《某集裝箱港口連續(xù)泊位與岸橋聯(lián)合分配優(yōu)化的算案例分析3600字（論文）》

某集裝箱港口連續(xù)泊位與岸橋聯(lián)合分配優(yōu)化的算案例分析目錄TOC\o"1-2"\h\u29137某集裝箱港口連續(xù)泊位與岸橋聯(lián)合分配優(yōu)化的算案例分析 1274531.1某國(guó)際集裝箱港口情況介紹 118701.2某國(guó)際集裝箱港口連續(xù)泊位與岸橋聯(lián)合分配優(yōu)化分析 351301.2.1服務(wù)軟優(yōu)先級(jí)劃分 374821.3.2結(jié)果分析 41.1某國(guó)際集裝箱港口情況介紹某國(guó)際集裝箱港口位于中國(guó)長(zhǎng)江與海岸的“黃金”位置，2020年標(biāo)箱吞吐量達(dá)到上千萬(wàn)標(biāo)箱，港口規(guī)模中等，集裝箱貨物量也在日益增長(zhǎng)。該港口與世界各國(guó)家的航線進(jìn)行連接，是中國(guó)沿海的主要樞紐港。根據(jù)相關(guān)資料顯示該港口的海岸線長(zhǎng)度1400米，泊位水深均大于15米，安全距離50米，配備岸橋數(shù)12臺(tái)。其局部分布示意圖如圖1.1所示。圖1.1集裝箱港口局部分布示意圖（1-泊位；2-碼頭前沿；3-岸橋；4-堆場(chǎng)；5-場(chǎng)橋；6-集卡；7-貨運(yùn)站；8-控制室；9-閘口；10-辦公大樓；11-維修車間；12-集裝箱清洗站）通過(guò)對(duì)某國(guó)際集裝箱港口連續(xù)泊位與岸橋聯(lián)合分配數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和處理，得知某國(guó)際集裝箱港口岸橋最大數(shù)量為4臺(tái)，速度為每小時(shí)40箱。本文單位時(shí)間為60分鐘，船舶到港后等待靠泊的單位時(shí)間成本為150元，船舶推遲離港的單位時(shí)間成本為200元，單個(gè)岸橋的單位時(shí)間裝卸成本為100元。該港口連續(xù)泊位與岸橋聯(lián)合分配是按照預(yù)計(jì)到港時(shí)間確定的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行分配的，嚴(yán)格依據(jù)優(yōu)先級(jí)順序進(jìn)港靠泊。本文以某國(guó)際集裝箱港口2020年10月5日00：00為時(shí)間起點(diǎn)，2020年10月10日00：00為終點(diǎn)的時(shí)間段為例進(jìn)行調(diào)查研究，對(duì)該時(shí)間段進(jìn)出港口的船舶靠泊時(shí)間與成本情況進(jìn)行數(shù)據(jù)收集，具體如下表1.1所示。表1.1船舶靠泊時(shí)間與成本匯總表船舶編號(hào)船舶預(yù)計(jì)進(jìn)港與起點(diǎn)時(shí)間間隔（分鐘）船舶實(shí)際進(jìn)港與起點(diǎn)時(shí)間間隔（分鐘）實(shí)際離港與起點(diǎn)時(shí)間間隔（分鐘）等待靠泊時(shí)間間隔（分鐘）等待靠泊成本（元）總在港時(shí)間（分鐘）總在港成本（元）112522482318312303075701951228354387100373552888056502777337922007320912153037.512029068457829106365270267553455183175122912293421002192730768961956318610602650123067687249043388964184846204626277818739261748761878469522591225694694691845001376688010109546212832535313382.5737038038113454019925436749185523535421121771776380046115371326526533650031001033314178928953875110627659806050152974528468842310577516001114716370142114811510127560042841733004896669615963990180013017合計(jì)280347008543837245487由表1.1中可以看出某國(guó)際集裝箱港口2020年10月5日00：00為時(shí)間起點(diǎn)，2020年10月10日00：00為終點(diǎn)的時(shí)間段有17艘船舶需要進(jìn)港，該港口嚴(yán)格按照船舶實(shí)際到港順序進(jìn)行進(jìn)港作業(yè)，即常規(guī)的硬優(yōu)先級(jí)約束。因此船舶編號(hào)為5、9、12、13的船舶由于到達(dá)港口時(shí)間較早，所以等待靠泊時(shí)間間隔為0分鐘，其他船舶均有等待停泊時(shí)間。該時(shí)間段的所有船舶總在港時(shí)間為43837分鐘，總在港成本為245487元。目前，該國(guó)際集裝箱港口岸橋分配中給所有船舶安排2或3個(gè)岸橋，缺少科學(xué)方法來(lái)進(jìn)行管理，容易出現(xiàn)較多糾紛和不公平，岸橋資源不能高效利用，等待靠泊時(shí)間較長(zhǎng)，增加了作業(yè)成本和船舶在港時(shí)間，最終影響到船舶及港口的效率，不利于港口未來(lái)的發(fā)展。