文献综述-一种基于工作流引擎的集装箱堆场车载任务控制系统.docx

文献综述近几年来，随着全球一体化的进程不断深入，港口码头集装箱吞吐量与日俱增。因此，国家不断地加大对港口和物流企业建设的扶持力度。码头信息化建设、装卸设备现代化、环境保护、能源节约、科技人才培养等方面都取得了较大的进步。集装箱堆场作为服务于港口码头的重要集散枢纽，其生产作业的合理性对整个港口生产作业的效率又很大影响。目前，针对集装箱堆场的研究主要着眼于机械设备的调度以及堆场堆存计划的安排。在国内外集装箱堆场机械设备调度的研究中Guo1等人提出了一种新的集装箱码头堆场作业负载管理分级方案，利用时间分割算法和空间分割算法来安排部署场吊以处理堆场作业中不断变化的工作到达模式。该方法通过场吊平均等待时间而不是场吊作业量来平衡场吊作业量以及评估其负载均衡效果。Langevin2等人研究了在装卸作业中多桥吊调度问题，通过考虑不同桥吊之间的关系，桥吊的过转道，以及桥吊顺序作业等因素建立混合整数规划模型，并设计了遗传算法来进行求解，通过实际测试进行评估证明了该算法的有效性。Lee, D. H. 3等人研究了集装箱码头缓冲区内多桥吊系统装船作业调度问题。该问题中涉及多台桥吊同时为一台岸桥发箱时的桥吊作业平衡问题，集装箱在调度前可被存储在缓冲区知道岸桥需要装该箱为止。根据上述条件通过建立整数规划模型一求解该为题，该模型中再同一时间考虑了不同场吊的作业调度，最后通过不同的实例证明了该模型在此类问题上的有效性。Ng, W. C. 4等人针对集装箱堆场装卸作业时，集卡在场地内堵塞的现象，提出了一种最优序列算法，综合考虑集装进场堆场车道的时间，优化集卡进入堆场的次序，从而最大限度地减少场地内所有空集卡装箱作业的总时间。Petering, M. E. H. 5等人针对集装箱堆场在长期运行中岸桥的平均作业效率部分取决于后发堆场内场吊的实时调度所决定的这一现象，建立多目标，随机，实时的堆场作业仿真模型，证明了场吊应优先从箱区进行提箱作业，而并非进行进场落位任务，此外，场吊调度系统在考虑场地能集卡等待时间的同时还应该考虑正在进入堆场的集卡，以避免场内的拥堵现象。 目前针对集装堆场箱机械设备调度安排的研究主要采用两种方法，一时根据场地内生产作业不平衡的现象构建运筹学模型，并利用启发式算法求解以实现集装箱堆场生产作业的负载均衡，提高整个码头的作业效率。而是通过建立仿真模型，分析并找出堆场内生产作业所存在的瓶颈，并针对这一瓶颈加以改进。这两种方法前者侧重于计算后者侧重于分析，若能将两者结合使用能够更好研究对堆场机械设备的调度问题。在堆存计划安排的研究中Chen6等人以最小化计划期内分散集装箱在堆场混合堆放区重安排的时间为目标，通过大量实例证明了该模型和算法能够有效优化其重安排时间，并大大提高了堆场的作业效率。Jiang7等人提出了一种堆场作业自动化的算法，首先介绍了堆场内集装箱的划分原则，其次，定义集装箱对方的大体次序，建立动态模型，最后通过实例计算证明了该集装箱循环取箱的失效性。Yu8等人提出了一个系统性的方案来同时解决堆场堆存空间安排问题以及场吊调度问题，基于堆场混堆状态建立了混合整数规划模型，其中加入了与堆存空间以及场吊调度相关的约束，并通过实例证明了该模型的有效性。Jiang9等人研究了中转港繁忙时期的堆场堆存管理问题，在这种情况下必须要采取边装边卸的方式装船，文中指出通过采用双共享存储空间的方法以此来增加土地利用率的同时能够降低堆场的翻箱率，同时也能满足码头高负荷运作时降低堆场内的交通拥堵问题。最后通过实验证明了，该双共享存储空间的架构能够为堆场利用率较少的码头提供解决方案，同时保证最少的场吊安排。Sgouridis, S. P. 10等人针对集装箱码头生产作业日趋复杂这一现象，建立了着眼于进场集卡计划安排的仿真模型，分析其排队时间，利用率以及队列次序等因素，以简化码头中期计划的安排，并通过实例证明其案例中码头的堆场作业具有进一步改善的潜力。目前针对堆场堆存计划的研究主要着重于通过合理的堆存安排以提高装卸作业时的场内发箱效率。多数学者都根据实际问题通过建立相应的运筹学模型来求解堆存方案，在降低翻箱、捣箱的现象发生，提高船舶装卸效率的同时最大限度的提高场地利用率。在工作流引擎方面的研究卢欣荣、魏炳辉11在基于ECA规则的轻量级工作流引擎设计一文中通过构建ECA 规则，设计了轻量级工作流引擎的核心部分，提供了工作流最基本的功能，与核心的引擎规则、任务指派和权限分配组件共同构成工作流的引擎，采用该引擎大大提高了企业运作的灵活性和适应性。杜刚，江志斌，刁晓娣12等人研究了骨肉瘤术前化疗过程中的一些典型变异及应对措施，给出了骨肉瘤术前化疗流程的部分扩展ECA规则描述，设计了一个基于规则的工作流引擎，通过实例验证了该工作流引擎的自适应机制的可行性；张奇13基于着色Petri网建立工作流引擎模型描述了工作流引擎的结构和内部机制，并通过仿真和动态性质分析模拟引擎的行为，确保引擎设计的正确性；卓皓 14就高校科研管理系统中最为复杂的审批流程进行分析研究,结合先进的工作流引擎技术来进行具体的设计与实现,使得科研审批流程变得清晰。Manning, Colin15在讨论了工作流管理系统的建成，提出了构建工作流模型的改进混合法并概述了塞坦塔技术的先进工作流引擎。Bae, Joonsoo16等人提出了基于ECA规则的工作流模型定义方法，通过提出了块的概念，将处理流程分类为几个块。块作为最小单位代表在流程模型中的行为。运用算法将流程网络中的块转化为一个层次树模型。通过ACTA将每个块的行为模型化，从而为ECA规则的确定提供了理论依据。通过该方法使得工作流能够在没有用户干预的情况下自动执行。Grigori, D17基于合作交易协议（COO）和传统的工作流模型的组合，允许活动在执行过程中交换数据以及一些活动在开始之前提前预定义，使得关于过程模型的实际执行更灵活性。Cervantes18等人提出了一种软件产品线体系结构，应用程序由安装了一系列插件的通用软件库组成。在这种体系结构中，软件库嵌入一个轻量级的工作流引擎，引导应用程序的控制主要数据流。该结构消除了数据和控制的分散流问题。这种架构目前应用于Eclipse平台上建立的生物医学工程研究。Ferreira19等人针对开发工作流引擎中产生多余功能而导致返工的现象进行研究，通过将常见的工作流功能适当的设置对其进行抽象和重用，嵌入到工作流程中来解决上述问题。目前对于工作流引擎的研究大都围绕工作流模型定义方法展开，针对不同的目的设计出满足一定需求、具有一定性能的工作流引擎。