自动化码头考虑缓冲区的设备协调调度优化

为研究自动化码头缓冲区的设置对装卸设备作业协调性的影响,针对“双小车岸桥+AGV+缓冲支架+自动化轨道吊”的装卸工艺,利用缓冲有限的柔性流水车间调度理论建立集成调度优化模型,设计了以NEH启发式算法产生初始解的遗传算法对模型进行求解,得出相应的设备调度优化方案与完工时间,并通过对比遗传算法与粒子群算法的运算结果验证了提出的模型与算法的有效性,进而分析了不同缓存区容量对完工时间以及设备使用率的影响。结果表明,设置缓冲区能有效提高不同设备之间的作业协调性,显著减少AGV的使用数量与作业完工时间。     

自动化集装箱港口考虑AGV伴侣的AGV调度优化问题研究

为提高自动化集装箱港口设备的工作效率,提出了一种新的集装箱进出口工艺：堆场—场桥—AGV伴侣—AGV—岸桥。在考虑AGV伴侣容量限制的基础上,建立了带时间窗约束的AGV调度混合整数规划模型,设计了启发式算法求解AGV伴侣时间窗,采用粒子群算法进行求解,得出了相应AGV调度优化方案。求解结果表明,AGV伴侣的设置能有效改善AGV与场桥间的协调性、设备间的等待时间;并且AGV伴侣容量一定时,场桥的等待时间随着AGV的数量增加而减少。     

干扰约束下考虑分组作业面的岸桥AGV联合调度

为解决自动化码头海侧多阶段设备作业的协调问题,加快集装箱在码头内部的周转过程。考虑干扰约束下分组作业面的的岸桥自动导引小车（AGV）联合调度问题。以岸桥、AGV完工时间和AGV等待时间加权总和最小为目标,考虑岸桥实际操作中的干扰约束与AGV堵塞等待等情况,建立岸桥与AGV联合调度优化模型。提出岸桥动态调度与AGV分组作业面调度模式,设计不同规模的算例,并采用遗传算法（GA）进行求解,将计算结果与传统调度模式进行对比。结果表明,该算法能有效提高岸桥与AGV作业效率,降低AGV的等待时间与堵塞次数,为码头实际作业提供依据。     

双循环策略下岸桥与跨运车的联合调度

集装箱码头采用跨运车能够减少作业环节和码头机械设备的种类与数量,同时缓存区容量的设置至关重要。首先,为降低码头总完工时间、提高码头作业效率,并解决采用跨运车作为水平运输设备与岸桥进行联合装卸作业时产生的时空协调问题,引入了双循环操作策略,对岸桥与跨运车的联合作业序列优化问题进行研究。其次,建立以总完工时间最小化为目标,考虑岸桥与跨运车双循环操作的实际约束、岸桥缓存区容量限制、安全时间等约束的混合整数规划模型。然后,针对传统禁忌搜索（TS）算法的局限性,加入贪婪算法、多种邻域搜索方式、响应性策略,设计了基于贪婪算法的响应性TS算法,并进行了数值实验。实验结果验证了所提模型与算法的有效性。最后,通过对缓存区容量与跨运车数量、岸桥与跨运车配比的实验分析,得出了最优的跨运车数量和缓存区容量、岸桥与跨运车配比。结果表明：与传统码头设备配置相比,双循环策略可减少跨运车使用数量,提高岸桥与跨运车使用率。     

集装箱码头设备配置与作业调度集成优化研究

合理配置与调度自动化集装箱码头岸桥、场桥和AGV（automated guided vehicle）等设备对提高码头作业效率,减少能耗具有重要意义。在集装箱码头缓冲区容量有限的条件下,结合AGV路径无冲突约束,建立了以最小化船舶在港时间和最小化总能耗为目标的多目标混合整数规划模型,并设计了双层遗传算法求解方法。以某市自动化集装箱码头为例,针对不同集装箱作业规模和决策目标进行仿真实验,对不同AGV路径冲突避免策略下的运行能耗进行比较。结果表明,以最小化船舶在港时间和最小化能耗为目标的AGV联合调度可在不发生路径冲突的前提下显著提高码头运行效率,降低能耗。     

自动化码头双小车岸桥与AGV协调调度问题研究

为研究自动化集装箱码头中自动导引运输车（Automated Guided Vehicle，AGV）与双小车岸桥（Double-Trolley Quay Crane，QC）的协调调度问题，考虑双小车岸桥中转平台及其容量限制，并以双小车岸桥门架小车时间窗为约束，建立以集装箱任务最大完工时间最小化为目标的混合整数规划模型。设计启发式算法，由中转平台的容量求得岸桥门架小车操作集装箱任务的时间窗，并采用遗传算法进行求解，给出相应的AGV调度优化方案，解决两大设备的协调调度问题。最后，以10组实验为例，比较了遗传算法与粒子群算法的优化结果。结果表明两种算法一致，且基于遗传算法的模型求解收敛速度更快，从而验证了该算法的可行性。     

考虑能耗节约的集装箱码头双小车岸桥与AGV联合配置及调度优化

合理调度集装箱码头的装卸设备以减少生产过程中的能耗, 对实现其低碳绿色化发展具有重要意义. 针对集装箱码头向自动化发展过程中的双小车岸桥与AGV (Automated guided vehicle)联合配置及调度问题, 考虑AGV续航时间、双小车岸桥中转平台容量和堆场缓冲支架容量约束, 以岸桥的能耗最小为第一阶段模型的优化目标, 以AGV运输过程的能耗最小为第二阶段目标建立两阶段优化模型; 设计枚举法求解第一阶段模型, 改进遗传算法求解第二阶段优化模型. 以洋山四期自动化集装箱码头为例进行实验分析, 针对不同船舶在港总装卸时间和AGV配置原则进行实验, 验证了模型和算法的有效性, 结果表明以最小化能耗为目标的双小车岸桥与AGV联合调度可在岸桥主小车不延误的前提下, 显著减少AGV的配置数量.     