1.2某國(guó)際集裝箱港口連續(xù)泊位與岸橋聯(lián)合分配優(yōu)化分析針對(duì)某國(guó)際集裝箱港口連續(xù)泊位與岸橋聯(lián)合分配中存在的問(wèn)題，本文通過(guò)綜合考慮服務(wù)軟優(yōu)先級(jí)來(lái)對(duì)某國(guó)際集裝箱港口連續(xù)泊位與岸橋聯(lián)合分配進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，具體如下所示。1.2.1服務(wù)軟優(yōu)先級(jí)劃分通過(guò)對(duì)某國(guó)際集裝箱港口2020年10月5日00：00到2020年10月10日00：00時(shí)間段內(nèi)不同船舶貨物卸載量進(jìn)行收集，并根據(jù)船舶貨物裝卸量，計(jì)算出服務(wù)軟優(yōu)先級(jí)系數(shù)λi表1.2服務(wù)優(yōu)先級(jí)劃分情況表船舶編號(hào)船舶貨物裝卸量（箱）船舶貨物占總裝卸量百分比（%）服務(wù)軟優(yōu)先級(jí)系數(shù)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，編號(hào)為10、2、7、11的船舶服務(wù)優(yōu)先級(jí)系數(shù)較高，在0.10-0.14之間，分別為0.134、0.128、0.128、0.125，應(yīng)該對(duì)這些船舶優(yōu)先安排進(jìn)港裝卸。其他編號(hào)的船舶服務(wù)軟優(yōu)先級(jí)系數(shù)在0.00-0.10之間，其中船舶服務(wù)軟優(yōu)先級(jí)系數(shù)最小的為編號(hào)為1的船舶，只有0.009。1.3.2結(jié)果分析根據(jù)本文建立的構(gòu)建以最小化船舶在港時(shí)間和最小化船舶服務(wù)成本的雙目標(biāo)模型，將表中相關(guān)數(shù)據(jù)輸入MatlabR2017a軟件中進(jìn)行求解。設(shè)定種群規(guī)模NP=100，變異概率取值0.1，交叉概率取值0.8，最大迭代次數(shù)為100。通過(guò)100次迭代后，目標(biāo)函數(shù)適應(yīng)度曲線圖如圖1.2所示，可以看出算法在迭代70代以后趨于平穩(wěn)，搜索能力較強(qiáng)，魯棒性較高。圖1.2目標(biāo)函數(shù)適應(yīng)度曲線圖通過(guò)MATLAB軟件可以計(jì)算出對(duì)某國(guó)際集裝箱港口2020年10月5日00：00到2020年10月10日00：00時(shí)間段17艘船舶綜合考慮服務(wù)軟優(yōu)先級(jí)的連續(xù)泊位與岸橋分配結(jié)果，泊位分配情況見表1.3所示。表1.3泊位分配情況表船舶順序船舶實(shí)際進(jìn)港與起點(diǎn)時(shí)間間隔（分鐘）船舶在港口工作時(shí)間（分鐘）船舶實(shí)際離港與起點(diǎn)時(shí)間間隔（分鐘）船頭位置（m）船尾位置（m）船長(zhǎng)（m）12182300.52482.51189135016128354351.55186.536457921531472901.52373.591111412304133217253057802101721552043776.52819.5911115824761962750271218178160724904351684111501385235816321401303320333012795791376195541287246101094543.54652.5621869248113454250.54591.558076118112977300.751277.751200134714713107623513427330577247142850980383022172150153157142645838501068218164081600.54681.510232021817467316026275582760228將表1.3的數(shù)據(jù)通過(guò)MATLAB軟件計(jì)算可以得到最終的船舶泊位安排和最終岸橋分配情況，最終泊位分配圖中縱軸代表岸線長(zhǎng)度，橫軸代表時(shí)間。圖中長(zhǎng)方形代表一艘船舶，寬度為船長(zhǎng)，長(zhǎng)度為處理時(shí)間，長(zhǎng)方形最左側(cè)線代表船舶實(shí)際進(jìn)港與起點(diǎn)時(shí)間間隔，長(zhǎng)方形最右側(cè)線代表船舶實(shí)際離港與起點(diǎn)時(shí)間間隔，長(zhǎng)方形左下角的位置代表泊位位置，長(zhǎng)方形中心的數(shù)字代表船舶編號(hào)，括號(hào)內(nèi)的數(shù)字代表分配的岸橋數(shù)量。最終結(jié)果顯示某國(guó)際集裝箱港口2020年10月5日00：00到2020年10月10日00：00時(shí)間段17艘船舶泊位和岸橋分配情況如圖1.3、表1.4所示。圖1.3最終泊位分配圖以編號(hào)為1的船舶最終泊位分配位置為例，長(zhǎng)方形中的船舶編號(hào)為1，分配的岸橋數(shù)量為2臺(tái)。