱，又有需要裝載到船上的出港集裝箱。在該情況下，集卡運(yùn)輸進(jìn)港集裝箱到達(dá)堆場(chǎng)后，可以空載返回碼頭前沿，也可以從堆場(chǎng)運(yùn)輸出港集裝箱返回碼頭前沿，包含兩個(gè)方向的集卡運(yùn)輸路徑，即雙向流問題。針對(duì)該問題，建立了線性整數(shù)規(guī)劃模型，并構(gòu)造了下界，提出了帶有速度更新公式選擇策略和最差粒子替換策略的粒子群算法求解該問題，計(jì)算結(jié)果表明所提出的粒子群算法與最優(yōu)解和下界的平均偏差分別為1.26％和2.48％。
　　4)針對(duì)集裝箱碼頭倒垛和場(chǎng)吊的供應(yīng)鏈調(diào)