一种提高板卷水运稳定性的自动配载方法

摘要

一种提高板卷水运稳定性的自动配载方法，属于信息技术领域。步骤如下：从数据库中读取板卷信息、船信息、装载要求信息和算法参数信息；生成初始的配载方案；判断生成的初始的配载方案是否可行，若可行，则计算配载指标；若不可行，则采用禁忌搜索方法调整配载方案；对可行配载方案进行优化。将最终的配载方案上传到数据库中，通过网络显示在岸吊终端，通过岸吊操作实际装船。该配载方法通过优化平衡配载指标保证装载过程中以及运输过程中的安全性，避免发生意外事故产生额外费用；通过优化倒垛配载指标减少倒垛次数提高码头装卸作业效率；通过优化板卷分散度配载指标集中码头岸吊操作，减少岸吊操作人员工作量，降低岸吊设备的损耗。

主权项

一种提高板卷水运稳定性的自动配载方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：从数据库中读取板卷信息、船信息、装载要求信息和算法参数信息；其中，板卷信息包括：产品名称、提单号、准发号、合同号、库区、材料号、库位号、净重、宽度、长度、到港站、交货期；船信息包括：船名、船类型、船额定载重、船舱个数、各船舱长、各船舱宽，各船舱额定载重；装载要求信息包括：最小行间距、船左右平衡限制、船头尾平衡限制、到港站的先后顺序、到港站平衡权重、分散度权重、倒垛次数权重；算法参数信息包括：最大不更新迭代次数、禁忌表长度、最大迭代次数；步骤2：调用步骤1的信息，生成初始的配载方案，包括如下步骤：步骤2.1：初始确定船舱中板卷摆放的行列总数：根据步骤1提供的板卷宽度、长度，船舱长宽信息和最小行间距信息确定板卷在船上摆放的行列总数，首先计算板卷的平均宽度和长度，之后根据船长以及板卷平均长度确定总列数，根据船宽以及板卷平均宽度确定总行数；步骤2.2：板卷的分批和排序：首先根据步骤1提供的板卷港站信息对板卷进行分批，避免板卷在卸载操作中发生倒垛情况：根据到港站进站的先后顺序对批次集合进行排序，到港站越远的批次其装载优先级越高，这样最后到站的板卷就会优先放在下层，其上层的板卷必然先到，如此就可避免发生倒垛；之后对各个批次中的板卷根据其宽度和重量信息进行排序：宽的和重的板卷优先级高，这样宽的重的板卷就会优先被放在下层，之后放在上层的板卷规格必定小于下层的规格，如此可防止上层板卷倒塌或压坏下层板卷的情况发生；步骤2.3：以保证船身平衡为基础调整板卷的装船顺序并确定板卷在船上的位置；首先调整板卷的装船顺序：如果只放一层就能满足要求，就以步骤2.3提供的装船顺序为准；如果必须要放两层，则根据步骤2.2提供的装船顺序先放满下层之后再放上层；根据板卷装船顺序依次确定板卷的位置：先按行从船左右两侧分别开始装载一行，在装满两行之后在剩余的空间中以此法继续装载，上层也是如此装载，一直装到船的中心位置；步骤3：判断步骤2生成的初始的配载方案是否可行，若可行，则计算配载指标，执行步骤3.2；否则执行步骤4.1，具体包括如下步骤：步骤3.1：首先根据船方的装船要求来判断配载方案是否可行，其中，所述的船方装船要求是指：船身头尾、左右平衡量满足船左右平衡限制、船头尾平衡限制，若平衡量小于等于限制量，则方案可行，执行步骤3.2，否则方案不可行，执行步骤4.1；其中，所述的船身头尾、左右平衡量计算过程如下：通过力矩差来表示平衡量，所述的力矩差计算过程如下：步骤3.1.1：建立坐标系：取船尾为坐标原点，假定船长为横坐标，船宽为纵坐标；步骤3.1.2：计算每个板卷的横纵向力臂：板卷横坐标减去船舱长的一半得到横力臂，板卷纵坐标减去船舱宽的一半得到纵力臂；因此船头的板卷横力臂为正数，船尾横力臂为负数，船右侧纵力臂为正数，船左侧纵力臂为负数；步骤3.1.3：计算力矩，所得的力矩亦有正有负；步骤3.1.4：将板卷根据到港站分类，分别求各个到港站板卷的横向力矩和即得到该到港站板卷对船