基于集裝箱堆場龍門吊路徑優(yōu)化問題研究

楊柏進(jìn)

摘 要 集裝箱港口的綜合競爭能力會受到位置因素、資源因素、技術(shù)因素等眾多因素的影響。其中在碼頭堆場進(jìn)行集裝箱裝卸的能力也是衡量集裝箱港口綜合實(shí)力的重要標(biāo)準(zhǔn)。因此，本文基于集裝箱堆場龍門吊路徑的優(yōu)化問題展開分析與研究。

關(guān)鍵詞 集裝箱；龍門吊；路徑優(yōu)化

中圖分類號 U6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2095-6363（2017）14-0043-01

港口堆場集裝箱裝卸工作是集裝箱運(yùn)輸行業(yè)的重點(diǎn)環(huán)節(jié)，因此，需要在集裝箱裝卸的過程中提高工作效率，其中最為主要的內(nèi)容就是對堆場龍門吊的路徑進(jìn)行優(yōu)化的問題。在本文中，根據(jù)相關(guān)的計(jì)算方式，對龍門吊的路徑進(jìn)行合理的分析計(jì)算，在最大程度上減少龍門吊移動路徑的距離。

1 集裝箱堆場的概況

1.1 集裝箱運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展

集裝箱是一種能夠進(jìn)行重復(fù)性使用的大型裝貨容器，集裝箱運(yùn)輸就是將需要運(yùn)輸?shù)呢浳锓胖迷诩b箱中，將集裝箱作為運(yùn)輸過程中的一個(gè)單位，通過船只、鐵路、公路、航空等不同的運(yùn)輸方式將集裝箱運(yùn)輸、裝卸的形式。在經(jīng)濟(jì)全球化的形勢下，當(dāng)前國際經(jīng)濟(jì)交流以及貿(mào)易日益頻繁，隨著國際市場的競爭逐漸激烈，使得很多跨國企業(yè)都需要選擇能夠進(jìn)行大規(guī)模運(yùn)輸?shù)姆绞?，因此集裝箱運(yùn)輸逐漸受到人們的關(guān)注。在20世紀(jì)70年代，我國開始在港口使用集裝箱進(jìn)行運(yùn)輸，經(jīng)過70年代的最初起步、80年代的完善與穩(wěn)定、90年代的迅速崛起，直到當(dāng)前我國的集裝箱運(yùn)輸產(chǎn)業(yè)已經(jīng)從起步走向了成熟，成為集裝箱產(chǎn)業(yè)發(fā)展最快的國家。在現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的新形勢下，我國對外進(jìn)出口貿(mào)易正在不斷增長，因此需要不斷發(fā)展港口中集裝箱運(yùn)輸和裝卸技術(shù)。

1.2 集裝箱碼頭的概況

集裝箱碼頭是進(jìn)行集裝箱運(yùn)輸?shù)暮诵墓?jié)點(diǎn)，同時(shí)也是國際貿(mào)易的交通樞紐。對外延伸國際運(yùn)輸線路，對內(nèi)連接河道運(yùn)輸、鐵路和公路等交通。集裝箱碼頭主要有以下幾點(diǎn)功能：作為集裝箱運(yùn)輸?shù)闹修D(zhuǎn)站，為集裝箱運(yùn)輸提供堆存場地，為轉(zhuǎn)換集裝箱運(yùn)輸形式提供緩沖，連接水上運(yùn)輸與陸地運(yùn)輸。

同時(shí)作為集裝箱碼頭，最為主要的是擁有完善的集裝箱裝卸設(shè)施，實(shí)現(xiàn)集裝箱標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)化、自動化的裝卸流程。其中集裝箱裝卸設(shè)備主要有岸邊裝卸設(shè)備、水平運(yùn)輸設(shè)備、場地裝卸設(shè)備。岸邊裝卸設(shè)備主要包括：集裝箱裝卸橋、高架式起重機(jī)、門座起重機(jī)。水平運(yùn)輸設(shè)備有掛車、牽引車、跨運(yùn)車。場地裝卸設(shè)備主要包括：叉車、起重機(jī)、吊運(yùn)機(jī)等[1]。

1.3 堆場方式

在集裝箱碼頭進(jìn)行堆場，不僅能夠起到集裝箱裝卸的功能，同時(shí)也會起到集裝箱的存放、管理、交接等作用，集裝箱堆場是碼頭最為重要的管理工作之一。在管理集裝箱堆場時(shí)，需要從堆場分類、位置安排、堆場規(guī)則、存儲、放置、中轉(zhuǎn)、拆箱、裝箱等眾多方面進(jìn)行全面的、細(xì)致的管理。

在場區(qū)的劃分過程中，可以根據(jù)不同的實(shí)際情況進(jìn)行分類，通常會通過以下幾種方式進(jìn)行劃分。按照貿(mào)易形式，分成進(jìn)口貿(mào)易箱區(qū)和出口貿(mào)易箱區(qū)。按照裝載情況可以分成重裝箱區(qū)以及空箱區(qū)。按照貨物的種類可以分成普通箱區(qū)以及危險(xiǎn)品箱區(qū)、中轉(zhuǎn)箱區(qū)、冷藏箱區(qū)等。然后需要對整個(gè)箱區(qū)進(jìn)行編號管理，其中可以按照不同的單位進(jìn)行編號。從箱區(qū)、位、排、層這幾項(xiàng)進(jìn)行編號。

