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基于系统仿真技术的港口泊位作业流程优化 ——以香港港为例

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尽管近年 香港港采取如:加深航道,将部分通用泊位列为专用集装箱泊位,采购新的专用装卸设备,升级改造港口通讯及安保系统等措施以提高码头的整体操作效率,但目前 香港港的通过能力仍无法满足腹地吞吐量迅速增加的需求。
目前 香港港对提高其集装箱泊位吞吐能力的需要极为迫切,但是若仅对泊位进行常规的维修加固,并不能使其集装箱吞吐量得到提升。在上述背景下,如何通过整合现有岸线资源,对现有港口泊位进行作业流程优化,提升集装箱通过能力已成为香港港急需解决的问题。

1.2研究的意义

近几年来,随着集装箱港口的快速发展,港口间的竞争日益加剧。港口间的竞争优势不仅取决于港口的地理位置和腹地经济的发展情况以及港口的硬件设施等,港口的作业效率和技术条件和管理水平等也是体现出港口竞争力的重要因素。若要在激烈的港口竞争中占有优势,必须使得港口的各个作业环节系统化、合理化。所以合理优化分配港口的资源是非常重要的。对于集装箱港口来说,泊位和岸桥是港口的重要资源。由于港口一旦建成更改就会耗费很大人力、物力。如何能更好的提高顾客的满意度,与改进港口的硬件设施相比更可行的办法是在原有的设施条件下通过优化各个作业环节来提高作业效率达到顾客满意度。
基于上述,本文研究集装箱港口的泊位的作业流程优化问题。从作业角度分析泊位对集装箱港的作业效率的影响。在集装箱港口硬件设施既定的条件下,研究对泊位分配的优化问题。构建集装箱港口系统的作业调度模型,形成一个相对完整的码头运作研究体系,为集装箱港口的泊位作业环节提供优化作业方案,提高港口作业效率增加了集装箱高港口竞争力。所以本文研究集装箱港口的泊位优化问题具有很大的意义。

基于系统仿真技术的港口泊位作业流程优化 ——以香港港为例
以上是针对离散泊位布局下进行的研究,即码头岸线被分割成若干泊位,船舶只能停靠在某个泊位内,且在同一时刻每个泊位至多只能停泊一艘船,这种靠泊方式在很多文献中也被称为固定靠泊方式。在集装箱船舶大型化发展趋势下,为了进一步提高码头岸线的利用率,同时使泊位计划更具有灵活性,很多码头开始采用连续泊位布局,即不对岸线分割,允许船舶停泊在码头岸线内满足其停泊条件的任意位置,这种靠泊方式也被称作柔性靠泊方式。一些文献在假设船舶装卸时间固定的情况下,将泊位调度问题转化为单机调度问题进行了讨论。Li等[27]以最小化船舶最大完成时间为目标建立优化模型,并采用解决装箱问题的近似算法一一降序首次适应(First-Fit-Decreasing)算法求解模型,Guan等[28]则是以所有船舶的加权完成时间最小为目标。
韩晓龙和丁以中[29]将连续泊位配置问题抽象为二维装箱问题,建立了整数规划模型,并在模型中考虑为每条船舶分配一定数量的岸桥。该研究采用了回溯算法进行求解,先找到可供服务的岸桥,继而确定服务的时间,再寻找可以靠泊的位置停靠。
韩骏等[30]基于最小化计划周期内所有船舶在港时间为目标,展开了泊位和岸桥协同调度研究。他们在动态泊位调度过程中加入了岸桥分配问题,并设计了免疫遗传算法来求解此问题。乐美龙和刘秀玲[31]、蒋大培等[32]将泊位偏好因素考虑在泊位和岸桥的联合调度问题中,并分析了泊位偏好对港口作业中的实际意义。周鹏飞和康海贵[33]基于船舶到港时间的不确定性和装卸船时间的不确定性,研究了面向随机不确定性环境下的泊位分配和岸桥调度问题。
近年来关于集装箱码头运营管理的优化调度研究逐渐受到重视,研究方法主要包括以下两类:一类是利用数学规划建模并设计相应算法的方法将现有资源设备进行调度优化;另一类是利用模拟仿真技术来评价、优化提出的调度策略和方案。有关利用数学规划建模并设计相应算法的相关文献,在前面的文献综述部分已经做了相关介绍。

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