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【自动化集装箱码头AGV混合配对调度优化】是关于提高自动化导引车(AGV)在自动化集装箱码头作业效率和空间利用率的一种策略。在传统的40英尺集装箱搬运作业中,使用40英尺的AGV只能达到50%的装载率,造成了资源浪费。为了解决这个问题,文章提出了一种新的工艺——混合配对调度,即通过两台20英尺的AGV配对搬运40英尺的集装箱,同时20英尺的集装箱由单一的20英尺AGV搬运。 该研究建立了基于混合整数规划模型的调度优化方法,目标是最小化完成时间和空载时间。混合整数规划模型是一种在优化问题中结合了连续变量和离散变量的数学模型,适合处理这种包含离散决策(如AGV的配对选择)和连续变量(如时间)的问题。通过这个模型,可以找到最优的AGV配对和调度方案。 论文进行了算例分析和数据集的研究,探讨了AGV数量、规格配置以及运输时间之间的敏感性。实验结果显示,所提出的模型能有效降低完成时间和空载时间,为自动化集装箱码头的AGV数量配置、规格选择和配对调度提供决策支持。 此外,文中还引用了其他学者对于多车辆单任务问题(MOVC)的研究,如GA和SEA等元启发式算法的应用,同步性约束的处理,以及不同算法在解决这类问题中的表现。这些研究为AGV配对调度问题提供了理论背景和方法借鉴。 这项工作为自动化集装箱码头的运营效率提升提供了新的视角,通过混合配对调度策略,不仅提高了AGV的装载率,也优化了其利用率。同时,建立的混合整数规划模型和敏感性分析为实际操作中的资源配置提供了科学依据,有助于进一步提高自动化码头的作业效率。
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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
扈涧盛
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