[发明专利]一种提高集装箱码头岸吊作业效率的分配方法

说明书

技术领域

本发明属于一般的控制或调节的技术领域，具体涉及到集装箱码头物流调度问题，即提供了一种提高集装箱码头岸吊作业效率的分配方法。 

背景技术

今天，经济全球化促进了现代物流业发展的系统化、信息的自动化、以及仓储运输的综合化，日益繁茂的物流产业凸现在集装箱码头物流实践中。对我国来说，集装箱码头物流业的发展对于港口、码头管理和运营提出了全方位的挑战。传统的集装箱码头物流作业模式已经不再适应现代的物流行业，如何优化并缩短码头作业过程，降低集装箱库存，加速对市场的反应，这是所有码头企业所面临的问题。 

目前，随着港口竞争程度的日益激烈以及船舶的大型化发展，很多港口面临着超负荷运行的问题。为了解决集装箱飞速发展和港口资源有限的矛盾，办法之一是购买并扩充港口土地以及购买更多的设备；办法之二是充分利用港口现有资源，提高作业效率以尽可能少的资源高效的完成港口作业。显然，单纯地扩充港口面积以及购买更多的设备不仅不符合港口实际，还有可能会降低其经济效益；只有提高港口作业效率才是促进港口自身发展的有效方法。因此，寻求港口有限资源之一的岸吊（即岸边集装箱起重机）最佳分配方案此时也就显得极为重要。 

研究岸吊作业时，首先要研究集装箱船货物（即集装箱）堆放的形式。集装箱在船上的位置通常用行、层和贝位三个坐标来确定，集装箱船平面按纵向 （与龙骨平行的方向）划分为多个贝位。当集装箱船停靠码头泊位时，岸吊作业面对的便是船上的贝位。所有的贝位分为船舱内和甲板上两个部分，船舱和甲板之间通过船舱盖连接。以第5～6代的集装箱船为例，其标准装货量为：4800～8000TEU（集装箱计量单位，1个TEU相当于一个20英尺的集装箱），船舱内一般可以堆放5～9层集装箱，甲板一般可以堆放3～4层集装箱。一艘集装箱船停靠集装箱码头后，集装箱港口会分配一定数量的岸吊对这艘集装箱船进行装卸作业。岸吊作业方案制定的目的是给每台岸吊分配具体的作业贝位和作业顺序，使得集装箱船能够尽快完成装卸作业并离开集装箱码头。 

迄今为止，很多集装箱港口的岸吊分配是由调度员根据他们的经验来制定，当停靠的集装箱船数量增加时，调度员的经验往往具有很大的局限性。岸吊是集装箱船和集装箱码头之间最主要的装卸机械，作业方案制定的优劣直接决定了集装箱船的在港处理时间和集装箱港的运作效率。为了提高集装箱港口的运作效率，建立岸吊作业方案的数学模型和开发求解算法来优化岸吊的作业过程是非常必要的。数学模型一方面可以反映调度员的实践经验，另一方面由于其客观性，它又不会被调度员个人的实践经验所局限。 

发明内容

本发明人在深入调研和综合分析后，发现岸吊分配过程中，需要遵循以下操作规程： 

1）岸吊在启动和在作业贝位间移动需要花费一定的成本，因此在实际操作中，为了降低成本，岸吊通常是完成一个贝位的作业后再移动到另一个贝位作业；另外，一个贝位最多只能容纳一台岸吊进行作业； 

2）岸吊通常都在同一铁轨上，因此岸吊之间不能相互穿越。这是岸吊 分配方案制定的一条基本原则； 

3）在岸吊的实际操作中，岸吊之间必须保持一定的安全距离以便作业顺利安全地进行。这也是岸吊实际操作中的强制规定。 

本发明人针对岸吊分配过程中存在的难点和企业的实际要求，研究解决集装箱码头的岸吊分配问题，并将解决方案嵌入岸吊分配方案控制器中，使所开发的装置能够帮助码头企业实现对岸吊装卸集装箱全过程的优化作业和静态控制，达到提高码头的吞吐量，减少岸吊无效操作的目的，从而在保证操作安全的情况下，降低能源消耗及操作成本。 

本发明以集装箱码头岸吊分配为研究对象，以提高卸船效率，提高码头吞吐量为目标，建立相应的岸吊分配优化建模，并设计合适的智能优化方法为集装箱码头提供一种提高岸吊作业效率的分配方法，使得各个岸吊在不发生碰撞的同时，更好的完成集装箱的装卸任务。 

本发明所提出的提高集装箱码头岸吊作业效率的分配方法，其特征在于包括以下几个步骤： 

步骤1：在系统分析岸吊分配问题以及认真观察集装箱码头岸吊实际操作的基础上，构建优化的岸吊分配数学模型； 

步骤2：根据码头实际作业需求，以提高码头装卸效率，提高码头吞吐量为目标，考虑相应的岸吊不允许碰撞等约束条件，将岸吊操作过程中的目标和操作要求转化为数学模型的目标和约束条件； 

步骤3：采用粒子群智能优化算法对岸吊分配问题进行求解，对岸吊所执行的每个贝位及各贝位之间的操作顺序进行实数编码，在充分利用效率的同时，有效避免了岸吊之间的碰撞，并最终得到优化的岸吊分配方案。