集装箱码头堆场优化系统技术方案

本发明专利技术公开了集装箱码头堆场优化系统，该系统由系统输入模块、系统控制模块、系统评价模块、统计输出模块４个模块组成；所述系统控制模块根据系统输入模块输入机械参数、各类分布、场地参数进行集装箱码头所有生产调度，并将产生的各种数据传输到系统评价模块中进行机械类评价、服务类评价以及效益类评价，同时这些数据由统计输出模块进行机械类统计、服务类统计以及效益类统计。本发明专利技术解决了作业冲突、造成机械设备忙闲不均，码头的效率无法上去等问题，实现了堆场中压箱个数最少、翻箱率最低、高的工作效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种集装箱码头的管理系统，特别涉及一种全自动高效率的集 装箱码头堆场优化系统。
技术介绍
随着世界范围内集装箱业务量的逐年增长，许多集装箱码头都面对生产任 务持续增加，但堆场面积和生产设备有限等困难。集装箱码头的各项现场作业 都是以堆场放箱为基础。集装箱在堆场上的分布直接影响到船舶配载和装卸船 作业等操作。集装箱码头堆场自动配位系统的开发正是基于这种状况，从集装 箱码头作业最基础的部分着手，依据先进的放箱策略理顺堆场上集装箱的分 布，由此提高堆场的出、收箱能力，从而在不增加生产成本的条件下提高码头 作业的效率和质量。目前在集装箱码头行业中，几大成功的国际港口 (如HIT、 YICT、汉堡)已有自己的堆场自动配位系统，其均采用分散放箱策略。然而， 由于不同码头所采用的生产管理系统，以及场地、设备等生产条件各异；使得 港口根据自身条件开发的堆场自动配位系统在其它码头的应用比较困难。且码 头生产对堆场自动配位系统的要求也会随着码头生产条件的变化而改变。目前先进的码头软件有美国NAVIS 、(应用有深圳蛇口集装箱码头和去年 刚上的宁波港务局，)比利时COSMOS码头系统(应用有去年上的深圳赤湾集 装箱码头和天津港集装箱码头)，在集装箱码头的实际应用中，虽然看起来是 用上了电脑，但码头的作业指挥，装船配载、以及集装箱的位置处理还处在人 工控制、逐一指定，堆位键盘字符输入的表层状态，还需要大量的码头地面理 货人员协助，还要依赖中央控制室的调度人员看监视器进行指挥，还要靠对讲 机进行作业。这些不仅耗费大量人力、物力，更主要的是整个码头的众多作业 (装船、卸船，这艘船、那艘船，装车、卸车，堆场调整、场内调箱等等)只 能分工去完成，无法实现全盘统一指挥。各自为阵的状况势必造成作业冲突、 造成机械设备忙闲不均，码头的效率无法上去。
技术实现思路
本专利技术针对上述现有技术所存在的不足，而提供一种能够解决此问题的集 装箱码头堆场优化系统。为了达到所述目的，本专利技术所涉及的集装箱码头堆场优化系统，该系统由 系统输入模块、系统控制模块、系统评价模块、统计输出模块4个模块组成； 所述系统控制模块根据系统输入模块输入机械参数、各类分布、场地参数进行 集装箱码头所有生产调度，并将产生的各种数据传输到系统评价模块中进行机 械类评价、服务类评价以及效益类评价，同时这些数据由统计输出模块进行机 械类统计、服务类统计以及效益类统计。所述系统控制模块中包括仿真数据初始化模块、船舶生成模块、泊位分配 模块、岸桥分配模块、集装箱集港模块、出口箱进场计划模块、出口箱进场与 选位模块、进口箱进场计划模块、进口箱进场选位模块、提箱模块、内卡调度 模块、场桥调度模块、场桥作业模块、统计输出模块。所述仿真数据初始化模块，根据码头实际的各类机械营运参数、船舶到达 间隔分布、集卡到达分布、箱量箱型分布等，在系统可视化界面中直接输入， 也可由本系统默认输入参数，该模块还可产生不同码头的初始化环境，以便对 集装箱码头不同初始化情况下，进行堆场管理优化。所述船舶生成模块，根据集装箱码头统计的船舶到达的类型统计比例，生 成不同类型的船舶，每种类型按照平均分布生成该船舶箱量，然后根据船舶长 度、挂靠港、吨位，生成船名并确定各种箱的比例，根据平均分布确定预靠泊位，进入船舶计划等待区，最后进入船舶靠泊模块；所述船舶产生的时间间隔 分布服从负指数分布。