一种自动化码头的桥吊计划调度方法技术

本发明专利技术涉及一种自动化码头桥吊的计划调度方法，可以优化自动化码头装卸流程，缩短码头装卸时间。为此，本发明专利技术的方法包括以下步骤：根据船图和装卸配载图生成任务簇，所述任务簇包含具有相同属性的箱子；根据桥吊的装卸箱量和桥吊的限制条件得到桥吊的初始位置和作业范围；以及通过一种或多种筛选条件将任务安排给桥吊，得到初始任务序列；然后通过局部搜索得到最优结果。本发明专利技术根据任务类型将船上的箱子分成各个小的任务，从而使箱子在堆场的计划安排过程中可以有效地进行分配。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及自动化码头领域，更具体地说，涉及一种实现自动化码头计划作业的 桥吊计划调度方法。
技术介绍
由于经济全球化以及国际贸易的日益密切，集装箱码头的吞吐量在日益增大，客 户对于服务的要求也在日益提高。在这样的背景下，能否在相同的时间内完成更多的船舶 装卸并准时地把货物送到客户手中成为现今国际集装箱码头的一个需求现状。当然，从硬 件方面，码头可以选择扩建泊位跟投入先进设备来达到这个目的，但是需要的时间和投资 是一个巨大的难题，而且对于一些小的国家来说土地的利用问题是一个最大的限制条件。 然而，从软性方面，码头可以选择优化流程来轻松地达到这个目的，自动化操作和技术优化 既节约了土地，时间和资金，还减少了人力成本，对于码头来说是最优的选择。集装箱码头系统分为计划和控制两个系统，计划系统的作用是对码头内部的各种 作业进行计划管理，从而实现有效地控制和设备调度。如果计划不够合理，控制系统就不能 完成计划的安排，将直接影响到码头的作业效率跟服务水平。因此，制定有效的计划对于码 头的日常运营是至关重要的。以往的自动化码头系统仅仅在功能上实现了码头的作业流程，而在系统优化方面 缺乏进展。然而，桥吊计划是码头计划系统中非常重要的一个环节，是连接计划系统跟控制 系统的桥梁。同时，桥吊的工作效率也是衡量码头作业效率的一个重要指标。如果流程得 不到优化，没有一个好的调度计划，桥吊的工作效率不会得到提高。如何能保证桥吊的连续 工作，减少因其他桥吊的妨碍造成的时间空闲以及如何能均衡各桥吊的工作量，最小化船 舶的装卸时间成为目前自动化码头系统中亟待解决一个重要难题。专利技术内容本专利技术旨在提供一种自动化码头的桥吊计划的调度方法，该方法可以优化自动化 码头装卸流程，缩短码头装卸时间。本专利技术为解决上述技术问题而采用的技术方案是提出一种自动化码头桥吊的计 划调度方法，包括以下步骤a.根据船图和装卸配载图生成任务簇，所述任务簇包含具有相同属性的箱子；b.根据桥吊的装卸箱量和桥吊的限制条件得到桥吊的初始位置和作业范围；c.通过一种或多种筛选条件将任务安排给桥吊，得到初始任务序列。在本专利技术的一实施例中，所述步骤a中的任务簇是由用户自行定义，或者是根据 预定的规则自动生成。在本专利技术的一实施例中，上述方法是根据箱子的第一属性生成任务簇，所述第一 属性包括装卸工作类型、甲板位置或大小及其组合。在本专利技术的一实施例中，上述方法还包括根据箱子的第二属性将任务簇分为任务4组，所述第二属性包括箱子的目的港或类型及其组合。在本专利技术的一实施例中，所述步骤b中，根据箱子的数量来分配桥吊的装卸箱量， 如果工作模式为先卸后装，则所述装卸箱量为卸箱数量；如果工作模式为装卸同时，则所述 装卸箱量为装箱量、卸箱量之和。在本专利技术的一实施例中，所述桥吊的限制条件包括电缆长度和/或可用时间。在本专利技术的一实施例中，所述步骤c中任务安排给桥吊的步骤包括从总任务集中筛选出符合筛选条件的候选任务集；从候选任务集中对各任务进行比较得到目标任务安排给桥吊；以及最后再根据目标任务内的任务组安排箱子到堆场并更新任务完成时间。在本专利技术的一实施例中，在步骤c中通过比较每个桥吊所安排的任务数来动态分 配任务。在本专利技术的一实施例中，根据任务组的类型指定不同的堆垛进行卸箱或者装箱。在本专利技术的一实施例中，上述筛选条件包括以下的任意组合箱子的装卸顺序及位置关系；任务桥吊工作范围以内；任务桥吊可用时间范围以内；箱子的位置不会对其他桥吊产生碰撞。在本专利技术的一实施例中，上述箱子的装卸顺序及位置关系的条件包括箱子的装卸优先级；以及任务簇的装卸优先级，其包括以下条件的任意组合在先装后卸的模式中，卸载的任务簇先行处理；在同一贝中，先卸后装；在卸箱过程中，同一贝内甲板上的任务簇优先于甲板下的任务簇；以及在装箱过程中，同一贝内甲板下的任务簇优先于甲板上的任务簇。