自动化集装箱码头AGV混合配对调度优化_包晓琼1
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第
41
卷 第
3
期
2019
年
6
月
武汉理工大学学报
(
信息与管理工程版
)
JOURNAL OF WUT( INFORMATION ＆ MANAGEMENT ENGINEERING)
Vol． 41 No． 3
Jun． 2019
文章编号
: 2095 － 3852( 2019) 03 － 0277 － 05
文献标志码
: A
自动化集装箱码头
AGV
混合配对调度优化
包晓琼
1，2
，
鹿飞燕
2
，
胡志华
2
( 1．
上海海事大学 电工电子实验中心
，
上海
201306; 2．
上海海事大学 物流研究中心
，
上海
201306)
摘 要
:
为了提高自动化导引车
( AGV)
的作业效率和空间利用率
，
针对
40 ft
集装箱的搬运作业问题
，
采
用由
20 ft AGV
配对搬运和
40 ft AGV
独立搬运的混合配对调度的新工艺
，
以最小化完成时间和空载时间为
目标
，
建立混合整数规划模 型并求解
。
设计算例和数据集
，
研究
AGV
和搬运任务的数量配置
、
规格配置与运
输时间的敏感性
。
实验结果说明了模型的有效性
，
并为自动化集装箱码头
AGV
数量和规格配置
、
配对调度提
供了参考
。
关键词
:
自动化集装箱码头
;
混合配对调度
;
自动化导引车
;
混合整数规划模型
中图分类号
: U691． 3 DOI: 10． 3963 / j． issn． 2095 － 3852． 2019． 03． 009
收稿日期
: 2019 － 01 － 12．
作者简介
:
包晓琼
( 1991 － ) ，
女
，
上海人
，
上海海事大学电工电子实验中心讲师
，
主要研究方向为港口物流运作优化
．
通讯作者
:
胡志华
( 1977 － ) ，
男
，
湖南长沙人
，
上海海事大学物流研究中心教授
，
主要研究方向为港航与物流运作优化
、
智能计算
．
基金项目
:
国家自然科学基金面上项目
( 71871136; 71471109) ;
上海市科学技术委员会科研计划项目
( 16040501800) ．
装卸搬运作业常见于自动化集装箱码头中
，
即码头前沿桥吊将集装箱卸载至水平运输设备
，
水平运输设备衔接码头前沿和堆场
，
龙门吊将集
装箱装载至堆场
，
故又称之为三级装卸搬运
［1］
。
“
搬运
”
作为
“
装
”
和
“
卸
”
的衔接环节
，
其高效运
作可提高 码 头 整 体效 益
。
自 动 化导 引 车
( auto-
matic guided vehicle，AGV) ，
又称无人导引车
，
是
自动化集装箱码头最常见的水平运输设备
。
在搬
运作业中
，
若一台
40 ft AGV
搬运一个
20 ft
的集
装箱
，
其装载率仅为
50% ，
造成资源浪费
。
因此
，
采用由两台
20 ft
的
AGV
配对搬运
40 ft
的集装箱
或
40 ft AGV
独立搬运
40 ft
的集装箱
，20 ft
集装
箱仅由
20 ft AGV
独立搬运的新工艺
，
即为
AGV
混合配对调度
。
新工艺的关键是配对调度
，
指多辆运输设备
协同搬运一个货物
，HU
等
［2］
称此类运输问题为
多车辆单任务问题
( multi － vehicle and one － car-
go transportation，MOVC) 。MOVC
常见于大件物
流运输和船舶分段运输
，
如
JOO
等
［3］
考虑了配送
限制的约束条件
，
以最小化惩罚时间为目标建立
数学模型
，
并设计了基于遗传算法
( GA)
和自进化
算法
( SEA)
的元启发式算法
。PARK
等
［4］
将船舶
分段运输问题转化为带有优先级约束和顺序相关
初始时间的并行调度问题
。MOVC
对同步性提出
了更高要求
，
如
IOACHIM
等
［5］
将同步性概念应
用到船舶分段运输
，
并通过动态规划算法进行求
解
。GSCHWIND
［6］
考虑节点同步装载的运输 问
题
，
在列生成算法的基础上设计
4
种分支定界算
法并进行比较
。SALAZAR － AGUILAR
等
［7］
将同
步弧路径问题引入除雪作业中
，
设计了混合整数
规划模型
。ROUSSEAU
等
［8］
设计带有同步约束
的灵活启发式算法以研究车辆动态分配问题
。
HU
等建立混合整数规划模型
，
并设计贪婪算法
和改进遗传算法求解该模型
。
综上所述
，AGV
配
对调度是带有同步约 束的
MOVC
问题
。
多载
AGV
可以提高
AGV
装载率和利用率
，
针对此问题
，GRUNOW
等
［9］
利用运输车辆的有效
性
，
提出了 基 于优 先 权调 度 算法和
MILP
模型
。
LEVITIN
等
［10］
则设计了基于
LIFO
规则的算法求
解多载
AGV
最短路径
。
基于此
，
笔者采用由两台
20 ft
的
AGV
配对
搬运一个
40 ft
集装箱和一台
40 ft AGV
独立搬运
40 ft
集装箱
，20 ft
集装箱仅由
20 ft AGV
搬运的
新工艺
，
以研究
AGV
混合配对调度问题
。
以最小
化完成时间和空载时间为目标
，
建立混合整数规
划模型并求解
。
并设计算例
，
研究
AGV
和搬运任
务的数量配置
、
规格配置与运输时间的敏感性
，
以
期为优化自动化集装箱码头
AGV
配对调度方案
ChaoXing
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