所述泊位分配模块，采用基于岸壁线长度的动态泊位分配法来进行泊位的 分配，首先将岸壁线根据实际长度进行均匀分段，并按照顺序进行岸壁线编号， 然后创建一张岸壁线分段占用表，以确定岸壁线的哪些段被占用，哪些段空闲； 船舶根据预靠泊位选择泊位靠泊，先根据船舶的长度确定需要多少个连续段才 可以停靠，然后搜索岸壁线分段占用表，1号和3号泊位沿岸壁线从左至右，2 号和4号泊位从右至左，寻找n个连续的空闲段，如果找到，则船舶靠泊，将 n个区段设为忙的状态，将当前停靠船舶的名称记入岸壁线分段占用表；若无法找到连续n个空闲段，则在其相邻泊位寻找，如2号泊位无法选到，则在l 号泊位选择，1号泊位无法选到则在3号泊位选择，如果3号泊位仍然无法选 择，则在整条岸壁线搜索，无法搜索到，则给该船舶新的泊位号，如果仍然无 法找到，则进入锚地等待。所述岸桥分配模块根据船舶类型来确定岸桥的数量，在船靠泊后先判断船 的两边是否有船，进而确定可用的岸桥的数量，如果岸桥富余，则循环判断两 端岸桥，判断哪一台距离中心位置较远则移走该岸桥，依次循环，直到岸桥数 量和需求量一致；若岸桥数量不够，则根据左右侧岸桥工作剩余时间的不同选 择合适的岸桥进行工作；若左边的岸桥的剩余工作量少于右侧，则选择左侧的 岸桥，否则选择右侧的岸桥，同时再判断该岸桥剩余箱量的多少，如果剩余的 箱量大于该岸桥将被分配的卸船量，则该岸桥只进行装船，不进行卸船；依次 选择岸桥，直到可分配岸桥数满足需求。所述集装箱集港模块，根据产生的船舶船型的进出口箱总量范围随机产生 一个总箱量，再乘以出口箱所占比例，即为出口箱的数量，根据这个数量产生 出口集装箱；设定每条船的集港天数为两天，将出口箱总箱量乘以每天的集港 比例系数，得集港期间每天的箱量；再根据仿真数据初始化模块中输入的20 呎箱、40呎箱的比例，空箱、重箱的比例以及普通箱、冷冻箱、危险品箱和超 限箱的比例，将每天的箱量乘以这些比例，得到各种箱型的数量；根据仿真数 据初始化模块中输入的挂靠港范围，按照平均分布生成挂靠港数量；然后根据 初始表中输入的集装箱吨级数，产生一个随机数；最后根据统计规律，得出集 装箱进场时间间隔服从负指数分布，按此规律进行集装箱进场。所述出口箱进场计划模块中分为箱区计划、倍计划以及倍与箱组匹配计 划，箱区计划是选择合适的箱区，倍计划是在箱区选定之后选择合适的倍；出 口箱进场箱区的选择依据岸桥与箱区的比例为l:2选择，若箱区不足，则选到 多少就用多少箱区集港。所述箱区计划通过以下几步来实现(1) 根据每天集港集装箱的箱型、吨级、挂靠港数量，来确定需要的20 呎、40呎的倍数；(2) 根据每天出口集装箱的数量来确定所需要的箱区数量；(3) 根据靠近船舶预靠泊位的原则和作业线分散的原则，搜索箱区，选 择可用的箱区；(4) 搜索到一个箱区后，先判断该箱区是否正在进行装船作业，若是， 则放弃该箱区，否则再判断该箱区和上次计划是否己经相差了八小时，若不是， 则放弃该箱区，否则继续判断该箱区是否有足够的倍数，若没有，则放弃该箱 区，否则就选择该箱区；(5) 判断选择的箱区数有没有达到所需的数量，达到了就进行倍计划， 否则继续寻找下一个可用的箱区；(6) 判断是否还有可供选择的箱区，若没有，就进行倍计划，否则返回 到第(4)步进行箱区的搜索判断。所述倍计划通过以下几步来实现(1) 根据箱区计划和出口箱的箱型数量等，来确定每个箱区应该分得的倍数；(2) 在每个要存放出口箱的箱区中搜索适宜计划的倍，如果该倍是空的， 则选择该倍，否则，就放弃该倍；(3) 判断选择的倍数是否已经达到应有的倍数，若是，就集装箱进场， 否则，进一步判断是不是还有可供选择的倍，若是，回到第(2)步继续搜索 适宜的倍，否则，系统报错。所述倍与箱组匹配计划通过以下几步本文档来自技高网...

