多级装卸搬运的空间干涉问题与调度策略研究

在码头和仓库等物流存储系统中的多级装卸搬运过程中，机器通过移动进行作业，工件是具有空间位置变换要求的服务，相对于车间调度问题具有新的复杂性。而机器之间的碰撞和拥塞等空间干涉现象带来作业的安全问题和效率问题，影响机器的服务时间和调整时间，使物流过程具有不确定性，容易失控。本项目从物流装卸搬运作业移动机器调度的空间干涉这一全新视角，重点研究移动机器之间的安全距离、机器移动路径上的安全流量、以及它们对服务时间和调整时间的影响等问题，建立模型，研究时间、空间、任务和机器四个维度的分解调度策略，设计分层和多子系统并行的协同进化算法，并研究在大规模集装箱码头装多级卸搬运作业中的应用。本研究通过引入移动机器和空间干涉扩展了经典车间调度理论，通过考虑安全距离和安全流量深化了对物料装卸搬运过程的研究，融合多维分解和协同计算丰富了调度策略和计算方法，并将为物流存储系统中交通调度与控制的研究提供新的视角和思路。

在国家自然科学基金青年基金项目（71101088）资助下，申请人依据申请时设定的研究目标、研究内容和研究计划，取得以下的预期成果：建立物流存储系统中空间干涉约束下装卸搬运调度模型的一般形式；设计装卸搬运调度模型的分层、分解和协调等策略，并以此为依据，设计协同进化算法；针对港口等实际背景，确定调度模型、策略和算法的变形与修正结果；根据研究成果设计相应的应用软件，申请至少1项软件著作权；将科研成果在学术会议上进行至少2次交流，在SCI/SCIE/SSCI期刊上发表论文2篇，在该项目研究内容上发表15篇学术论文。.根据项目目前进展，对照以上预期成果，已经就物流作业空间干涉开展了较多研究，申报了多项相关专利和软件著作权，申请人为第一作者或通信做作者已经出版了超过50篇学术期刊论文，其中已经出版的SCI/SSCI期刊论文12篇，其中在TRB发表两篇，所研究成果在国内和国际同行中进行过多次交流。在此基础上，通过延伸和深化相关研究内容，在港航和物流运作优化领域，申报并成功获得教育部博士点基金、博士后基金一等资助和特别资助，并有幸再次得到国家自然基金面向基金的资助。以集装箱港口物流和汽车物流为背景，作为主要贡献人，成功获得上海市科技进步三等奖；同时，以国际物流为背景，获得了上海市决策咨询二等奖一项。这些成果虽然等级不高，但是为拉近学术研究与企业实践的距离创造了机会。在这个过程中，研究方向从一般的物流系统运作优化延伸到了直接以自动化集装箱码头为背景的研究。新的课题考虑作业系统的时空同步问题，这是考虑“空间干涉”的物流作业系统优化研究的一个较为直接的拓展。.并且在项目研究期间，对上海港、宁波港、青岛港等国内大港和欧洲多个港口进行实地考查和学习，进一步挖掘港航与物流管理中的科学问题和应用问题，结合应急管理、安全管理、行为管理等探索新的研究课题和应用。目前，在这些方面已经有将近十余篇学术论文在审，并积极培养研究生作为后备研究力量。在未来的数年内，在国家自然基金项目的资助下，将能够在港航和物流管理方面取得新的进展。.在项目期间曾指导大学生获得全国物流设计大赛一等奖，全国大学生数学建模一等奖，全国研究生数学建模一等奖，等大量奖项和科研创新项目。以物流专业教学为主题，作为负责人获得了上海市教学成果二等奖。.感谢国家自然基金的资助，以及由此带来的自由探索与创新。