本算法适用于自动化集装箱码头中一批进口集装箱在某箱区中的箱位分配问题。如图1所示,码头堆场的箱区与水边成垂直排布,堆场箱区的放箱、取箱、翻箱操作均由自动堆垛机(ASC)来完成。自动穿梭车(AGV)负责码头内部集装箱的移动。AGV与箱区的交界点在箱区两侧。
进口集装箱未来取箱时间具有不确定性,因此进口集装箱的箱位分配将直接影响未来取箱作业的翻箱时间。在一批进口集装箱到达自动化集装箱码头时,算法可快速输出箱区中的各个贝位分配的进口集装箱数量,从而最大化箱区的未来取箱效率(即最小化未来外集卡取箱的平均等待时间)并最小化当前放箱作业的时间。本问题为双目标优化问题:最小化到港进口集装箱的放箱作业时间,以及最小化未来取箱作业的时间。
主要约束条件有:① 箱区各贝位容量约束; ② AGV运行时间约束。
算法将嵌入仿真模块来对未来取箱作业中涉及到的翻箱次数进行估计。
图1. 集装箱码头俯视图
堆场是集装箱码头重要的资源,堆场内的集装箱箱位分配决定了堆场的利用率。集装箱码头主要处理和存储三类集装箱:进口集装箱、出口集装箱和中转集装箱。集装箱在堆场中进行临时堆放。由于目标集装箱可能被其他集装箱压住,在未来取箱作业时大多会涉及翻箱操作。
由于其未来取箱时间等具有不确定性,进口集装箱的箱位分配问题相较于出口集装箱的箱位分配问题需要考虑更多不确定因素。本算法主要针对自动化集装箱码头内进口集装箱箱位分配问题。
1.算法输入
本算法的输入为:到达码头的一批进口集装箱的数量、目标箱区的三维参数(贝数、行数、层数)、箱区的最大层高限制、箱区各贝位的初始箱量、岸边到目标箱区的距离、AGV的行驶速度、ASC的单位翻箱时间、ASC的水平移动速度。
2.算法输出
本算法的输出为:目标箱区中各贝位分配的进口集装箱数量。
3.算法优点
① 针对未来取箱时间的不确定性,算法嵌入仿真模块,可进行未来翻箱次数的估计;
② 算法可以快速迭代,小规模问题可求出精确解,大规模问题可快速求出满意解;
③ 嵌入仿真的启发式算法优化效果显著,能够节约可观的操作时间提高工作效率,此外还能够模拟箱区多周期的箱位分配过程,为码头经营者提供长期的决策参考。
4.算法拓展
① 本算法可以拓展到传统集装箱码头进口箱箱位分配;
② 本算法可以拓展到多到港船舶进口箱箱位分配;
③ 本算法可以拓展到多箱区进口箱箱位分配;
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