一种智能排船算法制造技术

本发明专利技术涉及排船技术领域，具体涉及一种智能排船算法。该算法根据港口船舶进港、离港特点，港口船舶动态管理要求、堆场堆存情况、设备使用情况、货主需求情况等推出船舶进港、离港多条计划方案，同时，码头计划员在众多方案中选出最优船舶计划。船舶计划以每天完成的装船作业量最大化为目标，对码头泊位和配工分配算法进行优化研究，期望实现辅助码头减少排船与配工时间，提高昼夜船舶的吞吐量，进而提高码头整体的生产组织能力和管理水平，以科学管理挖掘生产潜力。挖掘生产潜力。

【技术实现步骤摘要】
一种智能排船算法


[0001]本专利技术涉及排船
，具体涉及一种智能排船算法。

技术介绍

[0002]随着全球贸易的不断深化，物流需求也随之不断增长，港口内物料转运能力成为了物流水平的风向标。船舶是海运的主要载体，船舶能快速进港、离港是港口业务生产的重要指标。一方面，由于船舶在海港中容易受到大风、温度、潮汐等自然环境的影响。同时在海港内外停留长时间也会造成成本不断增长。另一方面，港口堆场中物料的装船运转效率，将直接影响港口码头运营效果。所以为了减少船舶在港停留时间，提高卸船率，提升港口物料转运效率，必须对船舶进港计划进行深入研究。
[0003]目前港口系统船舶管理计划中，排船与配工计划均由人工作业完成。排船与配工的作业量与作业涉及的船舶数量紧密相关，船舶较少时，计算量较少，人工制定的计划较为合理；而船舶较多时，由于信息量大、计算数据较多，仅靠人工作业的方式，难以制定出合理的计划。
[0004]就现有技术来说，基于专家经验的分配策略。具有以下问题：
[0005](1)繁琐的数据计算耗费计划员精力。为了保证港口生产的严谨性，计划员排船和配工时需要对船舶预留位置、备货情况、排水时间、昼夜计划量等数据进行精确的计算，以避免出现失误，影响公司的生产。
[0006](2)时间紧张，难以编制多套方案供选择。由于每天中午前就要将计划上报集团业务处等待批复，在上午有限的2小时左右时间里，计划员往往只能制定出一套方案。
[0007](3)制定的方案缺乏科学性。由于没有科学的工作标准和评价方法，在排船和编制昼夜计划时更多是依靠计划员的个人经验，因此现行的排船和配工方式不能称其为科学合理。
[0008]针对现有技术的缺点，本专利技术提供了一种基于启发式的智能排船算法。该算法根据港口船舶进港、离港特点、港口船舶动态管理要求、堆场堆存情况、设备使用情况、货主需求情况等推出船舶进港、离港多条计划方案，同时，码头计划员在众多方案中选出最优船舶计划。船舶计划以每天完成的装船作业量最大化为目标，对码头泊位和配工分配算法进行优化研究，期望实现辅助码头减少排船与配工时间，提高昼夜船舶的吞吐量，进而提高码头整体的生产组织能力和管理水平，以科学管理挖掘生产潜力。
[0009]公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在加深对本专利技术的总体
技术介绍
的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的在于提供一种智能排船算法，以解决现有技术中存在的技术问题。
[0011]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0012]本专利技术提供一种智能排船算法，包括如下步骤：
[0013]S1：根据实际情况进行以下设定：
[0014](8)每艘船根据自身条件、货物配载量及到港时间配置靠泊位置，设定船舶都在计划好的靠泊时间准时到港，并且都是空船到达码头，等待靠泊并进行装船作业；
[0015](9)装卸机械足够，且船舶装卸效率沿码头岸线固定；
[0016](10)船舶之间预留安全净距离，可互不影响地进行作业；
[0017](11)靠泊位置始末决定了所占用的岸线长度，靠泊时间始末决定了在港作业的总时间；
[0018](12)在港作业时间包含从锚地到泊位的行驶时间与从泊位驶离港口的时间，即船舶到港时泊位岸线上若有空闲位置，认定该船到港时刻为船舶靠泊时间，靠泊结束时刻为离港时间；
[0019](13)散货船舶按计划次序沿着岸壁线从左到右编排；
[0020](14)码头有4个泊位，分为B1、B2、B3、B4；货物种类为M、N；对应关系为：货物M
‑‑
B1、货物N
‑‑
B2、B3、B4；
[0021]S2：算法模型的参数定义：
[0022]s
‑
24小时内到港船舶总数；
[0023]L
‑
岸壁线总长度；
[0024]i，j
‑
到来的船舶i,j＝1,2,
…
,s；
[0025]h
‑
作业机械h＝1,2,3...；
[0026]k
‑
在泊船舶k＝1,2,3...；
[0027]l
i
‑
船舶i长度；
[0028]C
i
‑
船舶i的载重量(吨)；
[0029]A
ti
‑
船舶i到港时刻；
[0030]E
ti
‑
船舶i离泊时刻；
[0031]T
i
‑
船舶i的装卸作业时间；
[0032]E
i
‑
船舶i靠泊止位置；
[0033]D
ti
‑
船舶i期望离港时刻；
[0034]S
ij
‑
若船舶i和j时间交叉，则S
ij
＝1，否则S
ij
＝0；
[0035]Pij
‑
若船舶i和j靠泊位置交叉，则P
ij
＝1，否则P
ij
＝0；
[0036]R
