[发明专利]一种高效的集装箱码头装卸调度装置

说明书

技术领域

本发明涉及物流领域，具体地，涉及一种高效的集装箱码头装卸调度装置。

背景技术

随着国际间贸易日益活跃，集装箱化运输逐渐成为世界范围内主要的物流运输手段。与之相适应，集装箱港口也迫切需要提高其集装箱作业能力，以形成流畅的集装箱进出港运输链。从世界范围来看，码头的运作效率很大程度上取决于码头装卸系统的作业效率，对集装箱码头装卸设备调度进行优化，从而缩短对船作业时间，一方面可以减少集装箱船舶的滞港时间，提高码头的作业效率和竞争力；另一方面可以提高集装箱船舶的周转率，有助于船公司降低运营成本，因而良好的调度计划对集装箱码头而言至关重要。

截至目前，国内外对于集装箱码头装卸系统的调度决策优化已经有了一定的研究。但是随着港口贸易不断扩大，集装箱码头也面对着日益复杂的调度问题，已有的集装箱码头装卸调度策略在调度方案实时性和最优性上面临着巨大的考验。

发明内容

为了克服目前集装箱码头装卸调度实时性和最优性方面的不足，合理优化码头资源配置，本发明提出了一种高效的集装箱码头装卸调度装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高效的集装箱码头装卸调度装置，该装置由装卸信息输入模块、装卸方案生成模块、装卸过程寻优模块和调度方案输出模块组成。四个模块依次连接，以装卸信息输入模块、装卸方案生成模块、装卸过程寻优模块和调度方案输出模块的顺序进行数据传输。

该装置将集装箱码头装卸过程做出以下假设：

1.对于每艘轮船，只有完成卸货之后才能进行装货。

2.每艘轮船，可由一个或多个装卸设备同时装卸货物。

3.每个装卸设备有相同的装卸能力，且只能同时在一艘轮船上进行装卸作业。

4.装卸设备变换的等待时间包括在装卸时间之内。

此时，将该问题视为多处理机任务混合流水车间调度，本发明采用基于变邻域搜索算法的群智能优化方法，生成最优调度方案，整个装置运行具体包括以下几个步骤：

1)n艘轮船同时到达码头，记做集合J＝{1,2,…,n}，每艘轮船都要完成卸货、装货两个阶段，卸货阶段有m₁台卸货设备，装货阶段有m₂台装货设备。已知size_1j与p_1j分别表示轮船j在卸货阶段需要的卸货设备与卸货时间；size_2j与p_2j分别表示轮船j在装货阶段需要的装货设备与装货时间。已知轮船的装卸设备及对应时间信息，数据上传至装卸信息输入模块。

2)参数设置，种群个体数N、最大迭代次数t_max、随机参数α、个体吸引力β₀、介质吸收率γ；其中令N＝20，t_max＝500，α＝0.5，β₀＝0.2，γ＝1。

3)种群个体初始化。

生成种群X＝(x₁,x₂,…,x_N)，种群中的第s个个体x_s＝(x_s1,…,x_sn)，x_sj为0～n之间的实数，s∈{1,2,…,N}，j∈{1,2}。由于个体x_s的坐标是连续的实数，而工作序列是离散的整数序列，用最小排序方法将连续坐标转化为工作序列，即将个体x_s＝(x_s1,…,x_sn)的各个维度从小到大排序，排序的序号构成的整数序列作为卸货阶段的工作序列π₁。

4)计算每个个体对应的装卸完成时间C_max。

萤火虫算法的目标函数为序列对应的装卸完成时间C_max。本发明基于先到先得的原则，根据各轮船卸货完成时间顺序构造装货序列，然后根据一定规则对生成的装货序列进行适当调整，灵活地进行装货排序，减少装货过程的空闲时间，最终得到最优的装卸调度方案及装卸完成时间C_max。

4.1)根据构造出卸货阶段的调度方案。其中h∈J，π₁(h)表示序列π₁中第h个元素对应的轮船，表示第π₁(h)艘轮船所需的卸货设备数量。