[发明专利]一种智能的集装箱码头装卸调度装置

说明书

技术领域

本发明涉及物流领域，具体地，涉及一种智能的集装箱码头装卸调度装置。

背景技术

在全球贸易货运中，水路运输占据着不可替代的地位，集装箱因其巨大的货物装载量成为了日益重要的运输方式。如今，港口成为国际贸易和物流的枢纽，是进出口贸易的窗口。集装箱码头作为运输链上的一个重要环节，不仅要有足够的装卸设备和堆存空间来适应急剧增长的吞吐量需求，还要求港口合理优化资源配置，采用先进的决策技术，不断提高港口物流的运作效率，缩短船舶在港时间，降低作业成本。

然而，虽然我国在集装箱码头管理方面相比于多年前已有较为明显的完善和发展，但自动化程度不足，部分调度问题仍依靠码头工人的经验完成。

发明内容

为了克服目前集装箱码头装卸调度智能化水平不高的问题，合理优化码头资源配置，本发明提出了一种智能的集装箱码头装卸调度装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种智能的集装箱码头装卸调度装置，该装置由装卸信息输入模块、装卸方案生成模块、装卸过程寻优模块和调度方案输出模块组成。四个模块依次连接，以装卸信息输入模块、装卸方案生成模块、装卸过程寻优模块和调度方案输出模块的顺序进行数据传输。

该装置将集装箱码头装卸过程做出以下假设：

1.对于每艘轮船，只有完成卸货之后才能进行装货。

2.每艘轮船，可由一个或多个装卸设备同时装卸货物。

3.每个装卸设备有相同的装卸能力，且只能同时在一艘轮船上进行装卸作业。

4.装卸设备变换的等待时间包括在装卸时间之内。

此时，将该问题视为多处理机任务混合流水车间调度，本发明采用基于群智能的调度策略，生成最优调度方案，整个装置运行具体包括以下几个步骤：

1)n艘轮船同时到达码头，记做集合J＝{1,2,…,n}，每艘轮船都要完成卸货、装货两个阶段，卸货阶段有m₁台卸货设备，装货阶段有m₂台装货设备。已知size_1j与p_1j分别表示轮船j在卸货阶段需要的卸货设备与卸货时间；size_2j与p_2j分别表示轮船j在装货阶段需要的装货设备与装货时间。已知轮船的装卸设备及对应时间信息，数据上传至装卸信息输入模块。

2)参数设置，种群个体数N、最大迭代次数t_max、随机参数α、个体吸引力β₀、介质吸收率γ，Levy随机参数c；其中令N＝20，t_max＝500，α＝0.5，β₀＝0.2，γ＝1，c＝1.5。

3)种群个体初始化。

生成种群X＝(x₁,x₂,…,x_N)，种群中的第s个个体x_s＝(x_s1,…,x_sn)，x_sj为0～n之间的实数，s∈{1,2,…,N}，j∈{1,2}。由于个体x_s的坐标是连续的实数，而工作序列是离散的整数序列，用最小排序方法将连续坐标转化为工作序列，即将个体x_s＝(x_s1,…,x_sn)的各个维度从小到大排序，排序的序号构成的整数序列作为卸货阶段的工作序列π₁。

4)计算每个个体对应的装卸完成时间C_max。

萤火虫算法的目标函数为序列对应的装卸完成时间C_max。本发明基于先到先得的原则，根据各轮船卸货完成时间顺序构造装货序列，然后根据一定规则对生成的装货序列进行适当调整，灵活地进行装货排序，减少装货过程的空闲时间，最终得到最优的装卸调度方案及装卸完成时间C_max。

4.1)根据构造出卸货阶段的调度方案。其中h∈J，π₁(h)表示序列π₁中第h个元素对应的轮船，表示第π₁(h)艘轮船所需的卸货设备数量。