《某集装箱港口连续泊位与岸桥联合分配优化的算案例分析3600字（论文）》

某集装箱港口连续泊位与岸桥联合分配优化的算案例分析目录TOC\o"1-2"\h\u29137某集装箱港口连续泊位与岸桥联合分配优化的算案例分析 1274531.1某国际集装箱港口情况介绍 118701.2某国际集装箱港口连续泊位与岸桥联合分配优化分析 351301.2.1服务软优先级划分 374821.3.2结果分析 41.1某国际集装箱港口情况介绍某国际集装箱港口位于中国长江与海岸的“黄金”位置，2020年标箱吞吐量达到上千万标箱，港口规模中等，集装箱货物量也在日益增长。该港口与世界各国家的航线进行连接，是中国沿海的主要枢纽港。根据相关资料显示该港口的海岸线长度1400米，泊位水深均大于15米，安全距离50米，配备岸桥数12台。其局部分布示意图如图1.1所示。图1.1集装箱港口局部分布示意图（1-泊位；2-码头前沿；3-岸桥；4-堆场；5-场桥；6-集卡；7-货运站；8-控制室；9-闸口；10-办公大楼；11-维修车间；12-集装箱清洗站）通过对某国际集装箱港口连续泊位与岸桥联合分配数据进行收集和处理，得知某国际集装箱港口岸桥最大数量为4台，速度为每小时40箱。本文单位时间为60分钟，船舶到港后等待靠泊的单位时间成本为150元，船舶推迟离港的单位时间成本为200元，单个岸桥的单位时间装卸成本为100元。该港口连续泊位与岸桥联合分配是按照预计到港时间确定的优先级进行分配的，严格依据优先级顺序进港靠泊。本文以某国际集装箱港口2020年10月5日00：00为时间起点，2020年10月10日00：00为终点的时间段为例进行调查研究，对该时间段进出港口的船舶靠泊时间与成本情况进行数据收集，具体如下表1.1所示。表1.1船舶靠泊时间与成本汇总表船舶编号船舶预计进港与起点时间间隔（分钟）船舶实际进港与起点时间间隔（分钟）实际离港与起点时间间隔（分钟）等待靠泊时间间隔（分钟）等待靠泊成本（元）总在港时间（分钟）总在港成本（元）112522482318312303075701951228354387100373552888056502777337922007320912153037.512029068457829106365270267553455183175122912293421002192730768961956318610602650123067687249043388964184846204626277818739261748761878469522591225694694691845001376688010109546212832535313382.5737038038113454019925436749185523535421121771776380046115371326526533650031001033314178928953875110627659806050152974528468842310577516001114716370142114811510127560042841733004896669615963990180013017合计280347008543837245487由表1.1中可以看出某国际集装箱港口2020年10月5日00：00为时间起点，2020年10月10日00：00为终点的时间段有17艘船舶需要进港，该港口严格按照船舶实际到港顺序进行进港作业，即常规的硬优先级约束。因此船舶编号为5、9、12、13的船舶由于到达港口时间较早，所以等待靠泊时间间隔为0分钟，其他船舶均有等待停泊时间。该时间段的所有船舶总在港时间为43837分钟，总在港成本为245487元。目前，该国际集装箱港口岸桥分配中给所有船舶安排2或3个岸桥，缺少科学方法来进行管理，容易出现较多纠纷和不公平，岸桥资源不能高效利用，等待靠泊时间较长，增加了作业成本和船舶在港时间，最终影响到船舶及港口的效率，不利于港口未来的发展。1.2某国际集装箱港口连续泊位与岸桥联合分配优化分析针对某国际集装箱港口连续泊位与岸桥联合分配中存在的问题，本文通过综合考虑服务软优先级来对某国际集装箱港口连续泊位与岸桥联合分配进行优化改进，具体如下所示。1.2.1服务软优先级划分通过对某国际集装箱港口2020年10月5日00：00到2020年10月10日00：00时间段内不同船舶货物卸载量进行收集，并根据船舶货物装卸量，计算出服务软优先级系数λi表1.2服务优先级划分情况表船舶编号船舶货物装卸量（箱）船舶货物占总装卸量百分比（%）服务软优先级系数λ16010.890.0092870312.840.128324043.550.035451027.530.075515532.290.023610001.480.0157870212.840.128828024.130.041927524.060.04110908713.410540.125128021.180.0121347026.940.0691432021.610.0561528524.210.0421612011.770.0181732044.730.047由表1.2可以看出，编号为10、2、7、11的船舶服务优先级系数较高，在0.10-0.14之间，分别为0.134、0.128、0.128、0.125，应该对这些船舶优先安排进港装卸。其他编号的船舶服务软优先级系数在0.00-0.10之间，其中船舶服务软优先级系数最小的为编号为1的船舶，只有0.009。1.3.2结果分析根据本文建立的构建以最小化船舶在港时间和最小化船舶服务成本的双目标模型，将表中相关数据输入MatlabR2017a软件中进行求解。设定种群规模NP=100，变异概率取值0.1，交叉概率取值0.8，最大迭代次数为100。通过100次迭代后，目标函数适应度曲线图如图1.2所示，可以看出算法在迭代70代以后趋于平稳，搜索能力较强，鲁棒性较高。图1.2目标函数适应度曲线图通过MATLAB软件可以计算出对某国际集装箱港口2020年10月5日00：00到2020年10月10日00：00时间段17艘船舶综合考虑服务软优先级的连续泊位与岸桥分配结果，泊位分配情况见表1.3所示。