但是关于工作流引擎在集装箱堆场运用的研究并不常见，对于工作流程多而复杂的堆场作业而言，在该领域针对工作流引擎的研究与运用具有一定的意义、前景和价值。参考文献1Guo X, Huang SY. Dynamic Space and Time Partitioning for Yard Crane Workload Management in Container TerminalsJ. Transport Sci 2012; 46(1): 134-48.2Chen L, Langevin A. Multiple yard cranes scheduling for loading operations in a container terminalJ. Eng Optimiz 2011; 43(11): 1205-21.3Lee DH, Cao Z, Chen JH, Cao JX. Load Scheduling of Multiple Yard Crane Systems in Container Terminal with Buffer AreasJ. Transp Res Record 2009; (2097): 70-7.4Ng WC, Mak KL. Sequencing of container pickup trucks in container yard blocksJ. Int J Ind Eng-Theory 2004; 11(1): 82-9.5Petering MEH, Wu Y, Li WK, Goh M, De Souza R. Development and simulation analysis of real-time yard crane control systems for seaport container transshipment terminalsJ. Or Spectrum 2009; 31(4): 801-35.6Duan G, Chen L, Chen Z-Z, Li Y-Z, He R-C. Model and algorithm for optimization of container storage allocation in mixed storage area of railway container yardJ. Tiedao Xuebao/Journal of the China Railway Society 2011; 33(7): 1-7.7Jiang N, Qian M, Qu H-T, Shi F. Model and algorithm of container yard operation plansJ. Tiedao Xuebao/Journal of the China Railway Society 2009; 31(5): 8-16.8Yu L, Lu Z, Xi L, Wang Z. Research on storage space allocation model of containers in container yard based on mixture storageC. 2009 IEEE 16th International Conference on Industrial Engineering and Engineering Management, IE and EM 2009, October 21, 2009 - October 23, 2009; 2009; Beijing, China: IEEE Computer Society; 2009. p. 1009-13.9Jiang X, Lee LH, Chew EP, Han Y, Tan KC. A container yard storage strategy for improving land utilization and operation efficiency in a transshipment hub portJ. European Journal of Operational Research 2012; 221(1): 64-73.10Sgouridis SP, Makris D, Angelides DC. Simulation analysis for midterm yard planning in container terminalJ. J Waterw Port C-Asce 2003; 129(4): 178-87.11卢欣荣, 魏炳辉. 基于ECA规则的轻量级工作流引擎设计J. 科技广场 2012; (03): 34-8.12杜刚, 江志斌, 刁晓娣, 孙元珏, 叶艳, 姚阳. 基于规则的临床路径适应性工作流引擎J. 上海交通大学学报 2009; (07): 1021-6.13张奇. 基于着色Petri网的工作流引擎研究D: 大连理工大学; 2011.14卓皓. 基于工作流引擎的科研审批流程的设计与实现J. 中国教育技术装备 2011; (33): 111-3.15Manning C. Evolutionary workflow systems advanced workflow engineC. Proceedings of the 1995 IS&Ts 4th Technical Symposium on Prepress, Proofing & Printing, October 8, 1995 - October 11, 1995; 1995; Chicago, IL, USA: Soc Imaging Sci Technol; 1995. p. 51-7.16Bae J, Bae H, Kang SH, Kim Y. Automatic control of workflow processes using ECA rulesJ. Ieee T Knowl Data En 2004; 16(8): 1010-23.17Grigori D, Skaf-Molli H, Charoy F. Adding flexibility in a cooperative workflow execution engineJ. High Performance Computing and Networking, Proceedings 20