基于约束规划的煤炭出港作业调度算法
发布时间：2022-02-12 11:02
出港作业是煤炭港口最重要的环节,为了解决固定垛位模式下的煤炭出港作业调度问题,使用约束规划工具Minizinc建立了问题的数学模型。由于模型中构建了大量的不重叠约束,考虑将模型分解成取料方案子问题和出港作业主问题求解,并提出一种变邻域搜索（VNS）算法改进取料方案。提出的VNS使用Metropolis准则来控制当前解的更新,并设计了一种延迟策略帮助改进解收敛到局部最优,从而实现全局搜索和局部收敛的平衡。基于应用实例的计算实验验证了模型及算法的有效性。
【文章来源】：物流技术. 2020,39(08)
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
船舶v取料装船作业示意图
为了验证求解算法的有效性，将纯CP模型的求解结果和加入VNS的求解算法的求解结果进行对比，并使用前文所述的理论下界评价解的质量，求解时间设定为600s。从表2可看出，CP在数据规模较小的用例中求解效果好，用例1、2、3、4均能求得最优解，且仅有用例4的耗时比VNS长。在其他数据规模较大用例中，CP无法在限定的时间内求出结果，VNS则可以求得满意解，其在用例5、6的求解结果与理论下界的差距不到1%，其他用例的差距不到10%。综合实验结果可知，对于小规模算例，纯CP的求解效果更好，但当数据规模较大时，CP已无法在有效时间内求解，而VNS则能得到较优的满意解。以上分析表明，基于VNS的求解算法是一种求解装船作业调度的有效算法。
一期工程共有6个条形堆场和8台取料机，堆场的空间布局如图1所示。每个条形堆场中坐落着多个垛位，垛位在堆场中占据一定的长度并存有一定数量的原煤。每个垛位的位置、煤种和存量信息已知，相邻垛位为防止污染会留有一段距离。取料机位于条形堆场两侧的轨道上，取料时，取料机沿着轨道行走到指定垛位旁，通过传送带将原煤转运至装船机，最后由装船机装载到靠泊船的对应舱位。客户到港前，会先向港口发出提名（Nomination）以告知船的预计到达时间和需求，一艘船一般需要一至三种合同煤。合同煤是指发热量、灰度等煤矿特性达到一定质量要求的煤种，由于推动式煤炭港口只存有数量有限的原煤，因此需要在装船过程中通过原煤混装形成客户需求的合同煤。每种合同煤一般由一至两种原煤按比例混合而成，称为配煤方案。此外，为了保持船体在水中的物理平衡，装船前还需要预先设定不同舱位的作业顺序。配煤方案选择和装船顺序可通过将问题转化为网络流模型求得[1]，本文模型不涉及配煤方案的选择且假定装船顺序已知。一艘船的装船任务实际上就是按顺序分轮、定量地装载原煤，每个轮次指定了所需原煤的种类和数量，由于单个垛位的存量有限，一种原煤时常需要在多个垛位取料。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于禁忌搜索算法的煤炭港口配装计划[J]. 皮幺梅,夏振喜,王维杰. 物流技术. 2019(03)
[2]件杂货码头堆场堆存策略仿真研究[J]. 刘志雄,邓兴旭,熊杨,张煜. 计算机仿真. 2017(08)
[3]基于仿真建模的煤炭码头堆场的网格化及优化策略研究[J]. 刘园香,周强. 水运工程. 2013(04)
硕士论文
[1]黄骅港煤炭港口堆场作业仿真及优化研究[D]. 颜佳佳.北京化工大学 2018
本文编号：3621601
【文章来源】：物流技术. 2020,39(08)
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
船舶v取料装船作业示意图
为了验证求解算法的有效性，将纯CP模型的求解结果和加入VNS的求解算法的求解结果进行对比，并使用前文所述的理论下界评价解的质量，求解时间设定为600s。从表2可看出，CP在数据规模较小的用例中求解效果好，用例1、2、3、4均能求得最优解，且仅有用例4的耗时比VNS长。在其他数据规模较大用例中，CP无法在限定的时间内求出结果，VNS则可以求得满意解，其在用例5、6的求解结果与理论下界的差距不到1%，其他用例的差距不到10%。综合实验结果可知，对于小规模算例，纯CP的求解效果更好，但当数据规模较大时，CP已无法在有效时间内求解，而VNS则能得到较优的满意解。以上分析表明，基于VNS的求解算法是一种求解装船作业调度的有效算法。
一期工程共有6个条形堆场和8台取料机，堆场的空间布局如图1所示。每个条形堆场中坐落着多个垛位，垛位在堆场中占据一定的长度并存有一定数量的原煤。每个垛位的位置、煤种和存量信息已知，相邻垛位为防止污染会留有一段距离。取料机位于条形堆场两侧的轨道上，取料时，取料机沿着轨道行走到指定垛位旁，通过传送带将原煤转运至装船机，最后由装船机装载到靠泊船的对应舱位。客户到港前，会先向港口发出提名（Nomination）以告知船的预计到达时间和需求，一艘船一般需要一至三种合同煤。合同煤是指发热量、灰度等煤矿特性达到一定质量要求的煤种，由于推动式煤炭港口只存有数量有限的原煤，因此需要在装船过程中通过原煤混装形成客户需求的合同煤。每种合同煤一般由一至两种原煤按比例混合而成，称为配煤方案。此外，为了保持船体在水中的物理平衡，装船前还需要预先设定不同舱位的作业顺序。配煤方案选择和装船顺序可通过将问题转化为网络流模型求得[1]，本文模型不涉及配煤方案的选择且假定装船顺序已知。一艘船的装船任务实际上就是按顺序分轮、定量地装载原煤，每个轮次指定了所需原煤的种类和数量，由于单个垛位的存量有限，一种原煤时常需要在多个垛位取料。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于禁忌搜索算法的煤炭港口配装计划[J]. 皮幺梅,夏振喜,王维杰. 物流技术. 2019(03)
[2]件杂货码头堆场堆存策略仿真研究[J]. 刘志雄,邓兴旭,熊杨,张煜. 计算机仿真. 2017(08)
[3]基于仿真建模的煤炭码头堆场的网格化及优化策略研究[J]. 刘园香,周强. 水运工程. 2013(04)
硕士论文
[1]黄骅港煤炭港口堆场作业仿真及优化研究[D]. 颜佳佳.北京化工大学 2018
本文编号：3621601
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/sousuoyinqinglunwen/3621601.html
