集装箱港口运作优化研究概述

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近些年来,在全球集装箱吞吐量十大港口的排行榜中,我国牢牢占据了半壁江山。同样,以containerterminal为关键字在webofscience中搜索近五年的论文可以得知,中国在集装箱港口方向的研究已然是第一梯队的代表。

集装箱码头简介·

装箱码头主要由岸桥、集卡、场桥、箱区、道口几部分组成。

传统码头与自动化码头的最大不同点除了自动化机械设备之外,还在于码头堆场的布局不同,传统码头的堆场平行于海岸线,而自动化码头的堆场则垂直于海岸线,垂直于海岸线的布局不但可以增加堆场的集装箱容纳能力,还更有利于自动化码头人机分离的设计理念,目前全世界最大的自动化码头——洋山深水港四期自动化码头就是采用了该堆场模式。

桥吊机械·

作为集装箱码头中当之无愧最重要的设备——岸桥,在港口中有着举足轻重的地位,关系到港口的作业能力,岸桥的分类有很多种,根据小车的数量划分可以分为,单小车岸桥,双小车岸桥以及未来可能出现的三小车岸桥。

水平运输机械·

港口水平运输机械从自动化角度可以分为AGV与集卡,带有自动起升功能的AGV也被称为ALV。

桥机械·

常见的场桥机械主要为轮胎式集装箱龙门起重机(轮胎吊RTG);轨道式集装箱龙门起重机(轨道吊RMG)。除了RTG与RMG,跨运车与正面吊也是集装箱港口常见的水平运输及堆场机械。

集装箱码头运作是一个复杂的系统工程,集装箱码头的作业需要不同资源的协同配合才能顺利完成,各设备与人员之间的互相配合才可以最大化提升码头的作业效率。

衡量码头效率的最重要的指标就是船舶的在港时间。而缩短码头在港时间、提升码头作业效率的主要途径为如下两种:

1.加大固定资产投入:如新建码头泊位、扩大堆场区域面积、购置作业设备。

2.合理组织码头生产:通过运筹优化的手段,在现有规模及设备下,采取合理的资源优化配置与调度。

研究问题的分类·

上图从时间与空间两个不同的维度展示了港口运作优化中的常见问题,空间轴代表港口运作优化问题在码头中的发生位置,时间轴则代表了港口运作优化问题所处的不同决策层。

港口优化中的诸多问题,彼此相对独立有着明确的问题边界,同时又可以将问题进行集成,统筹协同考虑。

列举了近年来的一些集装箱港口优化的文献,可以看出研究的问题基本覆盖了港口的方方面面,港口优化问题从研究方法上可以分为精确算法、启发式算法以及仿真优化三类。

研究现状小结

特点与趋势

问题定义:从单一优化向集成优化发展。

问题建模:在优化过程中逐渐考虑了多种因素;在模型参数上逐渐考虑了不确定因素。

问题求解:大部分研究主要采用启发式算法、元启发式算法以及仿真方法。

存在的问题

问题定义的集成度还不足。

问题建模中考虑的因素尚不全面。

问题求解的精确度和效率还有待提高。

解决问题的办法·

潜在的研究方向·

港口中的问题虽然已经被广泛的研究,但是依然可以从以下三个角度去找到新的问题切入点。

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