件杂货码头连续泊位调度与货场分配

件杂货装卸作业本身的复杂性导致其码头作业组织较集装箱码头更为复杂. 采用两阶段分层方法求解件杂货码头连续泊位调度与货场分配问题. 第1 阶段考虑泊位等级、潮汐动态、货物水平运输距离，以水平运输周转量最小为目标构建连续泊位调度模型，确定船舶靠泊位置；第2 阶段考虑作业线间作业量均衡和最小化所有作业线的最大作业完工时间构建货场分配模型，缩短船舶在港作业时间. 针对构建模型分别设计求解方法，提出两种不同调度策略确定船舶进港顺序. 最后通过算例试验，在验证方法有效性的同时对不同策略下调度方案进行对比分析.     

陆上空箱调运模糊优化研究

应用模糊规划的方法建立了内陆空箱多式联运调运优化模型,研究多种运输方式下的内陆集装箱空箱调运问题。在调运优化模型的基础上给出了不同运输时间和不同运输费用下的成本最低的调运方案.旨在为船公司提供费用最低的内陆空集装箱调运方案,提高船公司的空箱管理水平。     

陆上空箱调运模糊优化研究

应用模糊规划的方法建立了内陆空箱多式联运调运优化模型,研究多种运输方式下的内陆集装箱空箱调运问题。在调运优化模型的基础上给出了不同运输时间和不同运输费用下的成本最低的调运方案.旨在为船公司提供费用最低的内陆空集装箱调运方案,提高船公司的空箱管理水平。     

准班轮模式下干散货船枢纽港转运及联营优化

以不定期方式为主的传统国际干散货运输市场开始出现定时定班的准班轮化运营方式，同时，40万t超大型船舶的增加将干散货船由点到点的直达运输转变为部分航线的枢纽转运结构.本文对干散货船枢纽港转运网络的转运节点和不同承运人联营合作后船队运力结构进行研究.考虑港口靠泊能力限制和起讫港口进出口需求约束，建立基于改进遗传算法的干散货船枢纽港转运网络模型；以中国进口铁矿石运输市场为例进行仿真，并对比不同运力规模合作方案.结果表明，枢纽转运网络收益优于传统直达运输，收益提升效果与干支线运力规模相关；枢纽转运节点以可以挂靠大型矿砂船的港口作为首选，同时需要兼顾选择部分转运港口，以辐射中部、南部港口.     

集装箱码头泊位-堆场-闸口的周期协同分配

为提高集装箱进出口码头在周期性环境下的作业效率,对集装箱码头泊位-堆场-闸口的周期协同分配问题进行了研究. 首先考虑泊位、堆场、闸口3类资源对船分配过程中的可用量约束、相关性约束和周期性约束,以最小化船舶总在港时间为目标函数,建立集成调度的混合整数规划模型;在此基础上设计自适应遗传算法进行求解,其上层对船舶优先级构成的编码空间展开进化搜索,下层利用启发式将优先级解码为多资源协同分配计划,并将其评价值返回至上层迭代. 数值实验显示,协同考虑泊位、堆场和闸口3类资源的集成调度,相较于传统的两阶段调度,周期计划下的船舶总在港时间缩短约20%.      

班轮联盟集装箱舱位互换规划与决策模型

集装箱舱位互换是一种来分享航运资源的特定方式.文中提出了一个班轮联盟下集装箱舱位互换非线性整数规划模型,用以帮助规划者更好地根据联盟协议进行决策,并更准确地估计航运系统成本.该模型追求航运联盟的优化调度策略,利用MATLAB软件的优化,结果表明,集装箱舱位互换在班轮联盟船公司降低其系统成本,和补充航线运力等方面有突出的优势.     