i
‑
若E
ti
≤D
ti
,则R
i
＝0，否则R
i
＝1；
[0037]S3：决策变量如下所列：
[0038]S
i
‑
船舶i靠泊始位置；
[0039]S
ti
‑
船舶i靠泊时刻；
[0040]X
i
‑
若船舶i靠泊，则X
i
＝1，否则X
i
＝0；
[0041]S4：单排船与配工的启发式算法参考排船与配工规则建立，运算步骤如下：
[0042](1)对初始船舶进行排序：选择符合计划期内的船舶信息，排序规则为按装船容量大且进锚地时间早来进行升序，船舶编号为i；
[0043](2)在生产管理系统中获取当天16:00在泊船舶的信息，包括靠泊位置、拟开船时间；
[0044](3)循环为输入的船舶分配泊位，令i＝1；
[0045](4)判断船舶的货物类型，决定船舶靠泊的泊位范围；根据对应关系，货物M则进入对应泊位B1，货物N对应泊位B2、B3、B4；
[0046](5)计算船舶i最近的进港动态和靠泊时间；如果进锚地时间在进港动态内，则判断进锚地时间+1.5小时是否大于进港动态的结束时间，如果大于进港动态的结束时间，则船舶的靠泊时间S
ti
＝下一个进港动态开始时间+1.5小时，否则S
ti
＝进锚地时间+1.5小时；
[0047](6)计算船舶的靠泊位置；
[0048](7)计算船舶i的开工时间；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种智能排船算法，其特征在于，包括如下步骤：S1：根据实际情况进行以下设定：(1)每艘船根据自身条件、货物配载量及到港时间配置靠泊位置，设定船舶都在计划好的靠泊时间准时到港，并且都是空船到达码头，等待靠泊并进行装船作业；(2)装卸机械足够，且船舶装卸效率沿码头岸线固定；(3)船舶之间预留安全净距离，可互不影响地进行作业；(4)靠泊位置始末决定了所占用的岸线长度，靠泊时间始末决定了在港作业的总时间；(5)在港作业时间包含从锚地到泊位的行驶时间与从泊位驶离港口的时间，即船舶到港时泊位岸线上若有空闲位置，认定该船到港时刻为船舶靠泊时间，靠泊结束时刻为离港时间；(6)散货船舶按计划次序沿着岸壁线从左到右编排；(7)码头有4个泊位，分为B1、B2、B3、B4；货物种类为M、N；对应关系为：货物M
‑‑
B1、货物N
‑‑
B2、B3、B4；S2：算法模型的参数定义：s
‑
24小时内到港船舶总数；L
‑
岸壁线总长度；i，j
‑
到来的船舶i,j＝1,2,
…
,s；h
‑
作业机械h＝1,2,3...；k
‑
在泊船舶k＝1,2,3...；l
i
‑
船舶i长度；C
i
‑
船舶i的载重量(吨)；A
ti
‑
船舶i到港时刻；E
ti
‑
船舶i离泊时刻；T
i
‑
船舶i的装卸作业时间；E
i
‑
船舶i靠泊止位置；D
ti
‑
船舶i期望离港时刻；S
ij
‑
若船舶i和j时间交叉，则S
ij
＝1，否则S
ij
＝0；Pij
‑
若船舶i和j靠泊位置交叉，则P
ij
＝1，否则P
ij
＝0；R
i
‑
若E
ti
≤D
ti
,则R
i
＝0，否则R
i
＝1；S3：决策变量如下所列：S
i
‑
船舶i靠泊始位置；S
ti
‑
船舶i靠泊时刻；X
i
‑
若船舶i靠泊，则X
i
＝1，否则X
i
＝0；S4：单排船与配工的启发式算法参考排船与配工规则建立，运算步骤如下：(1)对初始船舶进行排序：选择符合计划期内的船舶信息，排序规则为按装船容量大且进锚地时间早来进行升序，船舶编号为i；(2)在生产管理系统中获取当天16:00在泊船舶的信息，包括靠泊位置、拟开船时间；(3)循环为输入的船舶分配泊位，令i＝1；(4)判断船舶的货物类型，决定船舶靠泊的泊位范围；根据对应关系，货物M则进入对应
泊位B1，货物N对应泊位B2、B3、B4；(5)计算船舶i最近的进港动态和靠泊时间；如果进锚地时间在进港动态内，则判断进锚地时间+1.5小时是否大于进港动态的结束时间，如果大于进港动态的结束时间，则船舶的靠泊时间S
ti
＝下一个进港动态开始时间+1.5小时，否则S
ti
＝进锚地时间+1.5小时；(6)计算船舶的靠泊位置；(7)计算船舶i的开工时间；(8)计算机械配置情况；(9)计算船舶i的最晚机械作业结束时间；其数值为所配机械作业结束时间的最大值Max；(10)计算船舶i的完工时间；船舶i的完工时间＝Max(最晚机械作业结束时间，排水时间)；(11)计算船舶i的办手续的结束时间、对应的最近的出港动态和开船时间；(12)重新计算靠泊时间比船舶i靠泊时间晚的船舶的靠泊位置、靠泊时间、机械配置、结束时间；如果重新计算的结果中有船舶靠泊时间超出计划时段的16点的，则将船舶i排除；(13)i＝i+1。如果i>总的船舶数s，进入步骤(14)；否则进入步骤(4)；(14)根据以上单条船的作业算法可以得出整个排船算法模型为：公式(1)为优化目标，要求一天之内靠泊的船舶的总装载量最大；公式(1)可以归一化为：化为：公式(2)为优化目标，要求到港船舶离港延迟时间之和最小；公式(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨多兵，罗威强，李来强，王米换，杨晗芳，陈俊，关坤，邵晨，李羽辉，李轶鸣，
申请(专利权)人：天津港中煤华能煤码头有限公司，
类型：发明
国别省市：