【技术保护点】
集装箱码头堆场优化系统，该系统由系统输入模块、系统控制模块、系统评价模块、统计输出模块４个模块组成；其特征在于，所述系统控制模块根据系统输入模块输入机械参数、各类分布、场地参数进行集装箱码头所有生产调度，并将产生的各种数据传输到系统评价模块中进行机械类评价、服务类评价以及效益类评价，同时这些数据由统计输出模块进行机械类统计、服务类统计以及效益类统计。

【技术特征摘要】
CN 2008-5-20 200810043379.91、集装箱码头堆场优化系统，该系统由系统输入模块、系统控制模块、系统评价模块、统计输出模块4个模块组成；其特征在于，所述系统控制模块根据系统输入模块输入机械参数、各类分布、场地参数进行集装箱码头所有生产调度，并将产生的各种数据传输到系统评价模块中进行机械类评价、服务类评价以及效益类评价，同时这些数据由统计输出模块进行机械类统计、服务类统计以及效益类统计。2、 根据权利要求1所述的集装箱码头堆场优化系统，其特征在于，所述 系统控制模块中包括仿真数据初始化模块、船舶生成模块、泊位分配模块、岸 桥分配模块、集装箱集港模块、出口箱进场计划模块、出口箱进场与选位模块、 进口箱进场计划模块、进口箱进场选位模块、提箱模块、内卡调度模块、场桥 调度模块、场桥作业模块、统计输出模块。3、 根据权利要求2所述的集装箱码头堆场优化系统，其特征在于，所述 仿真数据初始化模块，根据码头实际的各类机械营运参数、船舶到达间隔分布、 集卡到达分布、箱量箱型分布等，在系统可视化界面中直接输入，也可由本系 统默认输入参数，该模块还可产生不同码头的初始化环境，以便对集装箱码头 不同初始化情况下，进行堆场管理优化。4、 根据权利要求2所述的集装箱码头堆场优化系统，其特征在于，所述 船舶生成模块，根据集装箱码头统计的船舶到达的类型统计比例，生成不同类 型的船舶，每种类型按照平均分布生成该船舶箱量，然后根据船舶长度、挂靠 港、吨位，生成船名并确定各种箱的比例，根据平均分布确定预靠泊位，进入 船舶计划等待区，最后进入船舶靠泊模块；所述船舶产生的时间间隔分布服从 负指数分布。5、 根据权利要求2所述的集装箱码头堆场优化系统，其特征在于，所述 泊位分配模块，采用基于岸壁线长度的动态泊位分配法来进行泊位的分配，首 先将岸壁线根据实际长度进行均匀分段，并按照顺序进行岸壁线编号，然后创 建一张岸壁线分段占用表，以确定岸壁线的哪些段被占用，哪些段空闲；船舶 根据预靠泊位选择泊位靠泊，先根据船舶的长度确定需要多少个连续段才可以 停靠，然后搜索岸壁线分段占用表，1号和3号泊位沿岸壁线从左至右，2号和4号泊位从右至左，寻找n个连续的空闲段，如果找到，则船舶靠泊，将n 个区段设为忙的状态，将当前停靠船舶的名称记入岸壁线分段占用表；若无法 找到连续n个空闲段，则在其相邻泊位寻找，如2号泊位无法选到，则在l号 泊位选择，1号泊位无法选到则在3号泊位选择，如果3号泊位仍然无法选择， 则在整条岸壁线搜索，无法搜索到，则给该船舶新的泊位号，如果仍然无法找 到，则进入锚地等待。