位内集装箱翻箱操作的启发式优化摘要:为提高集装箱码头作业效率,提出装船时位内翻箱操作的启发式优化决策方法.在既定的初始堆存状态下,以最小化总翻箱次数为优化目标,通过制定可等价替换抽象约束的箱位选取规则,以最大程度保证装船系统的流畅性为约束条件,建立装船时位内翻箱问题的优化模型.根据启发式最小翻箱增加优化算法,制定位内集装箱翻箱操作优化决策方法.关键词:翻箱;堆场;堆存位;启发式算法:U653.7文献标志码:??A??Heuristicoptimizationalgorithmforreshuffleofexternalcontainer激NPeng,HUANGYoufang,YANWei(LogisticsEngineeringCollege,ShanghaiMaritimeUniv.,Shanghai200135,China)Abstract:Inordertoimprovetheworkingperformanceofcontainerterminal,aheuristicoptimization??algorithm??forreshuffleofexternalcontainerinshipmentisputforward.Withanobjectivetominimizethetotalofreshuffleoperationunderagiveninitialstoragesituation,undertheconstraintstoensurethefurthestfluencyofshiploadingsystem,anoptimizationmodelofthereshuffleisbuiltbyestablishingthecontainerpositionreshuffleruleswhichareusedtosubstitutefortheabstractconstraintsequivalently.Withthereshuffleaccumulationminimizationheuristicalgorithm,anoptimizationdecisionforthereshu-??ffle??ismade.Keywords:reshuffle;containeryard;storagespace;heuristicalgorithm0引言2008年全球集装箱吞吐量排名前10的集装箱港口,前9个均在亚洲,而其中有3个属于中国.[1]中国港口集装箱吞吐量将持续保持较高增长的态势,全球集装箱海运重心继续加快向东亚,特别是向中国转移.因此,提高港口作业效率是保证中国港口竞争力的关键.集装箱翻箱操作直接影响堆场的发箱速度,甚至严重影响装船系统的整体流畅性.[2-4]由于不可控制的随机信息及堆场密度过大等客观因素的影响,在多层堆垛的集装箱堆场,集港结束后的堆存位状态与发箱顺序很难完全相符,堆存在下层的出口箱需较早发箱的情况普遍存在,翻箱操作不可避免.集装箱堆场多层堆垛示意见图1.图1集装箱堆场多层堆垛示意本文重点研究装船时的位内翻箱问题.在既定的初始堆存状态下,以最小化总翻箱次数为优化目标,以尽量避免单次发箱时翻箱操作过多、最大程度地保证装船系统的流畅性为约束条件,给出可等价替换抽象约束的箱位选取规则,建立装船时位内翻箱问题的优化模型,并基于启发式最小翻箱增加优化算法制定位内翻箱优化决策方案.1问题描述图2为翻出箱堆存箱位的选取对单次发箱的影响示意.其中,图2(a)为某个6排4层堆存位装船前的初始堆存状态.由于最大堆高为4层,位内留有3个空箱位,足以满足翻箱的最大空箱位需求.箱位内的数字表示对应集装箱的发箱顺序,顺序号为1的集装箱最先发箱.图2翻出箱堆存箱位的选取对单次发箱的影响示意在图2(a)所示的堆存状态下,1号箱为目标箱;阴影表示的集装箱为相应堆存状态下的必翻箱.由于必翻箱的下方存在需早发的集装箱,必须翻箱.必翻箱中19和20号箱连续堆存在4号箱的上方,为4号箱的阻塞箱;10号箱上方连续堆存的必翻箱仅有21号箱,为10号箱的阻塞箱;而16号箱为3号箱的阻塞箱.同理,9和11号箱的阻塞箱分别为12和14号箱.若目标箱上方无集装箱,可直接发箱;若目标箱上方有集装箱,则需对其上方的阻塞箱实施相应的翻箱操作.图2(a)所示的初始堆存状态,1和2号箱可直接发箱,发箱后的堆存位状态见图2(b).图2(b)中,3号箱为目标箱,16号箱为目标箱的阻塞箱,带斜线阴影的集装箱为堆存排内最早发箱的集装箱.要取出3号箱,需先对16号箱进行翻箱操作.若按图2(c)所示,将16号箱移入第6排第4层,第6排内最早发箱的集装箱仍为4号箱,其阻塞箱个数由2个增加到3个.可见,翻出箱堆存箱位的选取直接对相关后续箱取箱所需的翻箱次数造成影响.从目标箱自身考虑,翻出箱堆存箱位的选取直接影响目标箱对应的翻箱次数.在图2(b)的堆存状态下,若选取第1排2层为16号箱的堆存箱位,16号箱移入后不会对排内其他集装箱造成阻塞,在后续装船过程中不需要再次翻箱.但为移入16号箱必须先将位内的15号箱移开,这无疑增大目标箱的取箱代价.因此,在既定初始堆存状态下,集装箱单...