两阶段算法解决集装箱船舶装箱排序问题

"该文主要讨论了集装箱船舶装箱排序问题的两阶段算法，通过建立数学模型并设计SWO-HES算法解决这一复杂优化问题。文章由李俊、张煜等人撰写，发表在2017年2月的《交通运输系统工程与信息》杂志上，涉及水路运输、装箱排序、两阶段算法等领域。" 本文主要探讨的是一个在集装箱运输领域常见的优化问题——集装箱船舶装箱排序问题（Containership Sequencing and Bin Packing Problem, SBPP）。此问题涉及到如何有效地安排集装箱的装载顺序以及在船舶内部的布局，以达到最优的空间利用率和作业效率。作者首先建立了考虑堆场发箱顺序和船舶配载之间关联的数学模型，这有助于更真实地反映实际操作中的复杂性。 为了解决这个复杂问题，作者提出了一个基于两阶段分层求解思想的SWO-HES算法。第一阶段采用吱呀轮算法（Swoop Algorithm, SWO），利用其大邻域导向式搜索的特点，优化集装箱的装船顺序。吱呀轮算法是一种启发式搜索方法，能有效探索解决方案空间，寻找全局最优解。第二阶段，将SWO得到的优化装船顺序作为输入，结合启发式规则和演化策略算法（Evolution Strategy, ES）设计混合演化策略算法（Hybrid Evolution Strategy, HES），进一步优化船舶内部的箱体排列问题。 在算法设计完成后，通过不同规模的算例研究，作者将SWO-HES算法与传统的智能算法（如遗传算法、粒子群优化等）以及基于实际装船规则的启发式算法进行了对比分析，以验证所提出的模型和算法的可行性和效率。这些对比分析证明了SWO-HES算法在解决集装箱船舶装箱排序问题时的有效性。 这篇研究工作为集装箱码头的作业规划提供了一种新的优化工具，有助于提高船舶装载效率，降低运营成本，并且对于实际操作具有重要的指导意义。通过两阶段算法的运用，可以更好地处理现实世界中复杂的装箱排序问题，从而提升整个水路运输系统的运行效率。