收稿日期
: 2018-02-23;
修回日期
: 2018-04-08
基金项目
:
国家自然科学基金资助项目
( 71471110,61540045) ;
上海市科委创新资助项
目
( 16040501500,16DZ1201402,14170501500) ;
上海市重点学科资助项目
( J50604) ;
陕西省社会科学基金资助项目
( 2015D060)
作者简介
:
程聪聪
( 1993-) ,
男
,
江西景德镇人
,
硕士研究生
,
主要研究方向为自动化集装箱码头运作与优化
( 1276425581 @ qq . com) ;
梁承姬
( 1970-) ,
女
,
吉林延吉人
,
教授
,
博士
,
主要研究方向为物流与供应链系统运作计划与优化
、
资源配置优化与模拟等
;
李晔
( 1992-) ,
女
,
河北石家庄
人
,
硕士研究生
,
主要研究方向为港航与物流运作优化等
.
自动化集装箱港口考虑
AGV
伴侣的
AGV
调度优化问题研究
*
程聪聪
,
梁承姬
,
李 晔
(
上海海事大学 物流科学与工程学院
,
上海
201306)
摘 要
:
为提高自动化集装箱港口设备的工作效率
,
提出了一种新的集装箱进出口工艺
:
堆场
—
场桥
—AGV
伴
侣
—AGV—
岸桥
。
在考虑
AGV
伴侣容量限制的基础上
,
建立了带时间窗约束的
AGV
调度混合整数规划模型
,
设计了启发式算法求解
AGV
伴侣时间窗
,
采用粒子群算法进行求解
,
得出了相应
AGV
调度优化方案
。
求解结
果表明
,AGV
伴侣的设置能有效地改善
AGV
与场桥间的协调性及设备间的等待时间
,
并且
AGV
伴侣容量一定
时
,
场桥的等待时间随着
AGV
的数量增加而减少
。
关键词
:
自动化集装箱港口
; AGV
伴侣
; AGV
调度
;
时间窗
;
粒子群算法
中图分类号
: U691. 3; TP301. 6
文献标志码
: A
文章编号
: 1001-3695( 2019) 08-022-2349-06
doi: 10. 19734 /j. issn. 1001-3695. 2018. 02. 0091
Study on AGV scheduling with considering AGV partner in automated container ports
Cheng Congcong,Liang Chengji,Li Ye
(Institute of Logistics Science & Engineering,Shanghai Maritime University,Shanghai 201306,China)
Abstract: To improve the efficiency of automatic container port equipment,this paper proposed a new container import a nd
export technology
,namely ya r d-yard crane-AGV partner-AGV-quay crane. On the basis of considering the buffer capacity lim-
it,it built an AGV scheduling mixed inte g er programming model with time window constraint. It designed a heuristic algorithm
to solve the AGV partner’s time window and solved the model by PSO algorithm,and pre sented a corresponding scheduling
optimization scheme. The experiment results show that the setting of the AGV partner can effecti vely improve the coordination
between AGV and yard crane and reduce the waiting time between the equipment. When the AGV partner capacity is certain,
the waiting time of the yard crane decrea ses with the increase of AGV.
Key words: automated terminal; AGV partner; AGV dispatching; time window; PSO algorithm
0
引言
自动化集装箱码头作为物流中连接海运和陆运的重要一
环
,
是集装箱运输的中转站
,
在现代物流中占据越来越重要的
地位
。
近年来
,
随着船舶的不断大型化
[1]
,
船只载箱量不断增
加
,
各港口面临着加快船只周转速度
、
缩短船只在港时间进而
发挥大型船的营运成本优势的新挑战
[2]
。
如何提高自动化集
装箱码头作业效率已成为当前集装箱码头研究重点关注的内
容
。
传统港口集装箱进出口工艺中
,
使用比较多的是以堆场集
装箱起重机
(
场桥
)
为主
,
再配以集卡进行水平运输和岸桥进
行岸边装卸作业
,
以此来完成集装箱的进出口作业
。
目前传统
港口主要采用的集装箱进出口工艺流程是
:
堆场
—
轮胎吊
—
集
卡
—
岸桥
。
这种工艺往往会出现场桥等待集卡或者集卡等待
场桥的情况
,
这两种情况均会造成港口设备之间的操作出现不
连贯
、
不协调的情况
。
因此
,
在自动化集装箱港口中
,
由于
AGV
具有自动化
、
智能化
、
并行作业的特点
,
可很好地满足自
动化集装箱码头水平运输的要求
,
一般用自动导引小车
(AGV)
替代传统港口中的集卡
。
而由于
AGV
的应用
,AGV
伴
侣也将应用于港口中
。AGV
伴侣是安装在箱区前可用于装载
或卸载集装箱的支架
,
可由液压和电动机驱动
[3]
。
如图
1
所
示
,
在自动化港口中
,
由于
AGV
伴侣的存在
,
将使自动化集装
箱港口与传统码头的进出口的调度方式变得不同
,
即由原来的
堆场
—
轮胎吊
—
集卡
—
岸桥模型
,
变为文中提出的堆场
—
场
桥
—AGV
伴侣
—AGV—
岸桥模型
。
该模型可以很 好 地 协调
AGV
与场桥间的等待问题
,
从而提高港口的作业效率
,
降低设
备等待时间
。
对于
AGV
的调度
,
已经有很多专家学者进行了研究
。
Gharehgozli
等人
[4]
提出了一个自适应的大规模邻域搜索算法
来解决集装箱码头的集卡路径规划问题
。Cheng
等人
[5]
基于
贪心算法与最小费用流算法提出
AGV
的调度与配置
,
有效地
降低了
AGV
在码头前沿的等待时间
,
并且降低了
AGV
拥堵的
可能性
。
马越汇等人
[6]
以最末任务结束时间最小化为目标
,
研究了不确定环境下自动化集装箱码头
AGV
的调度与配置问
题
。Saidi-Mehrabad
等人
[7]
提出两阶段蚁群算法对车间调度以
及
AGV
调度进行了研究
,
并利用经济分析的方法求解出车间
中
AGV
的最佳投入数量以及最佳路由
。
朱兴业
[8]
分析了集装
箱码头
AGV
运输系统的组成及特点以及集装箱码头
AGV
调
度的影响因素
,
并在
Netlogo
平台上进行了仿真分析
。
港口的其他设备
(
场桥和岸桥
)
对
AGV
调度有很大影响
,
这方面的研究有
:
梁承姬等人
[9]
考虑集装箱顺序及岸桥干涉
、
集卡作业面调度等约束
,
建立了一个以最大完工时间最小化为
目标的混合整数规划模型
,
并比较使用遗传算法和粒子群算法
求解该模型
。
杨静蕾
[10]
在龙门吊作业面装卸工艺和进出口集
第
36
卷第
8
期
2019
年
8
月
计算机应用研究
Application Research of Computers
Vol. 36 No. 8
Aug. 2019