[發(fā)明專利]一種提高板卷水運(yùn)穩(wěn)定性的自動(dòng)配載方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310429869.3
• 申請(qǐng)日: 2013-09-18
• 公開（公告）號(hào): CN103500390A
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐立新;葛沛鑫;楊浩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東北大學(xué)
• 主分類號(hào): G06Q10/08
• 分類號(hào): G06Q10/08;G06Q50/28;B63B25/22
• 代理公司: 沈陽(yáng)東大專利代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

1.一種提高板卷水運(yùn)穩(wěn)定性的自動(dòng)配載方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1：從數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取板卷信息、船信息、裝載要求信息和算法參數(shù)信息；

其中，板卷信息包括：產(chǎn)品名稱、提單號(hào)、準(zhǔn)發(fā)號(hào)、合同號(hào)、庫(kù)區(qū)、材料號(hào)、庫(kù)位號(hào)、凈重、寬度、長(zhǎng)度、到港站、交貨期；

船舶信息包括：船名、船類型、船額定載重、船艙個(gè)數(shù)、各船艙長(zhǎng)、各船艙寬，各船艙額定載重；

裝載要求信息包括：最小行間距、船左右平衡限制、船頭尾平衡限制、到港站的先后順序、到港站平衡權(quán)重、分散度權(quán)重、倒垛次數(shù)權(quán)重；

算法參數(shù)信息包括：最大不更新迭代次數(shù)、禁忌表長(zhǎng)度、最大迭代次數(shù)；

步驟2：調(diào)用步驟1的信息，生成初始的配載方案，包括如下步驟：

步驟2.1：初始確定船艙中板卷擺放的行列總數(shù)：根據(jù)步驟1提供的板卷寬度、長(zhǎng)度，船艙長(zhǎng)寬信息和最小行間距信息確定板卷在船上擺放的行列總數(shù)，首先計(jì)算板卷的平均寬度和長(zhǎng)度，之后根據(jù)船長(zhǎng)以及卷平均長(zhǎng)度確定總列數(shù)，根據(jù)船寬以及卷平均寬度確定總行數(shù)；

步驟2.2：板卷的分批和排序：首先根據(jù)步驟1提供的板卷港站信息對(duì)板卷進(jìn)行分批，避免板卷在卸載操作中發(fā)生倒垛情況：根據(jù)到港站進(jìn)站的先后順對(duì)批次集合進(jìn)行排序，到港站越遠(yuǎn)的批次其裝載優(yōu)先級(jí)越高，這樣最后到站的板卷就會(huì)優(yōu)先放在下層，其上層的板卷必然先到，如此就可避免發(fā)生倒垛；

之后對(duì)各個(gè)批次中的板卷根據(jù)其寬度和重量信息進(jìn)行排序：寬的和重的板卷優(yōu)先級(jí)高，這樣寬的重的板卷就會(huì)優(yōu)先被放在下層，之后放在上層的板卷規(guī)格必定小于下層的規(guī)格，如此可防止上層板卷倒塌或壓壞下層板卷的情況發(fā)生；

步驟2.3：以保證船身平衡為基礎(chǔ)調(diào)整板卷的裝船順序并確定板卷在船上的位置；

首先調(diào)整板卷的裝船順序：如果只放一層就能滿足要求，就以步驟2.3提供的裝船順序?yàn)闇?zhǔn)；如果必須要放兩層，則根據(jù)步驟2.2提供的裝船順序先放滿下層之后再放上層；

根據(jù)板卷裝船順序依次確定板卷的位置：先按行從船左右兩側(cè)分別開始裝載一行，在裝滿兩行之后在剩余的空間中以此法繼續(xù)裝載，上層也是如此裝載，一直裝到船的中心位置；

步驟3：判斷步驟2生成的初始的配載方案是否可行，若可行，則計(jì)算配載指標(biāo)，執(zhí)行步驟4.2；否則執(zhí)行步驟4.1，具體包括如下步驟：

步驟3.1：首先根據(jù)船方的裝船要求來(lái)判斷配載方案是否可行，其中，所述的船方裝船要求是指：船身頭尾、左右平衡量滿足船左右平衡限制、船頭尾平衡限制，若平衡量小于等于限制量，則方案可行，執(zhí)行步驟3.2，否則方案不可行，執(zhí)行步驟4.1；