集卡与岸桥及场桥联合调度模型优化

分析了集装箱码头中的集卡与岸桥、场桥联合调度;基于集卡运输时间与等待岸桥、场桥时间之间的权重系数考虑,建立了以等待岸桥、场桥作业时间与集卡运输时间之和最小为目标的联合调度优化模型,为集装箱码头装卸作业调度提供了决策支持;算例验证了模型的有效性和实用性。     

集卡与岸桥及场桥联合调度模型优化

分析了集装箱码头中的集卡与岸桥、场桥联合调度;基于集卡运输时间与等待岸桥、场桥时间之间的权重系数考虑,建立了以等待岸桥、场桥作业时间与集卡运输时间之和最小为目标的联合调度优化模型,为集装箱码头装卸作业调度提供了决策支持;算例验证了模型的有效性和实用性。     

自动化集装箱码头岸桥-堆场作业均衡调度研究

为解决岸桥调度中堆场箱区间作业量不均衡问题,以最小化船舶装卸完工时间及均衡各时段内堆场箱区间作业量为目标,考虑岸桥冲突、安全距离和堆场箱区作业量均衡因素,建立了自动化集装箱码头多船情形下岸桥调度问题(quay crane scheduling problem,QCSP)的混合整数规划模型,应用CPLEX编程求解。在算例分析中,为进一步研究箱区间作业量均衡对岸桥调度的影响,将均衡约束松弛,对两个调度方案进行比较。结果表明:在岸桥调度过程中考虑堆场箱区间作业量均衡有助于缩短总作业时间,且各时段箱区间作业量不均衡度都有不同程度的降低,从2%到15%不等,验证了模型在岸桥调度中均衡优化堆场箱区间作业量的有效性。     

铁水运输调度双层多目标约束优化模型

为实现铁水运输作业排程与资源分配的协同优化，基于约束程序累积调度和字典序多目标优化理论，研究了铁水运输调度双层多目标约束优化方法.首先，基于铁水罐周转率最高和作业效率最高2个字典序优化目标，考虑作业时序、作业实施逻辑、铁水温降时限、铁水罐作业次数限制、资源容量限制和铁水罐资源池等约束条件，建立了上层的铁水运输作业排程约束优化模型；其次，以资源利用均衡度最高为目标，将作业实施唯一性和资源容量限制作为约束条件，建立了下层的铁水运输资源分配约束优化模型；最后，通过约束传播与多点构建性搜索的混合算法迭代求解整个模型.通过实例验证表明：设计的混合算法求得的铁水罐周转率目标和运输作业效率目标，比基本深度优先回溯算法分别提高了14.29%和60.53%；字典序多目标模型比加权和单目标模型求解效率和求解质量分别提高了20.3%和11.11%.     

考虑船舶封存与压港的电煤船舶调度优化模型

针对中国电煤水运系统的实际特点, 综合考虑了船舶封存与港口拥堵(压港)因素, 建立了混合整数规划优化模型, 对电煤船舶调度方案进行优化; 基于运输需求的硬时间窗、卸货港船舶排队等待时间与水路-铁路运输协同三因素之间的互动关系, 以运输系统总成本最小为目标, 协同优化水、铁电煤运输的货运分担率、水路运输任务指派和相应的船舶调度与封存/启用方案; 基于改进列生成算法, 提出了一种可精确求解实际规模电煤船舶调度问题的列生成算法, 利用Gurobi求解列生成的主模型, 使用动态规划标号法求解列生成的子模型; 利用中国南部某火力发电集团的实际数据, 对提出的算法进行了算例分析。计算结果表明: 在中等规模的算例中, 使用提出的改进算法获得最优解仅需73.61 s, 相比于使用基于运输任务运量排序的启发式求解方法(PHA), 求解效率提高了18.1%;在较大规模的算例中, 使用提出算法的计算时间仅为222.02 s, 同比PHA, 计算效率提高了19.1%;通过求解一个实际的调度问题可以发现, 利用提出的优化模型和算法能有效缩短船舶在卸货港的等待时长与船舶处于启用状态的时长, 使运输总成本下降17.13%, 实现了电煤稳定运输, 提升了企业运营效率, 降低了运营成本。      

