大型集装箱港口装卸设备系统运作耦合协调模型研究

As an important part of the container supply chain, container port is becoming larger and larger. With the development of large container port handling equipment, the equipment's operation-coordination problem becomes bottlenecks that impede overall port operation efficiency. The project studies the coupling mechanism of handling equipment system operation systematically and aims at achieving multi-level optimization of the system based on the characteristics of the greatness of quantity, line and equipment at the large container ports. On the basis of the consideration of the dynamic allocation and scheduling of quay crane, the limited allocation and efficient scheduling of truck and yard crane, the project builds operation coordination model of quay crane-truck, truck-yard crane and yard crane-quay crane by applying multidisciplinary variable coupling design optimization. The project optimizes these coupling models in the overall system and builds large container port handling equipment system operation coupling-coordinative model, in order to obtain the optimal operation strategy for large container port handling equipment system. The results of this project will reveal the operative-coupling mechanism of large container port handling equipment system and give the optimal operation program of the equipment considering the overall efficiency. It plays an important theoretical and practical significance on achieving the efficient handling efficiency of large container ports and even automated container port.

集装箱港口作为集装箱供应链上的一个重要环节，正朝着大型化发展。随着港口装卸设备的先进性日益提高，设备的运作与协调管理逐渐成为阻碍整体港口装卸效率的主要瓶颈。 本项目针对大型集装箱港口装卸量多、作业面大、设备多、设备作业速度快等特点，将从系统论角度分析装卸设备系统运作耦合机理，通过对系统的多层优化，实现系统的分解与协调。 本项目在建立岸桥动态配置与调度模型、集卡和场桥的有限配置高效调度的协调模型基础上，将应用多学科耦合变量优化设计方法，建立岸桥与集卡、集卡与场桥、场桥与岸桥的运作耦合模型。本项目在整体系统级别里再将这些耦合模型进行协调优化，建立大型集装箱港口装卸设备系统运作耦合协调模型，以获得适用于该系统的最优运作策略。 本项目的研究成果将揭示大型集装箱港口装卸设备系统耦合机理，给出考虑整体效率的设备运作优化方案，对提升大型集装箱港口乃至自动化集装箱港口的整体运作效率起重要的理论和实践意义。

集装箱港口作为集装箱供应链上的一个重要环节，正朝着大型化发展。随着港口装卸设备的先进性日益提高，设备的运作与协调管理逐渐成为阻碍整体港口装卸效率的主要瓶颈。本项目针对大型集装箱港口装卸量多、作业面大、设备多、设备作业速度快等特点，将从系统论角度分析装卸设备系统运作耦合机理，通过对系统的多层优化，实现了系统的分解与协调。.本项目首先建立了岸桥的动态配置与调度模型、基于作业量均衡的岸桥贝位调度多目标数学模型，求得了岸桥配置与调度方案。之后建立了考虑装卸作业面的集卡配置与调度模型、集卡配置与调度耦合模型，求得了集卡的调度与分派方案。在此基础上建立了考虑作业面装卸的场桥调度预分配模型、基于滚动窗口策略的场桥调度模型、考虑不确定干扰因素的场桥调度模型、场桥配置与调度协调耦合模型，求得了场桥的调度与分派方案。.本项目主要研究的是设备之间的协调调度，因此在前面研究成果基础上研究了基于岸桥的集卡分派与配置耦合模型、考虑装卸顺序的岸桥与集卡动态调度模型、集卡池面向分组作业面装卸的岸桥集卡联合调度模型、集装箱码头装卸作业设备分层协调调度与配置模型、集装箱码头装卸作业设备集成协调调度模型、集装箱码头装卸作业设备的分层与集成协调调度比较、基于混合流水调度的集装箱码头混合装卸作业设备集成调度模型，并采用相关智能算法进行求解，获得了岸桥、集卡、场桥的相互协调耦合的调度配置方案。.最后建立了大型集装箱港口装卸设备系统装卸协调仿真平台，将以上得到的调度与配置方案进行仿真模拟与验证。本项目的研究成果将揭示大型集装箱港口装卸设备系统耦合机理，给出考虑整体效率的设备运作优化方案，对提升大型集装箱港口乃至自动化集装箱港口的整体运作效率起重要的理论和实践意义。