其中，所述的船身頭尾、左右平衡量計(jì)算過(guò)程如下：通過(guò)力矩差來(lái)表示平衡量，所述的力矩差計(jì)算過(guò)程如下：

步驟3.1.1：建立坐標(biāo)系：取船尾為坐標(biāo)原點(diǎn)，假定船長(zhǎng)為橫坐標(biāo)，船寬為縱坐標(biāo)；

步驟3.1.2：計(jì)算每個(gè)板卷的橫縱向力臂：板卷橫坐標(biāo)減去船艙長(zhǎng)的一半得到橫力臂，板卷縱坐標(biāo)減去船艙寬的一半得到縱力臂；因此船頭的板卷橫力臂為正數(shù)，船尾橫力臂為負(fù)數(shù)，船右側(cè)縱力臂為正數(shù)，船左側(cè)縱力臂為負(fù)數(shù)；

步驟3.1.3：計(jì)算力矩，所得的力矩亦有正有負(fù)；

步驟3.1.4：將板卷根據(jù)到港站分類，分別求各個(gè)到港站板卷的橫向力矩和即得到該到港站板卷對(duì)船頭尾平衡力矩差，求各個(gè)到港站板卷的縱向力矩和即得到該到港站板卷對(duì)船左右平衡力矩差；

步驟3.1.5：最后對(duì)所得力矩差求絕對(duì)值獲得實(shí)際力矩差，將所有到港站板卷對(duì)船頭尾平衡力矩差求和得到船頭尾平衡量，所有到港站板卷對(duì)船頭尾平衡力矩差求和得到船頭尾平衡量；

步驟3.2：計(jì)算該方案的三個(gè)配載指標(biāo)，確定綜合配載指標(biāo)，其中所述的三個(gè)配載指標(biāo)是指：各到港站板卷平衡力矩差總和、倒垛次數(shù)和分散度；其計(jì)算過(guò)程如下：

各到港站板卷平衡力矩差總和計(jì)算過(guò)程為：各到港站板卷平衡力矩差求和；

倒垛次數(shù)計(jì)算過(guò)程為：首先計(jì)算每個(gè)板卷的倒垛次數(shù)，如果板卷在最上層，則倒垛次數(shù)為零；如果板卷在下層，且其到港站序號(hào)小于上層的到港站序號(hào)，則說(shuō)明下層板卷要先卸載，上層板卷就會(huì)阻礙其移動(dòng)，若有兩個(gè)板卷阻礙其移動(dòng)就記錄兩次倒垛，若只有一個(gè)板卷阻礙其移動(dòng)就記錄一次倒垛；最后把所有板卷的倒垛次數(shù)求和即得到總倒垛次數(shù)；

板卷分散度計(jì)算過(guò)程為：首先累計(jì)緊挨的兩個(gè)下層板卷屬于不同到港站的情況，之后累計(jì)緊挨的上下層兩個(gè)板卷不屬于同到港站的情況，最后把兩項(xiàng)求和即得到板卷分散度；

根據(jù)裝載要求信息中的到港站平衡權(quán)重、分散度權(quán)重、倒垛次數(shù)權(quán)重，各項(xiàng)配載指標(biāo)分別乘以對(duì)應(yīng)的權(quán)重參數(shù)，求和的值就是配載方案的綜合配載指標(biāo)，該指標(biāo)值越小說(shuō)明配載方案越滿足船方要求；

步驟4：采用禁忌搜索方法對(duì)不可行配載方案進(jìn)行調(diào)整，對(duì)可行配載方案進(jìn)行優(yōu)化，具體步驟如下：

步驟4.1：通過(guò)交換、插入、移動(dòng)三種鄰域搜索方法產(chǎn)生新的候選配載方案，采用步驟3.1的方法判斷該新的候選配載方案是否可行，若可行則執(zhí)行步驟4.2；若不可行，則重復(fù)執(zhí)行步驟4.1直到滿足停止準(zhǔn)則1；

