[发明专利]一种钢铁产品船运集配方法

权利要求书

1.一种钢铁产品船运集配方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：采集钢铁产品船运集配初始信息；

船运集配初始信息包括待集配产品数据和可用船批数据；待集配产品数据包括：产品的材料号、产品的合同号、产品的准发单据号、产品的到港站、产品的库区、产品的库位、产品的重量、产品的交货期和产品的合同状态；可用船批数据包括：可供使用的船舶的船批号、船名、船舶类型和船舶的载重；

步骤2：根据空载船舶到港顺序及可用船批数据，按照先进先出的原则，选定发货船舶；

步骤3：为选定的发货船舶分配一个或多个到港站；

步骤4：根据待集配产品数据及所述的已分配的到港站确定备发货产品；

步骤5：根据待集配产品数据和可用船批数据，建立预发货产品的优化目标函数及其工艺约束条件，从备发货产品中确定出预发货产品，得到初始预发货产品集配方案并对该方案优化调整，得到优化预发货产品集配方案；

步骤5-1：建立预发货产品的优化目标函数，该函数的优化目标包括：最小化船舶未满载重量、最大化预发货产品中的直装产品重量、最小化船舶停靠的到港站个数、最小化预发货产品中的场装产品出库倒垛次数和最小化拆分合同次数；

设M为备发货产品集合；N为备发货产品的到港站集合；K为备发货产品的合同集合；L为所有直装准发单据集合；M_l为准发单据号为l的产品集合；以变量x_i的取值表示产品ii∈M是否被确定为预发货产品，当x_i取值为1时，产品i被确定为预发货产品；当x_i取值为0时，产品i不是预发货产品；

所述优化目标如下：

1)最小化船舶未满载重量

Minλ1(W-Σi∈Mwixi)---(1)]]>

其中，w_i为产品i的净重，顿；W为已选定船舶的额定载重，顿；λ₁为最小化船舶未满载重量在优化目标中的权重；

2)最大化预发货产品中的直装产品重量

Maxλ2Σi∈Mwi(1-bi)xi---(2)]]>

其中，参数b_i为0或1，当b_i＝0时，表示产品i位于生产末端库，当b_i＝1时，表示产品i位于码头堆场；λ₂为最大化预发货产品中的直装产品重量在优化目标中的权重；

3)最小化船舶停靠的到港站个数

Minλ3Σj∈N(min{Σi∈Maijxi,1})---(3)]]>

其中，参数a_ij为0或1，当a_ij＝1时，表示产品i的到港站是到港站j，当a_ij＝0时表示产品i的到港站不是到港站j；λ₃为最小化船舶停靠的到港站个数在优化目标中的权重；

4)最小化预发货产品中的场装产品出库倒垛次数

Minλ4Σi∈MΣi′∈Mcii′(1-bi′xi′)bixi---(4)]]>

其中，参数c_ii′为0或1，当c_ii′＝1时，表示堆场中产品i′位于产品i上方，当c_ii′＝0时，表示堆场中产品i′不位于产品i上方；λ₄为最小化预发货产品中的场装产品出库倒垛次数在优化目标中的权重；

5)最小化拆分合同次数

Minλ5Σk∈Kmin{(Σi∈Mdikxi)(Σi∈Mdik(1-xi)),1}---(5)]]>

其中，参数d_ik为0或1，当d_ik＝1时表示产品i属于合同k，当d_ik＝0时表示产品i不属于合同k；λ₅为最小化拆分合同次数在优化目标中的权重；

6)最大化预发货产品交货期优先级

Maxλ6Σi∈Msi1xi---(6)]]>

其中，为产品i的交货期优先级；λ₆为所述的目标最大化预发货产品交货期优先级在优化目标中的权重；

7)最大化预发货产品合同状态优先级

Maxλ7Σi∈Msi2xi---(7)]]>

其中为产品i的合同状态优先级；λ₇为最大化预发货产品合同状态优先级在预发货产品的优化目标中的权重；

所述预发货产品的优化目标函数Z为：

Z=Min(λ1(W-Σi∈Mwixi)-λ2Σi∈Mwi(1-bi)xi+λ3Σj∈N(min{Σi∈Maijxi,1})+λ4Σi∈MΣi′∈Mcii′(1-bi′xi′)bixi+λ5Σk∈Kmin{(Σi∈Mdikxi)(Σi∈Mdik(1-xi)),1}-λ6Σi∈Msi1xi-λ7Σi∈Msi2xi))---(8)]]>

步骤5-2：建立预发货产品优化目标函数的工艺约束条件；

1)预发货产品的总重量不超过船舶额定载重：

Σi∈Mwixi≤W---(9)]]>

2)同一准发单据的直装产品必须同时集配：

xiΣi′∈Mli′≠i(1-xi′)=0,i∈Mi,l∈L---(10)]]>

(1-xi)(Σi′∈Mli′≠ixi′)=0,i∈Ml,l∈L---(11)]]>

步骤5-3：根据实际工艺运行经验，对预发货产品优化目标函数中的各优化目标的权重λ₁至λ₇进行设置，利用预发货产品优化目标函数及其工艺约束条件初步确定预发货产品，进而获得初始的预发货产品集配方案；所述预发货产品集配方案包括：选定的发货船舶、分配的到港站和预发货产品；

步骤5-4：采用分散搜索方法对初始预发货产品集配方案进行优化，在满足工艺约束条件下，对预发货产品和未被确定为预发货产品的其他备发货产品进行调整，得到符合优化目标的优化预发货产品集配方案；

步骤6：操作人员根据优化预发货产品集配方案将预发货产品出库、装船。

2.根据权利要求1所述的钢铁产品船运集配方法，其特征在于：所述步骤5-4按如下步骤进行：

步骤5-4-1：邻域搜索；

采用交换邻域和变深度邻域两种搜索策略对初始预发货产品集配方案进行调整，并将调整得到的多组预发货产品集配方案加入到集配方案集合Q_SS中构成初始种群；

步骤5-4-2：构造参考集RefSet；

先从初始种群Q_SS中选择p组质量最好的预发货产品集配方案，构成质量参考集RefSet1，再从剩下的集合中选择q组分散性最好的预发货产品集配方案构成分散参考集RefSet2，参考集RefSet=RefSet1∪RefSet2；

步骤5-4-3：从参考集RefSet中挑选子集；

从参考集RefSet里选择不同的集配方案组成子集，包括质量参考集RefSet1中目标函数值最小的集配方案，并通过组合策略对子集中的集配方案进行组合产生新的集配方案；

步骤5-4-4：更新参考集RefSet；

采用静态更新策略更新参考集RefSet，即将子集中的集配方案组合生成新的集配方案，直到所有子集都考虑完毕，用最后获得的改进的集配方案替换参考集RefSet里的质量最差的集配方案或者分散性最差的集配方案；如果所有子集中的集配方案都经过组合后，还是无法更新参考集，则执行步骤5-4-3；

步骤5-4-5：根据终止规则，判断搜索是否终止，是，则得到最终的预发货产品集配方案，否，则执行步骤5-4-2；

终止准则：参考集未更新次数超过了设定的最大迭代次数，搜索结束。