1.4 堆場龍門吊工作流程

在集裝箱碼頭進(jìn)行堆場龍門吊工作流程如下。

1）提箱工作。第一步，碼頭的堆場控制室會接到工作總圖以及集裝箱裝船的順序表，進(jìn)而對船只的各個(gè)船艙進(jìn)行檢查，同時(shí)對船艙的空間進(jìn)行計(jì)算。第二步，在控制室接到碼頭調(diào)度室發(fā)出的通知后，需要聯(lián)系碼頭的交接人員，對工作流程以及提箱工作以及其他注意內(nèi)容進(jìn)行確認(rèn)，然后通知相關(guān)堆場集裝箱裝卸設(shè)備到位，要求拖頭就位。第三步，控制室將電腦中顯示的提箱信息傳給設(shè)備操作人員，操作人員跟據(jù)信息進(jìn)行提箱工作，在確認(rèn)集裝箱提箱完成之后，再將信息傳回控制室，工作人員將信息輸入電腦。

2）卸箱工作。首先控制室在收到集裝箱卸船的通知后，會進(jìn)行集裝箱堆場裝卸的場區(qū)安排，同時(shí)通知碼頭的交接人員，制定卸船流程，通知各個(gè)集裝箱裝卸設(shè)備準(zhǔn)備就緒，在控制室接到卸船表單之后，通知所有單位到位。其次，控制室通過電腦中的卸船流程指揮各個(gè)裝卸設(shè)備開始工作，完成卸船操作工作。

2 龍門吊路徑的優(yōu)化設(shè)計(jì)

2.1 龍門吊路徑的優(yōu)化模型

想要將一個(gè)集裝箱從堆場裝到船只上，需要使用龍門吊將集裝箱從碼頭堆場上吊起，然后通過龍門吊的移動，將集裝箱吊至堆場邊的集裝箱卡車上方，再將集裝箱放置在集卡中，將其運(yùn)到岸邊由集裝箱裝卸橋?qū)⒓b箱送到船上。

龍門吊的路徑優(yōu)化就是指在符合集裝箱裝卸順序的情況下，龍門吊從一個(gè)堆場位置到達(dá)另一個(gè)堆場位置，直到集裝箱裝卸完成。期間龍門吊移動的位置就是龍門吊的路徑，優(yōu)化的內(nèi)容就是找到龍門吊的最短移動

路徑[2]。

在優(yōu)化過程中，首先是要符合集裝箱裝卸橋的工作順序，在這一過程中可以將相同尺寸、相同重量、相同裝卸船只的集裝箱裝卸任務(wù)作為同一任務(wù)，也可以叫作子任務(wù)，其中子任務(wù)裝卸流程就是龍門吊的裝卸順序。其次，影響龍門吊提取順序的還有集裝箱的分布情況，也就是每個(gè)子任務(wù)在同一場區(qū)中的分布情況。在集裝箱裝卸過程中，子任務(wù)是在龍門吊完成一個(gè)次序的提取之后所移動的路線，當(dāng)龍門吊從一個(gè)子任務(wù)到達(dá)下一個(gè)子任務(wù)，直到完成所有子任務(wù)之后，將所有的路線集中就是龍門吊的移動路徑。

而在龍門吊的路徑優(yōu)化過程中，需要符合兩個(gè)條件，首先，龍門吊的工作流程需要符合岸邊集裝箱裝卸的次序。其次，所有需要優(yōu)化的龍門吊路徑集裝箱要分布在同一個(gè)堆場箱區(qū)中，或者是相鄰近的箱區(qū)。

2.2 相關(guān)算法

在對集裝箱龍門吊路徑優(yōu)化過程中，可以采用退火的算法進(jìn)行計(jì)算，這是一種進(jìn)行局部算法的應(yīng)用。

首先，需要在第一個(gè)任務(wù)中進(jìn)行提箱。先從A類的集裝箱堆場中開始堆場，然后將這一類的集裝箱順序好進(jìn)行集合，然后根據(jù)其中的順序號的大小將集裝箱建立成一個(gè)矩陣。然后在第二個(gè)任務(wù)中需要裝卸的集裝箱從堆場中提取出來，將其中的順序號進(jìn)行集合，對其進(jìn)行排序。按照這種方式進(jìn)行，在第M個(gè)任務(wù)也完成時(shí)，會得出符合使得需求的任務(wù)順序，進(jìn)而獲得第一行數(shù)據(jù)。在一個(gè)順序號中對應(yīng)著集裝箱的一個(gè)數(shù)量的原始基數(shù)，將其放在第二行的位置上。而在每個(gè)子任務(wù)中都會有個(gè)工作要求數(shù)量，將其作為第三行數(shù)據(jù)。通過這三行組成一個(gè)矩陣a，通過對a的計(jì)算找到龍門吊的路徑進(jìn)行優(yōu)化方式。

3 結(jié)論

總而言之，在集裝箱碼頭上進(jìn)行堆場龍門吊工作是集裝箱裝卸運(yùn)輸行業(yè)中最為重要的一項(xiàng)工作。隨著國際經(jīng)濟(jì)交流和商品貿(mào)易的日益頻繁，使用集裝箱進(jìn)行運(yùn)輸?shù)那闆r也就越普遍，因此也需要對集裝箱運(yùn)輸?shù)母鱾€(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行有效的優(yōu)化，尤其是在龍門吊工作環(huán)節(jié)，是整個(gè)集裝箱裝卸工作的重點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)對龍門吊的路徑進(jìn)行合理的優(yōu)化，最大程度地縮短龍門吊的工作路徑，提高龍門吊的工作效率。

參考文獻(xiàn)

[1]趙金秋.集裝箱碼頭堆場翻箱問題建模與優(yōu)化研究[D].大連：大連理工大學(xué)，2016.

[2]錢繼鋒.集裝箱碼頭“岸橋—集卡—堆場”作業(yè)計(jì)劃的優(yōu)化[D].北京：北京交通大學(xué)，2014.