集装箱港口多阶物流系统作业成本控制研究

In this project, the container terminal loading and unloading activity system is divided into two subsystems: the seaside resources distribution system and integration yard truck and RTG subsystem. The optimization of the seaside resources distribution is classified as multi-stage hierarchical control system. After the hierarchical system being analyzed its structure, the mixed integer programming models for Berth plan and QC scheduling are established separately. This project makes practical use of the branch and bound algorithm and tree-search algorithm to get the resolution and makes research on the coordination of upper and lower level and that of the same level on the distribution of two-machine resources. For the yard truck and RTG dispatching subsystem, this project applies research on resource distribution of two machines and the business constraint, sets up the integer programming model, gets to the resolution by improving Discrete Particle Swarm algorithm and Composite Dispatching Rules, analyzes the mutual impacts of Yard truck and RTG, establishes coupling model and integrates the RTG dispatching and truck dispatching. The time-driven loading and unloading operation cost control model is built based on multi-stage logistics model to reveal the situation and problems of the facility resources distribution and dispatching of container terminal.

本项目将集装箱港口装卸作业系统划分为两个子系统：海侧集成资源配置子系统和集卡-轮胎吊集成调度子系统。对于集装箱港口海侧集成资源配置优化问题，根据问题本身的性质，将其归类为多阶控制系统，利用相关理论分析这个递阶系统的结构。在将这一系统分解后，分别建立泊位计划和桥吊配置及桥吊调度问题的混合整数规划模型；分别利用分支定界和树搜索算法进行求解，同时研究海侧资源配置的上下层协调和同层协调机制。对于集卡-轮胎吊调度子系统，本项目研究这两种机械的资源配置和调度中涉及的业务约束,建立了整数规划数学模型，利用改进离散粒子群算法和复合调度规则进行求解，并利用达到时间分布式反馈控制方法，建立了耦合模型,整合轮胎吊调度和集卡调度问题。进一步本项目利用多阶港口物流系统为基础建立时间驱动的集装箱港口装卸作业成本控制体系模型，揭示当前集装箱港口装卸设备资源配置和调度现状及存在的问题，并提出改进的方案。

本项目将集装箱港口装卸作业系统划分为两个子系统：海侧集成资源配置子系统和集卡-轮胎吊集成调度子系统。对于系统进行详细分析后，建立岸桥-堆场均衡调度问题的混合整数规划模型；对于集卡-轮胎吊调度子系统，本项目研究这两种机械的资源配置和调度中涉及的业务约束，建立了整数规划数学模型，利用改进离散粒子群算法和复合调度规则进行求解，并利用达到时间分布式反馈控制方法，建立了耦合模型,整合轮胎吊调度和集卡调度问题。进一步本项目利用多阶港口物流系统为基础建立时间驱动的集装箱港口装卸作业成本控制体系模型，揭示当前集装箱港口装卸设备资源配置和调度现状及存在的问题，并提出改进的方案。另一方面针对与日俱增的节能减排的需求，针对传统码头堆场进行自动化改造，深入研究了堆场机械“油改电”改造工程策略选择，通过优化对场桥的调度、配置及改造等决策，在满足客户服务要求的同时，控制好作业成本，满足排放要求，从而实现集装箱港口企业在提高客户服务、成本控制和环境保护三方面的战略目标。本项目的实际应用，可以极大提高集装箱港口装卸作业的效率和质量，有助于集装箱码头装卸作业实现收益最大化，推动传统港口实现自动化、智能化的生产作业，实现节能减排，提高客户满意度，从而提升港口竞争力。