高能效模式下的集装箱码头核心资源分配研究

由于集装箱港口的生产过程既是产生价值的主要活动，也是造成能源消耗和环境污染的主要活动，因此有必要研究在资源约束和环境约束下的集装箱港口生产过程优化问题。本项目以集装箱港口的核心资源（泊位、岸桥、堆场、场桥，集卡）为研究对象，运用知识工程的理论和方法，构建高能效模式下的集装箱港口资源分配的理论体系和系统框架。在此基础上，采用协同进化理论和复杂系统仿真优化方法，构建集装箱港口核心资源协同分配模型和算法，以此调节各核心资源分配的耦合关系，进而平衡港口效率与能耗的关系。最后构建相应的集装箱港口核心资源协同分配系统，以验证相关理论模型的有效性和鲁棒性。本项目的立项和实施对提升我国集装箱港口在高能效模式下的生产营运水平兼具理论研究和实际应用的价值。

本项目以集装箱码头为研究对象，以核心资源和能效因素为约束条件，以信息化和智能化技术为手段，提出“高能效模式下的集装箱码头核心资源分配研究 ”，以最终达到满足效率情况下能耗最小的目标。本项目的主要研究内容如下：.1. 对集装箱码头高能效营运以及核心资源调度这两个关键问题进行了阐述和分析。.2. 对泊位与岸桥调度进行了问题分析，提出了一种基于滚动周期法和目标规划模型的泊位与岸桥联合调度模型。该模型的目标是最小化实际靠泊位置与预期靠泊位置的偏移、总罚金和岸桥能耗。接着，采用一种结合了启发式规则和并行遗传算法的混合算法求解了该泊位和岸桥联合调度问题。.3. 对堆场调度进行了问题分析，提出了从集装箱码头箱区调度和倍位调度两个个层面，多阶段建模的堆场调度优化模型。接着采用并行混合遗传算法求解模型，该算法采用启发式规则来产生可行解范围，再利用并行遗传算法对可行解进行评价和遗传操作，从而获得最优解。.4. 对场桥调度进行了问题分析，提出了基于动态滚动决策的场桥调度策略，建立了整数规划模型，目标是最小化箱区任务完成的延迟时间和场桥转场距离，并设计了动态滚动的运行规则。然后，基于场桥调度问题的计算规模性，设计一种结合仿真的启发式算法来进行初始解的计算。其中仿真模型用于执行动态滚动策略，并进行计算方案的评估。进而，采用遗传算法来优化初始解。.5. 在集装箱码头核心资源高能效调度体系架构、模型和算法的基础上，构建了调度原型系统，在该系统嵌入相应的模型和求解算法，同时在系统中集成仿真评估模块，并提出了相应的评估指标。