考虑AGV避碰的自动化码头多资源协同调度

为解决自动化码头岸桥、AGV、场桥三个资源协同调度中AGV的路口碰撞问题,考虑任务分配、AGV的避碰约束,建立一个所有任务最大完工时间最小化为目标的混合整数规划模型。通过设置路口的相容和冲突相位,使处于相容相位的AGV可以同时通过。对考虑避碰规则和不考虑避碰规则的实验数组进行分析,比较其解的优劣性。实验结果表明在考虑避碰规则下的AGV能有效减少冲突次数,实现相容相位小车的避碰,使调度结果更优化,提高整个作业流程的效率。     

考虑冲突和拥堵的自动导引车调度与路径规划协同优化

针对自动化集装箱码头自动导引车（AGV）调度与无冲突路径规划问题,提出了AGV冲突拥堵解决策略以生成无冲突路径。首先,考虑堆场缓冲支架的容量,运行路径无拥堵、节点无冲突约束,以最大完工时间最小、AGV总行驶时间最短为目标建立两阶段混合整数规划模型;其次,设计改进的自适应遗传算法、基于冲突拥堵解决策略的迪杰斯特拉算法求得AGV调度方案与无冲突路径。算例分析结果表明：改进的自适应遗传算法相较遗传算法平均求解时间降低了13.56%,且目标函数平均差距率为9.01%;基于冲突拥堵解决策略相较停车等待策略使得水平运输区拥堵度降低67.6%,AGV等待时间减少66.7%。可见,所提算法求解质量高且速度快,同时验证了所提策略的有效性。     

考虑双小车岸桥中转平台的AGV调度问题研究

针对双小车岸桥下的AGV 调度问题进行了研究,考虑了双小车岸桥上的中转平台及其容量限制,以岸桥前小车作业延迟时间和岸桥后小车与AGV间的等待时间之和最小为目标函数,建立了带有时间窗约束的AGV调度混合整数规划模型,设计了启发式算法求解后小车时间窗,并采用遗传算法对模型进行求解,获得了基于岸桥后小车作业时间窗的AGV调度优化方案。算例结果表明：双小车岸桥的应用能够有效的降低设备间的等待时间,从而缩短港口整体装卸时间。     

堆场龙门吊调度问题研究

在集装箱码头作业中,龙门吊是非常重要的码头资源,如何更合理地调度龙门吊对减少船舶在港时间,提高码头效率有重要意义。在综合考虑龙门吊在时间和空间上的不可跨越性以及其他约束条件的基础上,建立了龙门吊调度问题的混合整数规划模型,目标是使得集卡的等待时间最短。由于问题计算的复杂性,引进遗传算法来求解模型;算例验证了算法的有效性,与已有的模型进行比较,证明了该模型的优越性。     

紧致密集Auto Store系统AGV路径规划与避碰策略

针对新兴紧致密集仓储系统Auto Store具有短途挪库作业多、顶层AGV冲突多、货架结构性角落多等特点,提出一种离线-在线两阶段AGV优化调度方法。离线路径规划阶段,给出改进双层A*算法,在拓扑图建模划分搜索区域基础上,上层通过考虑冲突的启发式函数和考虑转弯的代价函数寻求可行区域,下层在此区域基础上搜索最优路径。在线AGV运行阶段,针对两AGV冲突,扩充了回退策略和路线重规划策略;针对多AGV冲突,提出一种基于贪心算法的区域避碰决策策略,以控制问题规模。最后利用Flexsim仿真进行了验证,结果表明,较于标准A*算法,改进A*算法能在保证搜索效率的同时获得冲突较少的初始路径方案;较于优先级策略,区域避碰策略能减少AGV等待时间;将二者相结合,能缩短整体作业完成时间,且随着AGV数量和作业任务增多,优势越明显。     

自动化码头AGV充电与作业的集成调度研究

为了提高自动化集装箱码头AGV（Automated Guided Vehicle）的作业效率,根据采用电力驱动的AGV作业时的充电需求和运输过程的特性,考虑了垂岸式集装箱堆场布局和AGV充电过程对实际作业的影响,以最大化AGV充电利用率、最小化最末任务完成时间、最小化AGV空载时间为目标,以AGV充电后的续航能力等为约束条件,以遗传算法为研究方法,构建了考虑充电过程的自动化码头AGV作业的调度模型。通过算例分析,对比了遗传算法与混合整数规划算法的求解效果,分析了参与运输的AGV数量对运输时间的影响,也验证了遗传算法给出的调度方案的可信性。最后得出结论：针对该问题,遗传算法可以快速、高效地给出值得信赖的AGV调度方案。     

Load scheduling for multiple quay cranes in port container terminals

This paper proposes a method to schedule loading operations when multiple yard cranes are operating in the same block. The loading scheduling methods in this paper are based on a genetic algorithm and a simulated annealing method, which consider interferences between adjacent yard cranes. It attempts to minimize the make-span of the yard crane operation. We consider the container handling time, the yard crane travel time, and the waiting time of each yard crane, when evaluating the makespan of the loading operation by yard cranes. An encoding method considering the special properties of the optimal solution of the problem is suggested. Numerical experiment was conducted to compare performances of the algorithms suggested in this study. Received: June 2005 / Accepted: December 2005