集卡调度方式对集装箱港区碳排放的影响

集卡已成为集装箱港区内的主要碳排放源,尤其两艘大型集装箱船舶同时作业时,港区内集卡碳排放问题严重。针对该情况下集卡调度模式的特征,基于智能体仿真技术构建集装箱码头生产作业微观仿真模型,定量分析传统先卸后装、双船一装一卸、同贝同步装卸工艺下集卡调度方式与集卡配置数量对船舶在港时间、集卡碳排放量的影响。实例表明,采用同贝同步装卸作业方案可保证装卸效率,并有效减少集卡碳排放,而集卡配置数量只对集卡怠速行驶产生的碳排产生影响。     

A two-phase tabu search approach to scheduling optimization in container terminals

An optimization model for scheduling of quay cranes （QCs） and yard trailers was proposed to improve the overall efficiency of container terminals. To implement this model, a two-phase tabu search algorithm was designed. In the QCs scheduling phase of the algorithm, a search was performed to determine a good QC unloading operation order. For each QC unloading operation order generated during the QC＇s scheduling phase, another search was run to obtain a good yard trailer routing for the given QC＇s unloading order. Using this information, the time required for the operation was estimated, then the time of return to availability of the units was fed back to the QC scheduler. Numerical tests show that the two-phase Tabu Search algorithm searches the solution space efficiently, decreases the empty distance yard trailers must travel, decreases the number of trailers needed, and thereby reduces time and costs and improves the integration and reliability of container terminal operation systems.     

连续泊位调度与岸桥配置协同优化

连续泊位调度与岸桥配置协同优化是集装箱码头提升竞争力的关键因素.针对该问题构建一个混合整数规划模型,以构造算法为核心,通过调整船舶的分配次序,设计了一个新的启发式算法.通过VB6.0软件编程,进行了四组大规模仿真算例实验,结果显示60%的算例在新算法下可获得更优的解,平均改进7.37%,证明了模型和算法的有效性.     

虚拟仿真优化技术在外高桥五期工程总体设计中的应用

基于离散事件动态系统和系统仿真理论,文章在专用仿真语言witness的平台上,研究开发了集装箱码头装卸系统的仿真模型,对外高桥五期集装箱码头的水平运输、前沿宽度、泊位系统等初步设计方案做了深入的仿真分析,做出了最优设计选择。模型动态显示整个码头运行过程,可分析码头装卸系统中各种性能参数。模型的成功应用说明虚拟仿真优化技术将在今后的码头设计中发挥更大的作用。     

低碳型集装箱码头岸桥优化配置研究

本文以最小化船舶待泊损失费和泊位闲置损失费之和作为目标函数,以岸桥装卸单位吞吐量CO2排放量作为约束条件,提出低碳型集装箱码头岸桥配置优化模型。同时,通过对比考虑岸桥装卸单位吞吐量CO2排放量约束条件前后的岸桥配置优化结果,分析碳排放约束条件对模型优化结果的影响。结果表明考虑碳排放约束条件后的岸桥配置优化模型能够对原配置方案造成影响,可以通过岸桥的重新配置降低岸桥装卸单位吞吐量的CO2排放值。     

Optimal scheduling of block lifting in consideration of the minimization of traveling distance while unloaded and wire and shackle replacement of a gantry crane

Nowadays, shipyards are making every effort to efficiently manage their resources such as gantry cranes, transporters, and block stock yards. The scheduling of block lifting for a gantry crane has been manually performed by an expert shipyard manager for many years. Such a practice, however, can lead to an undesirably long time to produce scheduling plans. In addition, the quality of the scheduling plans may not be optimal. To improve the overall process, a block lifting scheduling system for a gantry crane was developed in this study by using optimization techniques. A block lifting scheduling problem was first formulated as a multiobjective optimization problem. For a gantry crane, minimization of the traveling distance while unloaded and wire and shackle replacement between block lifting was considered. An optimization algorithm based on the genetic algorithm was then proposed and implemented so as to solve the problem. To evaluate the efficiency and applicability of the developed system, the system was applied to an actual block lifting scheduling problem in a shipyard. Compared to results achieved by manual scheduling by an expert manager, the results of this work show that blocks can be more efficiently lifted by a gantry crane when the developed system is applied.     

