不確定環境下貨櫃碼頭堆存和翻箱自適應智慧型決策

《不確定環境下貨櫃碼頭堆存和翻箱自適應智慧型決策》是依託武漢理工大學，由張艷偉擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：不確定環境下貨櫃碼頭堆存和翻箱自適應智慧型決策
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：張艷偉
• 依託單位：武漢理工大學

項目摘要

貨櫃堆場涉及裝船、卸船、集港、提箱等作業環節，幾乎和碼頭內所有的操作均有關聯，是貨櫃碼頭的關鍵資源。目前，關於貨櫃堆存和翻箱等堆場空間資源分配和再分配問題的研究，尚缺乏對不確定性因素的合理考慮和有效處理，存在方案自適應能力和抗擾動能力差，較少兼顧碼頭系統整體性能等不足。本項目以岸邊配備常規岸橋和新型雙40英尺岸橋、堆場配備場橋的混合裝卸系統為研究對象，運用不確定性決策理論、複雜系統仿真最佳化方法、大規模組合最佳化問題求解技術和信息融合技術，從堆存計畫、貨櫃到場箱位動態分配、翻箱和箱位再分配等三個層面，對堆場空間資源分配模型的描述方法、有效性和抗擾動能力進行研究；對翻箱模型求解算法設計、空間資源分配系統化仿真最佳化和評估模型的構建、仿真結果的可靠性及模型的重用性進行研究；開發堆場空間資源智慧型分配決策系統，並對系統和現有碼頭營運信息系統間的接口問題進行研究，具有重要的理論和現實意義。

結題摘要

堆場是貨櫃碼頭的關鍵資源和緩衝區，起著有效銜接貨櫃船舶和其他集疏運工具間作業轉換的重要作用，幾乎和碼頭內所有的操作均有關聯，是貨櫃碼頭作業組織的重點和難點。雖然國內外對貨櫃碼頭生產管理進行了一定程度的研究，並出現了用於生產實際的管理信息系統，但由於船舶到達時間、外集卡到港規律、港內交通實況、機械設備實際作業效率、預到港出口箱信息等的不確定性，目前為止，出口箱集港計畫、堆場作業翻箱等堆場核心業務仍由人工決策，尚未實現最佳化和智慧型化。為此，對貨櫃碼頭關鍵業務及堆場核心業務進行深入和細緻的研究勢在必行。項目綜合考慮了大型現代化貨櫃碼頭生產實際和發展趨勢，以岸邊配備常規岸橋、新型雙40 英尺岸橋，堆場配備場橋的裝卸系統為研究對象，通過複雜問題啟發信息挖掘、系統仿真最佳化方法、大規模組合最佳化問題求解技術和信息融合技術，從堆存計畫、貨櫃到場箱位動態分配、翻箱和箱位再分配等三個層面，針對堆場空間資源分配問題開展了理論研究、技術開發和試驗平台研製。構建了雙40英尺岸橋和常規岸橋作業系統集港計畫數學模型；設計了適合不同堆場密度的集港箱多級分類堆存體系；針對雙40英尺岸橋作業系統的集港箱箱位動態分配，提出了2區段並行互補集箱及區段內2子區段互補集箱方法，建立了適合雙40英尺岸橋作業的集港箱箱位分配模型；針對常規岸橋作業系統中集港箱重壓輕堆存策略，構建了箱位動態分配數學模型；提出了裝船前堆場倍位內預翻箱和裝船時堆場發箱翻箱的方法，針對翻箱決策的大規模組合特性，設計了翻箱貨櫃的箱位再分配規則和啟發式算法，開發了貨櫃碼頭堆場翻箱智慧型決策支持系統；構建了事件驅動的面向新技術的貨櫃碼頭生產系統二維模組化仿真模型，實現了仿真模型的快速重構，有效解決了集港計畫決策、到場箱箱位動態分配等系統問題的數學模型求解和決策；提出了一種將二維仿真成果快速轉化為虛擬現實的方法，研製了貨櫃港口全真仿真試驗平台，通過開展港口全真模擬和貨櫃碼頭運營試驗，驗證了理論研究成果的有效性、仿真結果的可靠性和仿真模型的可重構性。研究成果對實現貨櫃碼頭關鍵、複雜業務的自動化智慧型決策，促進雙40英尺岸橋的套用和推廣具有一定的實用價值和理論意義。堆場翻箱智慧型決策支持系統和通用港口全真試驗平台具有良好的套用前景，對於提升港口物流能力和服務水平具有重要價值。