头尾平衡力矩差，求各个到港站板卷的纵向力矩和即得到该到港站板卷对船左右平衡力矩差；步骤3.1.5：最后对所得力矩差求绝对值获得实际力矩差，将所有到港站板卷对船头尾平衡力矩差求和得到船头尾平衡量，所有到港站板卷对船头尾平衡力矩差求和得到船头尾平衡量；步骤3.2：计算该方案的三个配载指标，确定综合配载指标，其中所述的三个配载指标是指：各到港站板卷平衡力矩差总和、倒垛次数和分散度；其计算过程如下：各到港站板卷平衡力矩差总和计算过程为：各到港站板卷平衡力矩差求和；倒垛次数计算过程为：首先计算每个板卷的倒垛次数，如果板卷在最上层，则倒垛次数为零；如果板卷在下层，且其到港站序号小于上层的到港站序号，则说明下层板卷要先卸载，上层板卷就会阻碍其移动，若有两个板卷阻碍其移动就记录两次倒垛，若只有一个板卷阻碍其移动就记录一次倒垛；最后把所有板卷的倒垛次数求和即得到总倒垛次数；板卷分散度计算过程为：首先累计紧挨的两个下层板卷属于不同到港站的情况，之后累计紧挨的上下层两个板卷不属于同到港站的情况，最后把两项求和即得到板卷分散度；根据装载要求信息中的到港站平衡权重、分散度权重、倒垛次数权重，各项配载指标分别乘以对应的权重参数，求和的值就是配载方案的综合配载指标，该指标值越小说明配载方案越满足船方要求；步骤4：采用禁忌搜索方法对不可行配载方案进行调整，对可行配载方案进行优化，具体步骤如下：步骤4.1：通过交换、插入、移动三种邻域搜索方法产生新的候选配载方案，采用步骤3.1的方法判断该新的候选配载方案是否可行，若可行则执行步骤4.2；若不可行，则重复执行步骤4.1直到满足停止准则1；其中，所述的采用交换、插入、移动三种邻域搜索方法产生新的候选配载方案过程如下：首先进行交换邻域搜索，若船中的两个板卷属于同一个到港站且交换位置后仍满足上下层板卷重量和宽度要求，则交换板卷位置产生新方案；其次进行插入或移动邻域搜索，若底层未装满板卷，且插入底层空位的板卷宽度小于被插入列的剩余宽度，则把板卷插入该列空位产生新方案；若板卷要多层摆放，而移动的板卷可放入上层空位且移动后所有板卷仍然满足上下层板卷重量宽度要求和到港站顺序要求，则移动该板卷产生新方案；所述的停止准则1是指：当迭代次数达到最大迭代次数的预设值；步骤4.2：建立禁忌表，包括禁忌对象、禁忌表长度、以及破禁准则，其中，禁忌对象为交换、插入、移动的反操作，只要操作被执行和接受，其相反的交换、插入、移动信息就会添加到禁忌表中以避免回到已搜索到的方案；禁忌表长度为容纳禁忌对象的个数；破禁准则是指：若候选方案的搜索被禁，则查看该方案的综合指标是否优于历史最好方案，若优于则破禁；步骤4.3：首先调用步骤3.2对候选方案进行评价，根据评价对这些方案进行破禁检查，获取最优的方案，重复步骤4.3直到满足停止准则2，再执行步骤4.4，包括以下步骤：步骤4.3.1：若候选方案的搜索在禁忌表中未被禁，则产生新的禁忌对象，将该对象加入到禁忌表的末尾，同时将禁忌表中的第一个元素删除，保留该方案并更新当前最优方案，否则放弃该方案；步骤4.3.2：若候选方案的搜索被禁，则查看该方案的综合指标是否优于历史最好方案，若优于则破禁，保留该方案并更新当前最优方案，否则放弃该方案；所述的停止准则2是指：若满足下面条件之一，则停止生成新的方案：条件1：当迭代次数达到最大迭代次数的预设值；条件2：在最大不更新迭代次数破禁检查后，当前最优方案一直没有更新，则停止；步骤4.4：调整装船顺序获得最终配载方案：给每个板卷重新安排序号，先选左右两行的板卷，从船尾向船头排，左右交替排号，剩余的下层空间以及上层的板卷也如此排号；步骤5：最终配载方案信息包括板卷的准发单据号、合同号、提单号、库区、库位、净重、长宽、到港站、交货期、排号，列号，层数，在配载方案被确认后该方案被上传到数据库中归档，并通过网络将最终配载方案显示在岸吊终端，通过岸吊操作实际装船。