其中，所述的采用交換、插入、移動(dòng)三種鄰域搜索方法產(chǎn)生新的候選配載方案過(guò)程如下：首先進(jìn)行交換鄰域搜索，若船中的兩個(gè)板卷屬于同一個(gè)到港站且交換位置后仍滿足上下層板卷重量和寬度要求，則交換板卷位置產(chǎn)生新方案；其次進(jìn)行插入或移動(dòng)鄰域搜索，若底層未裝滿板卷，且插入卷層空位的板卷寬度小于被插入列的剩余寬度，則把板卷插入該列空位產(chǎn)生新方案；若板卷要多層擺放，而移動(dòng)的板卷可放入上層空位且移動(dòng)后所有板卷仍然滿足上下層板卷重量寬度要求和到港站順序要求，則移動(dòng)該板卷產(chǎn)生新方案；

所述的停止準(zhǔn)則1是指：當(dāng)?shù)螖?shù)達(dá)到最大迭代次數(shù)的預(yù)設(shè)值；

步驟4.2：建立禁忌表，包括禁忌對(duì)象、禁忌長(zhǎng)度、以及破禁準(zhǔn)則，其中，禁忌對(duì)象為交換、插入、移動(dòng)的反操作，只要操作被執(zhí)行和接受，其相反的交換、插入、移動(dòng)信息就會(huì)添加到禁忌表中以避免回到已搜索到的方案；禁忌表長(zhǎng)度為容納禁忌對(duì)象的個(gè)數(shù)；破禁準(zhǔn)則是指：若候選方案的搜索被禁，則查看該方案的綜合指標(biāo)是否優(yōu)于歷史最好方案，若優(yōu)于則破禁；

步驟4.3：首先調(diào)用步驟3.2對(duì)候選方案進(jìn)行評(píng)價(jià)，根據(jù)評(píng)價(jià)對(duì)這些方案進(jìn)行破禁檢查，獲取最優(yōu)的方案，重復(fù)步驟4.3直到滿足停止準(zhǔn)則2，再執(zhí)行步驟4.4，包括以下步驟：

步驟4.3.1：若候選方案的搜索在禁忌表中未被禁，則產(chǎn)生新的禁忌對(duì)象，將該對(duì)象加入到禁忌表的末尾，同時(shí)將禁忌表中的第一個(gè)元素刪除，保留該方案并更新當(dāng)前最優(yōu)方案，否則放棄該方案；

步驟4.3.2：若候選方案的搜索被禁，則查看該方案的綜合指標(biāo)是否優(yōu)于歷史最好方案，若優(yōu)于則破禁，保留該方案并更新當(dāng)前最優(yōu)方案，否則放棄該方案；

所述的停止準(zhǔn)則2是指：若滿足下面條件之一，則停止生成新的方案：

條件1：當(dāng)?shù)螖?shù)達(dá)到最大迭代次數(shù)的預(yù)設(shè)值；

條件2：在多次破禁檢查后，當(dāng)前最優(yōu)方案一直沒有更新，則停止；

步驟4.4：調(diào)整裝船順序獲得最終配載方案：給每個(gè)板卷重新安排序號(hào)，先選左右兩行的板卷，從船尾向船頭排，左右交替排號(hào)，剩余的下層空間以及上層的板卷也如此排號(hào)。

步驟5：最終配載方案信息包括板卷的準(zhǔn)發(fā)單據(jù)號(hào)、合同號(hào)、提單號(hào)、庫(kù)區(qū)、庫(kù)位、凈重、長(zhǎng)寬、到港站、交貨期、排號(hào)，列號(hào)，層數(shù)，在配載方案被確認(rèn)后該方案被上傳到數(shù)據(jù)庫(kù)中歸檔，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將最終配載方案顯示在岸吊終端，通過(guò)岸吊操作實(shí)際裝船。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高板卷水運(yùn)穩(wěn)定性的自動(dòng)配載方法，其特征在于：步驟2.3所述的板卷裝船順序，與船體重心有關(guān)，若船的重心偏向船頭，則從船尾向船頭連續(xù)裝，以防板卷滾動(dòng)；若船的重心偏向船尾，則從船頭向船尾連續(xù)裝，以防板卷滾動(dòng)。