在本专利技术的一实施例中，比较候选任务与任务桥吊的当前位置，选择距离较小的 作为目标任务；如果有多个任务均具有最小值，则通过随机选择其中一个做为目标任务。在本专利技术的一实施例中，在步骤c之后还包括d.通过局部搜索优化初始任务序列并得到最优解。在本专利技术的一实施例中，上述的局部搜索包括比较各桥吊计划完成时间找到完成时间最长的桥吊，将其中的某个任务转移到相 邻的桥吊来优化船舶的总装卸时间；以及更换桥吊中的部分任务的顺序来优化桥吊的总移动时间。在本专利技术的一实施例中，在步骤c之后还包括e.对执行任务反馈的结果进行实时计划调整以保证各桥吊工作负荷均衡以及船 舶装卸时间的最小化。在本专利技术的一实施例中，对执行任务反馈的结果进行实时计划调整的步骤包括 当装卸计划中每一个任务簇被执行完成时，反馈任务的实际完成时间，通过比较计划完成 时间来检查后续任务的状态，如果各桥吊之间计划完成时间发生偏差，对后续任务进行重 新计划。本专利技术的自动化码头的桥吊计划的调度方法根据任务类型将船上的箱子分成各 个小的任务，使箱子在堆场的计划安排过程中可以有效地进行分配；本专利技术还兼顾了诸如桥吊之间的防碰撞问题等限制，使桥吊在任务的执行过程中 互不妨碍。本专利技术在得到桥吊装卸序列后可对其进行优化调整，最优化桥吊的最终完成时 间，使得计划船舶能够在最少的时间内完成装卸。在实际运行阶段中当每一簇的任务完成后系统返回执行结果，本专利技术会根据执行 结果对后续任务序列检查并在必要时进行重新计划，以保证桥吊不会因为执行时间的误差 产生碰撞，同时也保证了在实际执行结果改变的情况下仍然保持桥吊的任务均衡以及装卸 时间的最小化，使得计划和控制能够紧密地结合在一起。附图说明为让本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本专利技术的具 体实施方式作详细说明，其中图1示出了本专利技术一实施例的调度方法的主要流程示意图；图2示出了本专利技术一实施例的生成及优化任务序列的过程；图3示出了本专利技术一实施例的初始解生成示意图；图4示出了本专利技术一实施例的最优解生成示意图；图5示出了本专利技术一实施例的一个任务簇图例；图6示出了图5的任务簇经过合并后的任务簇图例；图7示出了本专利技术一实施例的一个任务组图例；图8示出了本专利技术一实施例的任务簇关系示意图；图9示出了本专利技术一实施例的转移任务簇的示意图；图10示出了本专利技术一实施例的交换任务簇的示意图。具体实施例方式本专利技术提供了一种自动化码头桥吊计划的调度方法，参考图1和图2所示，该方法 100包括步骤102，根据船图和装卸配载图生成任务簇。任务簇是一堆具有相同的第一属性的箱子的单位，其划分方法主要是根据下列第 一属性的组合箱子的作业方式(如装/卸)，位置(如同贝(bay)甲板上/下)，大小(如 20/40英尺)。在图5所示的一个示例中，船贝26—共有5个任务簇1-5。如果考虑到双 箱操作，可以将两个奇数贝的20英尺箱合并作为一个任务簇。即由图5中的任务簇1和任 务簇2变为图6中的任务簇1和任务簇2，图5中的任务簇4和任务簇5变为图6中的任 务簇4，这样一来船贝26的任务簇就由5个变为4个。因此任务簇的定义可以是十分灵活 的，可以根据用户不同的需要进行拆卸组装，与主流程之间可以分离而通过接口进行计算， 十分方便。任务组是任务簇中的一堆具有相同的第二属性的箱子的最小单位，其划分方法主 要是根据下列第二属性的组合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自动化码头桥吊的计划调度方法，其特征在于包括以下步骤：ａ．根据船图和装卸配载图生成任务簇，所述任务簇包含具有相同属性的箱子；ｂ．根据桥吊的装卸箱量和桥吊的限制条件得到桥吊的初始位置和作业范围；ｃ．通过一种或多种筛选条件将任务安排给桥吊，得到初始任务序列。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王岩，
申请(专利权)人：上海振华重工集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]