基于江海直达运输模式和投资约束的长江干散货运优化模型

引入了江海直达运输模式和投资约束的概念,对已有的长江干散货运输网络进行优化,并比较了江海直达与江海联运2种运输模式的特点。根据中国内河航运成熟性市场的特质和航运企业滚动规划的经营特征,以最小运营成本与最小船舶投资成本为目标函数,建立了集成处理运输模式选择、航线配船和船型更新的模型。简化了模型的时间维度,设计了基于背包问题的拉格朗日松弛算法,并应用A集团数据求解模型。分析结果表明:当以现行模式的航运总成本为基准点,在引入江海联运模式后,航运总成本可下降2%左右;在引入江海直达运输模式后,航运总成本的最大下降幅度超过8%,但财务风险会增大;当资金成本率为7%且不考虑投资约束时,成本节约效应可提高16.2%,但投资净预算将会上升60.1%。从最优航线配置可以看出,在不同航线上,江海直达与江海联运2种运输模式应协同使用。     

应急物资保障系统模糊多目标LARP 研究

为了将应急物资快速有效地配送至灾区,从供应链的角度构建一个包含应急 物资供应点、集散点、配送中心及受灾点四层结构的应急物资保障系统. 在考虑需求不确 定性的基础上建立一个双层优化模型. 上层模型以最晚运达时间最小、配送总成本最小 及车辆载重利用率最大为目标,决策灾区应急物资配送中心的选址及车辆路径安排;下 层模型以运输总成本最小为目标,决策应急物资集散点的选址及应急物资的分配. 设计 一种自适应遗传算法求解上层模型,运用GAMS 软件求解下层模型. 以“4· 20”四川芦山 地震应急物资保障为背景构建算例,验证模型和算法的可行性和有效性.     

考虑时空相异的危险品运输车辆安全调度

为确保危险品运输车辆间的安全距离, 从时空角度优化了危险品运输车辆的行驶路径和发车时间间隔; 分析了危险品运输车辆发生事故对其他车辆的影响及其与时空距离的关系, 提出了危险品运输车辆间时空安全距离评价方法, 并以时空安全距离为约束, 提出了车辆安全出发时间间隔计算方法; 建立了满足时空相异约束的危险品运输车辆调度模型, 设计了用于生成车辆调度时刻表的两阶段求解方法, 第1阶段采用NSGA-Ⅱ算法优化车辆行驶路径, 第2阶段分别设计了遗传算法和基于插入思想的近似算法以优化发车时间间隔; 为了验证车辆调度模型与算法的有效性, 对比了每个阶段中不同算法的优劣, 并分析了危险品事故影响系数和事故影响接受度对车辆调度结果的影响。研究结果表明: 提出的方法可针对不同危险品事故影响系数获得危险品运输车辆调度时刻表, 生成的车辆调度时刻能够保证车辆在行驶过程中始终保持安全距离; 遗传算法和近似算法获得的平均运输总时间分别为2.45和2.49 h, 表明近似算法获得的解劣于遗传算法, 但运行时间仅为遗传算法的1/10 000~1/5 000;危险品事故影响系数或事故影响接受度越小时, 车辆发车时间间隔越大, 导致运输总时间变长; 考虑时空相异性的车辆调度可以弥补相异路径方法仅从空间上考虑相异性的不足, 同时能够避免采用相异路径方法可能遗漏最佳运输路径的问题。      

基于泊位计划的集装箱码头岸桥动态调度优化

所谓基于泊位计划的集装箱码头岸桥动态调度问题,是指在计划周期内,在每艘船舶均已安排了靠泊时间和靠泊位置的前提下,将有限的岸桥资源在船舶上的装卸任务间进行动态分配与排序,以最大限度地减少计划期内所有船舶的滞港时间. 在充分考虑岸桥不能交叉作业、装卸任务有作业顺序要求等现实约束下,对此问题构建了非线性数学规划模型,基于问题自身的特点设计了基于任务排序的染色体结构,用遗传算法进行求解. 通过与文献中单船的调度结果的对比、单船岸桥调度与多船动态岸桥调度结果的对比,以及多船动态岸桥调度的仿真实验,证明了模型及算法的有效性.     