基于偏好函数与深度信念网络的自动化码头AGV实时调度算法

为提高自动化集装箱码头岸桥作业效率、降低自动导引车(Automated Guided Vehicle,AGV)空载行驶距离,以偏好函数和深度信念网络(Deep Belief Network,DBN)为核心设计AGV实时调度算法,完成AGV任务分配指派,优化AGV作业任务序列。利用偏好函数为处于待分配状态的AGV筛选最优集装箱,产生训练样本并更新训练集,通过DBN实时更新集装箱的偏好函数,重复该过程直至集装箱作业完毕。算例分析表明:同两种现行调度规则对比,AGV空载距离和岸桥作业时间显著下降;与人工神经网络(Artificial Neural Network,ANN)相比,DBN可有效提高算法精度与求解效率;算法针对环境动态变化实时分配集装箱,为自动化码头提高效率和降低能耗提供依据。     

半潜式起重拆解平台重吊作业可行性分析

文章以半潜式起重拆解平台重吊作业为研究对象,对吊机作业过程中可能涉及的典型工况进行计算分析,包括单台吊机起吊及卸载工况,单台吊机带载旋转工况,两台吊机联合起吊及卸载工况。通过对吊机不同作业工况的分析,确保平台配备的压载系统、压载舱的布置可以满足重吊作业需求。     

面向可再生能源利用的集装箱港口环境经济效益仿真

可再生能源具有环境友好、可循环利用等优点,综合利用可再生能源是绿色集装箱港口发展的必然趋势。应用系统仿真的方法量化港口装卸生产能源消耗量,结合环境经济效益计算方法定量分析可再生能源替代传统能源的环境经济效益。以某港区采用风力发电为例,对比分析集卡、岸桥和场桥能源替代后的环境效益与经济效益。     

一种基于激光测距的船形轮廓扫描系统

为提高自动化码头中岸边集装箱起重机对船作业的效率和安全性,提出一种适用于自动化岸桥的船形扫描系统.该系统将激光器安装在岸桥小车架下方,利用激光器测距原理,实时扫描获取船上障碍物的轮廓,并随着小车的运动,生成障碍物点云地图信息;利用障碍物信息和吊具位置关系,对小车和起升限速以达到防撞保护的目的;系统可以提供船形轮廓,用于...     

装、卸同时进行新工艺下集装箱码头装卸资源分派模拟

通过对集装箱码头作业过程的分析,运用WITNESS离散仿真技术,将先进的装、卸同时进行的集装箱码头作业新工艺通过离散仿真技术呈现出来,建立装、卸同时进行新工艺下的模拟模型;研究装、卸同时进行新工艺下码头装卸资源配置,将上海洋山港的相关数据带入进行模拟运行,对模拟得到的数据进行分析得到集装箱码头需要配置的桥吊、龙门吊和集卡的合理数量,为集装箱码头实际运作提供理论依据。     

连续泊位下泊位分配与岸桥动态调度的联合优化*

根据到港船舶的装卸作业量、最优靠泊位置,为了最小化船舶在港时间、提高客户满意度,对延迟完工的装卸任务量、与最佳靠泊位置的偏离程度设置不同级别的惩罚费用系数;同时为了充分利用岸桥资源,考虑岸桥可在船舶间移动装卸的动态调度,研究连续型泊位下泊位分配-岸桥动态调度的联合优化问题.建立了以最小化延迟完工任务量、偏离最佳靠泊位置和岸桥移动的惩罚费用为目标的整数规划模型,结果可得到船舶靠泊计划,以及具体的岸桥分派计划.通过算例验证了联合调度优化模型对提高集装箱码头作业效率和船公司客户满意度的有效性.     

全自动集装箱码头集中式锁站动态分配与管理方案

针对自动化集装箱码头锁站布置方式及分配策略,在分析解挂锁作业流程及工艺特点的基础上,提出一种集中式锁站动态布置方法,实现锁站与岸桥作业区的空间隔离;考虑前后缓冲区的设置,提出3级缓冲区管理策略,介绍缓冲区布局形式及相应功能;针对装船挂锁及卸船解锁的作业工艺流程,提出相应锁站动态分配策略,根据锁站及缓冲区作业状态将锁站动态分配给运输车辆。与现有锁站分配及管理方法相比,该策略能够均衡各锁站及缓冲区负载,提高自动化码头装卸船作业效率,为自动化集装箱码头锁站分配及管理提供参考。     

