[发明专利]一种基于改进智能水滴算法的引航员指派方法和装置

权利要求书

1.一种基于改进智能水滴算法的引航员指派方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤(1a)：建立本地数据库，进行数据预处理，具体步骤为：

(1a1)读入船舶信息，根据船舶信息确定船舶引航任务所需引航员数量M、引航员等级信息；

(1a2)读入可参与指派的引航员人数N、各引航员等级、昨天工作情况、当月已完成工时数；求得可参与指派的引航员各等级人数；

步骤(1b)：根据问题描述，确定问题约束条件，建立引航员指派模型，

具体步骤为：

2a)建立引航员指派模型包括以下限制条件：

(2a1)指派引航员的等级应高于或等于引航任务所需引航员等级；指派引航员的等级高于引航任务需求引航员的等级将产生引航员指派等级分配过高费用；

(2a2)根据引航员指派过程中引航员的疲劳程度，优先指派疲劳等级低的引航员，疲劳等级高的引航员将产生较高疲劳等级附加费用；

(2a3)根据引航员指派过程中引航员已工作时间，优先指派已工作时间少的引航员，以保持各同等级引航员总工作时间相同或最接近；

(2a4)一个引航员只能服务一个引航任务；

(2b)根据以上条件，建立引航员指派模型如下：

公式(1)中加号连接的四部分，第一部分为引航员指派费用；第二部分为引航员指派等级过高的附加费用；第三部分为指派疲劳引航员产生的附加费用；第四部分为引航员工作时间一致性附加费用，表示一个可行的引航员指派计划中各等级引航员工作时间相同或相近，w₁，w₂，w₃分别为权系数一，权系数二，权系数三；

式中：cost_ij表示第i个引航员完成第j个任务所产生的费用，其值为第j个任务的引航员需求等级；

其中，x_ij＝0表示不指派第i个引航员完成第j个引航任务，x_ij＝1表示第i个引航员完成第j个引航任务；x_ij满足约束：

第一个约束条件说明第j项任务只能由一个引航员完成，第二个约束条件说明第i个引航员最多只能完成一项引航任务；

其中M代表引航任务数，或引航任务需求引航员数，N代表可参与指派引航员数；

其中，grad_cost_i为引航员等级分配过高产生的附加费用，计算如下：

d_i为指派引航员等级，d_need为对应船舶引航任务需求引航员等级，c₁，c₂，c₃，c₄分别为引航员等级分配过高费用一、引航员等级分配过高费用二、引航员等级分配过高费三、引航员等级分配过高费用四；

其中，tired_cost_i为引航员的疲劳程度产生的附加费用，计算如下：

td为被指派引航员的疲劳程度等级，c₅，c₆，c₇分别为引航员疲劳程度等级费用一、引航员疲劳程度等级费用二、引航员疲劳程度等级费用三；

其中：为第k个等级引航员工作时间均衡程度费用，计算如下：

其中，N_k为可参与指派的k等级引航员人数，T_i为被指派引航员的当月已工作时间；T_i＝T_i+t_i,t_i为当日工作所需时间；为可参与指派k等级引航员当月已工作时间的平均值，由下式求得：

其中，N_k为可参与指派的第k个等级引航员人数，k＝1,2…,grad,且满足N₁+N₂+…N_grad＝N，grad表示等级数；

步骤(1c)：基于改进智能水滴算法对引航员指派模型进行求解，得到最优引航员指派计划；

步骤(1d)：根据确定的最优引航员指派计划进行引航员指派。