1引言
提高集装箱码头作业效率的措施主要有两方面：一是增加码头作业设备数量，二是合理进行装卸作业调度。在集装箱吞吐量迅速增加的前提下，增加装卸作业设备是一种有效的途径，一些集装箱码头通过增加岸桥等装卸设备，满足了迅速增加的吞吐量需求。作业设备尤其是岸桥的增加提髙了单位泊位、单位岸线的吞吐量，这对于集装箱码头陆域纵深长度、陆域集疏运能力都提出了更高的要求。此外，受装卸设备技术参数的限制及投资规模的制约，单位岸线的岸桥数量也不能无限制地增加。目前我国集装箱码头的单位泊位、单位岸线的岸挢配置数量均高于欧美的集装箱码头。因此，在作业设备一定的条件下，合理的装卸作业调度是提高集装箱码头作业效率的重要途径。而且，集装箱码头吞吐量的增加也对作业调度提出了更高的要求，合理的作业计划可以保证集装箱码头生产作业的有序性，提高集装箱码头作业系统的可靠性。本研究就是在这样的背景下产生的，拟对集装箱码头装卸作业计划协同进行优化研究。针对集装箱码头作业计划编制存在的一些问题，以及对合理制定作业计划优化策略的迫切需要，本课题采用“理论研究与数值试验相结合”的方法，对集装箱码头装卸作业计划优化问题进行综合的分析和验证。
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2相关研究现状及评述
2.1作业计划的协同
严洪森、夏琦峰、朱雯如提出解决汽车装配车间生产计划与调度的协同优化问题。首先将汽车装配线看成一个流水车间调度问题，并建立了混合整数规划模型，求出使各装配工位的生产成本和空闲时间尽可能少的初步生产计划。然后在初步生产计划的基础上再考虑装配线的细节，用禁忌搜索法与仿真相结合的启发式算法使生产计划与调度得到协同优化。针对在实际生产中由于订单变更及生产现场变化等导致的生产作业的执行与计划存在偏差的问题，刘胜辉、张淑丽、滕春贤提出了一种考虑不确定因素的作业计划与调度动态协调算法，算法以加工周期最短为目标，对作业计划与调度的变更问题进行求解，通过缩短各工序等待时间来缩短加工周期，以调整作业计划，使其达到作业调度的目的。
2.2泊位与岸桥作业计划协同
目前泊位分配主要有两种方法：一类是离散泊位分配，即根据船舶到港情况为其分配特定柏位；另一类是连续泊位分配，即把码头岸线看作连续的整体，根据船舶的长度依次进行停泊。离散泊位分配模型的求解比连续分配模型简单，但连续分配法可以提高码头泊位利用效率，而且随着集装箱船舶大型化和优化调度技术的发展，离散泊位和连续泊位调度在集装箱码头泊位调度中的选择将更加灵活。传统的泊位调度应用先到先服务的原则，但这一原则不能体现不同客户间的差别，也不能保证船舶装卸作业效率以及作业成本的最优，因此许多研究人员先后对泊位分配进行了优化研究。
3码头作业计划的系统分析..............23
3.1码头进出口作业流程.........................24
3.2码头作业计划..........27
4“泊位-岸桥”作业计划的协同.........37
4.1问题描述与模型建立........37
4.2模型求解..........42
5“岸桥-集卡”作业计划的协茼...........49
5.1岸桥与集卡作业计划协同模型.............50
5.2求解算法...............55
7“岸桥-集卡-堆场”双向作业计划协同
7.1问题的描述
集装箱码头同一时刻可对多艘船进行装卸作业，因此在堆场采用混合堆存模式时，同一龙门吊也可为多艘船舶的集装箱服务，同时龙门吊还要为内陆客户的集港交箱服务。由于码头到堆场的距离远而各个泊位之间距离较近，如果能将装船任务和卸船任务统一考虑，同一集卡在完成装船任务后空车行至进口作业船处执行卸船任务，或者在完成卸箱任务后在堆场载箱至装箱船，则可减少集卡在堆场和岸边的空驶时间，提高集卡的利用率。对集装箱码头客户来说，追求的主要是高的船舶装卸作业效率和低的内陆客户交箱、提箱等待时间，而码头经营者追求的则是运行成本最小。因此，集装箱码头双向作业协同优化问题可描述为：在规划周期内，对岸桥、集卡和堆场各自的计划任务综合考虑，先选择符合岸桥装卸作业序列的集装箱和箱位，并指派集卡搬运相应的集装箱，为堆、取集装箱分配相应龙门吊，使三者相协作完成装卸作业，以减少船舶在港的作业时间和等待时间。在规划时段内，“岸桥一集卡一堆场”双向作业协同优化目标一是要满足岸桥装卸任务的需求，使岸桥的等待时间最短，二是降低码头的运营成本，使集卡和龙门吊的空驶时间最小；三是提高客户满意度，使规划时段内客户集港、提箱业务的等待时间最短。
7.2双向作业计划协同模型
装卸船作业具有比其他任务具有优先级别，因此堆场的龙门吊将优先保障装卸船作业，其次再执行客户的提箱、集港交箱作业；在为装船和卸船作业选择堆场箱位时，要考虑翻箱量及龙门吊与箱位之间的距离等因素，如距离远、翻箱量大会增加龙门吊的作业时间；在装卸船作业的集卡调度中，优先调用距离作业位较近的空闲集卡；初始化工作包括初始化岸桥、集卡、龙门吊、堆场所有集装箱的信息以及其他计划任务的状态。
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8结论与展望
本论文的主要结论如下：
(1)泊位和岸桥是集装箱码头的紧缺资源，需要对泊位和岸桥作业计划进行协同优化，以达到泊位和岸桥的高效利用。针对现有集装箱码头泊位和岸桥的实际调度情况，本文建立了适用于应急船舶的泊位与岸桥作业计划协同模型，以最小化船舶在港时间和泊位空闲时间为目标，有效避免了单目标优化模型引起的码头整体效率低下等问题。在模型中增设了应急船舶优先泊位分配、应急船舶调度需要在装卸作业过程中可以对其他船舶进行移泊、岸桥可以在相邻泊位间共享等规则。求解算法方面，根据问题和模型的特点，从染色体编码、交叉变异操作和岸桥分配策略等方面对遗传算法进行了改进，在保证搜索质量的同时进一步提高了搜索效率。该模型不仅对日常的泊位计划和岸桥分配适用，而且适用于应急情况下泊位与岸桥作业计划的协同。
(2)考虑集装箱码头采用新装卸设备，对釆用双小车岸桥的集装箱码头作业系统的协同问题进行了研究，构建了集装箱码头岸桥与集卡装卸作业计划协同优化模型，目标是完成船舶装卸作业岸桥和集卡所用的时间最小，同时最小化集卡的空驶里程。
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参考文献（略）