1．目的及意义

1目的及意义

1.1研究背景

在经济全球化的发展的趋势下，港口在各国经济贸易往来中发挥着越来越重要的作用，集装箱码头的竞争日益激烈，各个港口为了提高自身的竞争力，吸引船舶到港，提高港口的运营效益,在港口规模没有扩大的情下，往往会采取各种方法来提升服务质量以及生产效率，从而提高自身竞争力。充分利用泊位和岸桥这类码头稀缺资源，在已有资源的基础上通过优化改进来提高港口系统运作效率是集装箱码头在当前发展形势下保持核心竞争力的关键。

在诸多关键竞争因素之中，船舶在港口停留作业的时间和集装箱装卸的费用是竞争中最为关键的要素，关系到整个港口码头的作业效率，同时，港口的经营者希望岸桥和泊位能够得到合理的利用，从而提高码头的运营效益。由于岸桥和泊位在集装箱装卸作业上关系密切，影响着整个码头生产的作业效率，因此，在近几年，泊位－岸桥协同调度优化一直是集装箱领域研究的热点问题。

对于泊位一岸桥联合调度优化问题，国内外的相关专家学者做了大量理论研究，在这些研究中，往往是通过建立相应的混合整数规划模型，利用遗传算法、蚁群算法等启发式算法进行求解，取得了一定的研究成果。以往研究大多是基于确定的作业环境中，即根据已知的船舶到港信息及其他相关信息，假定在计划执行期内不会发生影响计划的异常情况下进行的调度优化。但是，在实际生产中，集装箱码头在船舶的靠泊和装卸过程中经常发生各种干扰事件，如设备故障、恶劣天气、作业事故等等。这些干扰事件往往会对原有泊位及岸桥分配计划产生影响，使原计划不能正常执行或者不能达到原计划的预期效果，甚至使原计划不可行。因此，需要采取一定措施来减少干扰因素对港口生产系统的影响，使之恢复到基本正常的生产秩序。对于这类问题的研究，不仅有一般理论研究意义，往往更具有实际应用价值。

1.2国内外研究现状

泊位和岸桥是整个港口码头生产中两个关键环节，合理的泊位分配和岸桥调度能够提高码头生产效率，减小船舶在港时间，从而提高码头竞争力。国内外学者针对岸桥调度与泊位分配问题做出了大量的研究开发了一系列模型与算法。如Nishimura等^[1]建立了离散泊位分配模型，设计了基于遗传算法的求解方法，Imai等^[2]在模型中考虑不同船舶营运人不同停泊优先权，设计基于遗传算法的启发式算法，Kim等^[3]利用模拟退火算法求解离散泊位分配问题。Wang等^[4]将泊位分配问题视为多阶段决策问题，设计了基于随机束搜索算法的求解方法。这些模型与算法的目的是在船舶到港前获得最优的泊位分配计划。然而，在作业中会出现各种干扰事件，如恶劣天气、设备故障等，这些干扰事件的发生会打乱原有泊位分配计划，使原有泊位方案不可行。这时，需要对泊位计划进行调整，以减少干扰事件对系统的负面影响，我们称之为泊位分配干扰管理。

近年来干扰管理思想在港口生产管理中得到了越来越多的应用。国外学者M.F.Monoaca等^[5]通过考虑船舶总的在港时间，建立了一种连续泊位动态分配模型并进行求解。林庆福等^[6]针对如何降低码头干扰问题，建立了连续型泊位-岸桥集成分派的混合整数规划模型，根据船舶不同延期程度，建立了基于泊位和岸桥调整的分层调整模型。研究不同延期程度的最优调整方案。韩子龙等^[7]借鉴干扰管理的思想，根据不同干扰因素对泊位－岸桥计划干扰程度的不同，制定出相应的岸桥调整策略与泊位调整策略。利用一阶数理逻辑分别对岸桥和泊位调度干扰恢复进行建模描述，设计了基于最小松弛度与顺序性的NCL的求解规则，采用基于字典顺序的求解方法进行求解。李孟泽^[8]建立了以恢复成本最低以及离港时间最快的双标干扰恢复模型，采用了基于吱呀轮优化的启发式算法。杨春霞，王诺等^[9]基于干扰管理思想，提出了相应的干扰管理决策方法: 在干扰事件发生前后，首先确定干扰事件的性质，并选择合适的恢复策略，建立综合考虑新计划性能、恢复成本和与原计划偏离度等三方面的扰动恢复模型，并采用多目标遗传算法进行求解。曾庆成等^[10]设计了基于局部重调度与禁忌算法的仿真优化算法来对干扰管理模型进行求解。

综上，这些研究都深化了干扰管理的理论与方法，将干扰管理思想与集装箱码头的实际生产调度相结合起来，取得了很好的研究成果。但实际生产过程中干扰的度量与利益平衡、复杂约束条件描述以及模型的求解算法等问题是十分复杂的，是需要继续深入研究的问题。另外，在干扰事件发生后要在尽量短的时间内做出调整计划，因此干扰管理对模型求解算法的速度要求更高，而目前干扰管理算法需要进一步提高。

1.3研究目的

本文的研究对象集装箱码头的船舶动态到达的连续性泊位和岸桥的协同分配问题，在泊位和岸桥协调调度的基础上，考虑影响调度计划的不确定因素，如船舶未能准时到港、设备故障、恶劣天气等等，通过合理的假设，建立起相应的干扰恢复数学模型，拟采用多目标遗传算法使用Visual studio来编程求解，并查阅相关资料设计符合实际的算例来进行验证，分析模型的可行性以及相关参数的灵敏度。

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2. 研究的基本内容与方案

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2研究内容

（1）对集装箱码头生产调度和干扰管理理论进行研究；

学习了解集装箱码头的生产调度流程，通过查阅文献，重点掌握泊位和岸桥的协调调度方法和干扰管理理论，将干扰管理理论引入码头的生产调度中，研究在连续性泊位策略下岸桥和泊位协同调度的干扰恢复问题。

（2）分析码头的不确定因素及其干扰，对扰动进行度量分析，掌握干扰恢复策略；