岸边集装箱起重机司机操作意图识别方法研究

以港口岸边集装箱起重机装卸操作过程为研究背景,基于隐马尔科夫模型（HMM）,建立双层HMM模型,运用修改后的Forward-Backward算法,计算操作层各个HMM模型的似然度,选择似然度最大的模型作为操作行为的识别结果,组成观察序列串后,送入意图层HMM模型集,进行桥吊司机操作意图的识别。最后,采用Matlab环境实现HMM模型,通过现场统计确定案例基础数据,验证了模型的有效性。结果表明,该模型可准确识别岸边集装箱起重机司机的操作意图,对于研究港口机械智能辅助驾驶系统具有一定的意义。     

现代煤炭港口卸车联合调度优化问题研究

现代煤炭港口由传统装卸服务向综合物流服务转型过程中,对港口整体调度的智能性与效率性要求提升到新高度,因此需要以系统论的观点解决煤炭港口的联合调度优化问题。针对影响卸车调度的关键问题,综合考虑车流集中到达、列车限制性调度等因素,以现代煤炭港口生产工艺流程为基础,重点研究现代煤炭港口卸车联合调度优化,构建以待车时间最短、作业时间最短且关联堆场作业动态的卸车联合调度优化模型(火车-翻车机-堆场联合调度优化模型),运用相应优化策略,分析优化模型,实现卸车调度各环节智能化的最优解决途径。     

Optimization of integrated scheduling of handling and storage operations at automated container terminals

Increasing demand for containerization compels container terminals to improve their performance. Uncoordinated scheduling of operations is one of the main factors accounting for poor performance at automated container terminals (ACTs). To increase land utilization efficiency and lower operational times, a new storage system called the split-platform automated storage/retrieval system (SP-AS/RS) has been introduced for temporary storage of containers. This paper describes a multi-objective mixed-integer programming (MIP) model that is based on a combination of multiple interacting sub-tasks. It is aimed at optimizing the integrated scheduling of handling and storage operations in ACTs. The MIP model objective function is to minimize delays in the loading/unloading tasks of the cranes and the travel time of vehicles and platforms in the SP-AS/RS. At the same time, a simulated annealing algorithm (SAA) that provides near-optimal solutions for the problem in a reasonable computation time is appraised. The results of this study show that the objective function of the MIP model is, on average, 58 % lower than that of the non-integrated scheduling method. On the other hand, the best objective function values obtained by the SAA indicate only a 3.7 % disadvantage in comparison with optimal values determined by the MIP model, demonstrating that the SAA is able to provide near-optimal solutions for the integrated scheduling of handling and storage operations.     

单箱轨距起重机自动化码头装卸工艺可行性分析

针对自动化集装箱码头堆场起重机大车作为主要工作机构导致能耗增加、效率降低等问题,研究了一种新型单箱轨距集装箱堆场起重机装卸工艺。基于Witness平台,分别建立了新工艺与经典工艺的集装箱码头仿真模型,通过计算和仿真试验对比分析了设备投资、能耗、年通过能力等技术指标。结果表明新工艺具有设备投资低、能耗低、装卸效率高等优势,对箱区间存在的作业干扰问题提出了相应的建议,为自动化集装箱码头的创新发展提供了新方向。     

港口物流企业联盟及其运营调度优化

港口物流企业联盟是近年来发展起来的一种新型的港口物流企业组织形式,对社会和企业有利。介绍了联盟实现方式、组织结构设计原则、运营调度及其优化研究现状,给出了港口物流企业联盟运营调度优化模型建立实例,根据实例的运算结果,证明了该港口物流企业联盟的运营调度优化模式是可行的,在港口物流企业联盟的调度过程中具有一定的实用性。     

大型船舶平面分段智能车间的物流系统

目前,车间级的物流系统调度问题研究主要通过信息采集和现场监控解决,并没有通过优化算法进行实际分析。本文主要研究大型船舶平面分段智能车间的工件、物流设备的调度问题。首先将平面分段中的不同工位进行重组,同时将天车和卡车进行并行处理。其次引入有阻塞的混合流水线车间调度模型,搭建大型船舶平面分段智能车间物流系统的数学模型。最终基于粒子群优化算法(PSO),计算部件加工时间最短的数值仿真。     

边装边卸流程的系统开发

结合宁波国际集装箱码头有限公司集装箱生产管理系统的运行实践,介绍边装边卸和同贝位边装边卸作业流程的设计和应用.采用这种新的作业模式,使集卡和岸桥都满载运行,大大提高了设备利用率和装卸效率.