表1.3泊位分配情况表船舶顺序船舶实际进港与起点时间间隔（分钟）船舶在港口工作时间（分钟）船舶实际离港与起点时间间隔（分钟）船头位置（m）船尾位置（m）船长（m）12182300.52482.51189135016128354351.55186.536457921531472901.52373.591111412304133217253057802101721552043776.52819.5911115824761962750271218178160724904351684111501385235816321401303320333012795791376195541287246101094543.54652.5621869248113454250.54591.558076118112977300.751277.751200134714713107623513427330577247142850980383022172150153157142645838501068218164081600.54681.510232021817467316026275582760228将表1.3的数据通过MATLAB软件计算可以得到最终的船舶泊位安排和最终岸桥分配情况，最终泊位分配图中纵轴代表岸线长度，横轴代表时间。图中长方形代表一艘船舶，宽度为船长，长度为处理时间，长方形最左侧线代表船舶实际进港与起点时间间隔，长方形最右侧线代表船舶实际离港与起点时间间隔，长方形左下角的位置代表泊位位置，长方形中心的数字代表船舶编号，括号内的数字代表分配的岸桥数量。最终结果显示某国际集装箱港口2020年10月5日00：00到2020年10月10日00：00时间段17艘船舶泊位和岸桥分配情况如图1.3、表1.4所示。图1.3最终泊位分配图以编号为1的船舶最终泊位分配位置为例，长方形中的船舶编号为1，分配的岸桥数量为2台。船头位置为1189m，船尾位置为1350m，船长为161m。长方形最左侧线代表船舶实际进港与起点时间间隔2182分钟，长方形最右侧线代表船舶实际离港与起点时间间隔2482.5分钟，装卸工作时间为300.5分钟，因此进港与离港时间在2000-3000分钟之间。表1.4最终岸桥分配表船舶编号分配岸桥数量122433435363748393104114123133143153163173最终结果显示某国际集装箱港口2020年10月5日00：00到2020年10月10日00：00时间段17艘船舶岸桥分配情况为编号为1的船舶分配2个岸桥，编号为10、2、7、11的船舶分别分配4个岸桥，其他编号的船舶分别分配3个岸桥。通过以上优化分析，可以得到优化后船舶靠泊时间与成本情况，具体如表1.5所示。表1.5优化后船舶靠泊时间与成本汇总表船舶编号船舶预计进港与起点时间间隔（分钟）船舶实际进港与起点时间间隔（分钟）实际离港与起点时间间隔（分钟）等待靠泊时间间隔（分钟）等待靠泊成本（元）总在港时间总在港成本1125221822482.59302325300.5742828358355186.5004351.513515379214722373.56801700901.51147945781332305775418851725109315122920432819.58142035776.5112196896196227121066266575012468724902990684150012504351114268739163230338932232.514011688494695791955110275137612108101091094652.5004543.515435113453454591.5004250.512505121779771277.758002000300.75717213265107634278112027.52351143221417892850383010612652.59801435515297431574583183457.514261295016370140814681.5380950600.57220173300467327513733432.5160211359总计1072526812.531987.25202776由表1.5所示可以看出编号为10、2、7、11的船舶由于货物装卸量较大，因此船舶服务软优先级系数较高，因此本应该将其全部优先进行安排，即让其船舶实际进港与起点时间间隔与船舶预计进港与起点时间间隔相等，从而防止出现等待停泊时间，但是由于服务软优先级的原则，为使得计划期内所有船舶的在港总时间和总成本最小化，在优化后软优先级系数较高的编号为7的船舶排在了软优先级系数较小的船舶的后面进港作业，其在到港后等待500min后才被安排进行装卸。同时可以看出，编号为10、2、7、11的船舶岸桥分配数量最大为4个，可以满足货物装卸量的需要。其他编号的船舶按照服务软优先级系数和到港时间进行安排。在基于服务软优先级的方案下，该国际集装箱港口2020年10月5日00：00到2020年10月10日00：00时间段17艘船舶总在港时间为31987.25分钟，总在港成本202776元。对该国际集装箱港口考虑服务软优先级的连续泊位与岸桥联合分配所得结果与硬优先级分配所得结果（参见表1.1）进行对比分析，具体参见下表1.6所示。表1.6软硬优先级对比分析表对比内容优化前优化后减少量船舶等待靠泊总时间（分钟）280341072517309船舶等待靠泊总成本（元）7008526812.543272.5船舶总在港时间（分钟）4383731487.2512349.75船舶总在港成本（元）24548720277642711由上表可以看出，与硬优先级约束相比而言，软优先级条件下的连续泊位与岸桥联合分配中所有船舶的船舶等待靠泊总时间减少17309分钟，船舶等待靠泊总成本减少43272.5元，船舶总在港时间减少12349.75分钟，船舶总在港成本减