“严格约束&稳态”条件下双线船闸联合优化调度模型研究

以双线船闸为对象,研究在“严格约束＆稳态”条件下的联合优化调度模型.针对先到先服务、单独服务、优先服务、限时服务等不同方式,以及特大型、大型、中型、小型等4种不同类型的船舶,以闸室利用率最大为目标函数,根据排队船舶总数量限制、特别服务方式控制、闸次总数量关系等建立约束条件,构建出双线船闸联合优化调度的LP模型,并将模型应用于江苏省某船闸,计算表明模型具有良好的实用性和科学性.     

长江三角洲港口群物流系统动力学分析模型

为了实现长江三角洲港口群物流系统的协调发展,建立了系统动力学分析模型。通过分析上海和宁波两港口国际集装箱中转量、港口群水路集疏运比例的影响因素,建立长江三角洲港口群物流系统的因果关系图,通过系统模拟进行长江三角洲地区港口功能的合理定位、集疏运结构的优化和近洋航线中转港的选择。仿真结果表明:2010年上海港国际集装箱中转量将呈现增长趋势,上海港水路集疏运比例超过30%,长江三角洲地区应以上海港为集装箱枢纽港,优先发展国际中转业务,太仓港将具备长江三角洲近洋航线中转港的能力,太仓港可成为长江三角洲地区近洋航线主要中转港。     

滚装甩挂运输空重集装箱调度研究

为了平衡陆海联运过程中空重集装箱的运力,降低物流成本,提高多式联运的效率,分析了滚装甩挂运输模式下的空载与重载集装箱调度问题,以牵引车总行驶成本最小化为目标构建了混合整数规划模型。运用Matlab软件生成一系列随机算例,以节约算法结合邻域搜索为基础,设计两阶段启发式算法对随机算例进行求解,其结果符合物流实践,证明了模型和两阶段启发式算法的准确性和有效性,同时表明邻域搜索算法对节约算法求得的初始解有较好的再优化效果。     

Heuristics for the identical machine scheduling problem with preventive maintenances

In this paper, two mixed integer programming models integrating production scheduling and preventive maintenances are proposed to derive the optimal solutions for the identical machine scheduling problem with unavailability constraints. In the first model, the maintenance activities are performed periodically and the objective is to minimize the makespan. In the second model, the maintenance activities are flexible and the machines’ continuous working time cannot exceed a maximum allowed time T; the objective is to minimize the total completion time of jobs. For the first problem, we propose a heuristic longest batch time (LBT) and prove that the worst case error bound of LBT is 2. For the second problem, we develop a heuristic modified smallest processing time (MSPT) based on some properties of the optimal solutions. Computational experiments show that both of the heuristics are effective and efficient compared with the results obtained by CPLEX and the other algorithms.     

班轮船舶调度多目标优化模型与蚁群算法

针对班轮船舶调度问题,在将班轮合理配置到各往返航班上和不存在时间冲突的基础上,以最小班轮变动成本、最小航线运载量缺口和最小班轮航次总绝对偏差为目标函数,构造了基于港口时段与往返航班的时空网络,建立了班轮调度的0-1整数规划数学模型。基于某船务公司实际运载数据,利用蚁群算法求解模型,并用邻域搜索技术提高求解效率。计算结果表明:在运载量满足运营要求的前提下,班轮运营的日均总变动成本从198 086.3元降低到170 472.2元,下降了约13.9%;班轮航次数总绝对偏差从4.4次降低到2.4次,下降了约45.5%,班轮利用率更加均衡;运载量缺口仍旧为0。可见,模型可行,算法有效。