船頭位置為1189m，船尾位置為1350m，船長(zhǎng)為161m。長(zhǎng)方形最左側(cè)線代表船舶實(shí)際進(jìn)港與起點(diǎn)時(shí)間間隔2182分鐘，長(zhǎng)方形最右側(cè)線代表船舶實(shí)際離港與起點(diǎn)時(shí)間間隔2482.5分鐘，裝卸工作時(shí)間為300.5分鐘，因此進(jìn)港與離港時(shí)間在2000-3000分鐘之間。表1.4最終岸橋分配表船舶編號(hào)分配岸橋數(shù)量122433435363748393104114123133143153163173最終結(jié)果顯示某國(guó)際集裝箱港口2020年10月5日00：00到2020年10月10日00：00時(shí)間段17艘船舶岸橋分配情況為編號(hào)為1的船舶分配2個(gè)岸橋，編號(hào)為10、2、7、11的船舶分別分配4個(gè)岸橋，其他編號(hào)的船舶分別分配3個(gè)岸橋。通過(guò)以上優(yōu)化分析，可以得到優(yōu)化后船舶靠泊時(shí)間與成本情況，具體如表1.5所示。表1.5優(yōu)化后船舶靠泊時(shí)間與成本匯總表船舶編號(hào)船舶預(yù)計(jì)進(jìn)港與起點(diǎn)時(shí)間間隔（分鐘）船舶實(shí)際進(jìn)港與起點(diǎn)時(shí)間間隔（分鐘）實(shí)際離港與起點(diǎn)時(shí)間間隔（分鐘）等待靠泊時(shí)間間隔（分鐘）等待靠泊成本（元）總在港時(shí)間總在港成本1125221822482.59302325300.5742828358355186.5004351.513515379214722373.56801700901.51147945781332305775418851725109315122920432819.58142035776.5112196896196227121066266575012468724902990684150012504351114268739163230338932232.514011688494695791955110275137612108101091094652.5004543.515435113453454591.5004250.512505121779771277.758002000300.75717213265107634278112027.52351143221417892850383010612652.59801435515297431574583183457.514261295016370140814681.5380950600.57220173300467327513733432.5160211359總計(jì)1072526812.531987.25202776由表1.5所示可以看出編號(hào)為10、2、7、11的船舶由于貨物裝卸量較大，因此船舶服務(wù)軟優(yōu)先級(jí)系數(shù)較高，因此本應(yīng)該將其全部?jī)?yōu)先進(jìn)行安排，即讓其船舶實(shí)際進(jìn)港與起點(diǎn)時(shí)間間隔與船舶預(yù)計(jì)進(jìn)港與起點(diǎn)時(shí)間間隔相等，從而防止出現(xiàn)等待停泊時(shí)間，但是由于服務(wù)軟優(yōu)先級(jí)的原則，為使得計(jì)劃期內(nèi)所有船舶的在港總時(shí)間和總成本最小化，在優(yōu)化后軟優(yōu)先級(jí)系數(shù)較高的編號(hào)為7的船舶排在了軟優(yōu)先級(jí)系數(shù)較小的船舶的后面進(jìn)港作業(yè)，其在到港后等待500min后才被安排進(jìn)行裝卸。同時(shí)可以看出，編號(hào)為10、2、7、11的船舶岸橋分配數(shù)量最大為4個(gè)，可以滿足貨物裝卸量的需要。其他編號(hào)的船舶按照服務(wù)軟優(yōu)先級(jí)系數(shù)和到港時(shí)間進(jìn)行安排。在基于服務(wù)軟優(yōu)先級(jí)的方案下，該國(guó)際集裝箱港口2020年10月5日00：00到2020年10月10日00：00時(shí)間段17艘船舶總在港時(shí)間為31987.25分鐘，總在港成本202776元。對(duì)該國(guó)際集裝箱港口考慮服務(wù)軟優(yōu)先級(jí)的連續(xù)泊位與岸橋聯(lián)合分配所得結(jié)果與硬優(yōu)先級(jí)分配所得結(jié)果（參見表1.1）進(jìn)行對(duì)比分析，具體參見下表1.6所示。表1.6軟硬優(yōu)先級(jí)對(duì)比分析表對(duì)比內(nèi)容優(yōu)化前優(yōu)化后減少量船舶等待靠泊總時(shí)間（分鐘）280341072517309船舶等待靠泊總成本（元）7008526812.543272.5船舶總在港時(shí)間（分鐘）4383731487.2512349.75船舶總在港成本（元）24548720277642711由上表可以看出，與硬優(yōu)先級(jí)約束相比而言，軟優(yōu)先級(jí)條件下的連續(xù)泊位與岸橋聯(lián)合分配中所有船舶的船舶等待靠泊總時(shí)間減少17309分鐘，船舶等待靠泊總成本減少43272.5元，船舶總在港時(shí)間減少12349.75分鐘，船舶總在港成本減