6、 根据权利要求2所述的集装箱码头堆场优化系统，其特征在于，所述 岸桥分配模块根据船舶类型来确定岸桥的数量，在船靠泊后先判断船的两边是 否有船，进而确定可用的岸桥的数量，如果岸桥富余，则循环判断两端岸桥， 判断哪一台距离中心位置较远则移走该岸桥，依次循环，直到岸桥数量和需求 量一致；若岸桥数量不够，则根据左右侧岸桥工作剩余时间的不同选择合适的 岸桥进行工作；若左边的岸桥的剩余工作量少于右侧，则选择左侧的岸桥，否 则选择右侧的岸桥，同时再判断该岸桥剩余箱量的多少，如果剩余的箱量大于 该岸桥将被分配的卸船量，则该岸桥只进行装船，不进行卸船；依次选择岸桥， 直到可分配岸桥数满足需求。7、 根据权利要求2所述的集装箱码头堆场优化系统，其特征在于，所述 集装箱集港模块，根据产生的船舶船型的进出口箱总量范围随机产生一个总箱 量，再乘以出口箱所占比例，即为出口箱的数量，根据这个数量产生出口集装 箱；设定每条船的集港天数为两天，将出口箱总箱量乘以每天的集港比例系数， 得集港期间每天的箱量；再根据仿真数据初始化模块中输入的20呎箱、40呎 箱的比例，空箱、重箱的比例以及普通箱、冷冻箱、危险品箱和超限箱的比例， 将每天的箱量乘以这些比例，得到各种箱型的数量；根据仿真数据初始化模块 中输入的挂靠港范围，按照平均分布生成挂靠港数量；然后根据初始表中输入 的集装箱吨级数，产生一个随机数；最后根据统计规律，得出集装箱进场时间 间隔服从负指数分布，按此规律进行集装箱进场。8、 根据权利要求2所述的集装箱码头堆场优化系统，其特征在于，所述 出口箱进场计划模块中分为箱区计划、倍计划以及倍与箱组匹配计划，箱区计 划是选择合适的箱区，倍计划是在箱区选定之后选择合适的倍；出口箱进场箱 区的选择依据岸桥与箱区的比例为1:2选择，若箱区不足，则选到多少就用多少箱区集港。9、 根据权利要求8所述的集装箱码头堆场优化系统，其特征在于，所述 箱区计划通过以下几步来实现(1) 根据每天集港集装箱的箱型、吨级、挂靠港数量，来确定需要的20呎、40呎的倍数；(2) 根据每天出口集装箱的数量来确定所需要的箱区数量；(3) 根据靠近船舶预靠泊位的原则和作业线分散的原则，搜索箱区，选 择可用的箱区；(4) 搜索到一个箱区后，先判断该箱区是否正在进行装船作业，若是， 则放弃该箱区，否则再判断该箱区和上次计划是否已经相差了八小时，若不是， 则放弃该箱区，否则继续判断该箱区是否有足够的倍数，若没有，则放弃该箱 区，否则就选择该箱区；(5) 判断选择的箱区数有没有达到所需的数量，达到了就进行倍计划， 否则继续寻找下一个可用的箱区；(6) 判断是否还有可供选择的箱区，若没有，就进行倍计划，否则返回 到第(4)步进行箱区的搜索判断。10、 根据权利要求8所述的集装箱码头堆场优化系统，其特征在于，所述 倍计划通过以下几...

【专利技术属性】
技术研发人员：宓为建，严伟，苌道方，何军良，张艳伟，谢尘，陆后军，边志成，王红湘，沈银娟，王朝霞，
申请(专利权)人：上海海事大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]