原创《用改进萤火虫算法求解岸桥调度模型》：本论文为您写萤火虫毕业论文范文和职称论文提供相关论文参考文献，可免费下载。
摘 要：
针对集装箱码头岸桥调度问题,以集装箱箱组为切入点,综合考虑岸桥干扰约束及作业单元优先顺序约束,以最小化船舶作业时间以及岸桥作业时间为目标,建立混合整数规划模型.利用多种算法进行求解对比,并针对新颖的萤火虫算法进行研究,提出两种改进的萤火虫算法以克服其运行时间较长及易陷入局部最优的缺陷.实例分析表明,两种改进后的萤火虫算法能有效解决岸桥调度问题,其相关理论对提高岸桥的作业效率以及集装箱码头服务水平具有一定借鉴意义.
关键词：
岸桥调度； 萤火虫算法； 遗传算法； 模拟退火算法； 岸桥干扰
中图分类号： U691.5
文献标志码： A
0 引 言
岸桥是在码头前沿装卸集装箱的主要设备,其运作效率直接关系到整个集装箱港口的运作效率.岸桥调度问题就是给岸桥分配作业单元并确定作业单元的先后顺序,使集装箱船舶能够尽快完成装卸作业.
DAGANZO[1]首次提出装卸多艘集装箱船舶的岸桥调度问题,将每艘集装箱船舶划分为多个船区,要求在任何时刻某一船区最多只能容纳一台岸桥进行作业,以最小化所有集装箱船舶的累计延误成本为目标函数.PETERKOFSKY等[2]利用分支定界法求解上述问题.这两篇文献的目标函数都是最小化船舶的延迟成本,但没有考虑岸桥之间的互相干扰以及作业单元间的先后顺序.
对岸桥调度模型的研究综述如下.
KIM等[3]研究单船岸桥调度问题,以最小化岸桥完工时间以及岸桥总完工时间为目标,以集装箱箱组作为作业单元,利用分支定界法进行求解.MOCCIA等[4]考虑岸桥在同一条轨道上运行,岸桥不能交叉,且需要留有安全间隔,由此构建了新的岸桥调度模型,并利用CPLEX求解.孙俊清等[5]对KIM等[3]的模型进行修改,考虑不同岸桥装卸能力的差异,以所有到港船舶的等候服务时间最短为目标,利用模拟退火算法（Simulated Annealing Algorithm, SAA）对其求解.LEE等[6]建立了考虑岸桥干扰约束的岸桥调度模型,并利用遗传算法（Genetic Algorithm, GA）对其求解.韩笑乐等[7]考虑
岸桥作业调度问题的其他约束,建立了考虑优先顺序约束和岸桥碰撞约束的数学模型,并利用启发式算法进行求解.董良才等[8]提出基于时间窗的岸桥调度模型,并考虑舱盖板的约束,将一个贝位的装卸单元分为6个大类,并利用GA进行求解.LEGATO等[9]提出包含各种实际约束的模型,并利用分支定界法以及Petri网进行求解.范志强等[10]分析了岸桥支援对船舶装卸作业效率的影响,发现减少岸桥的等待时间有利于岸桥支援,建立了双目标混合模型,设计了GA进行求解,并求出问题的下界.
对岸桥调度算法的研究综述如下.
王辉球[11]对岸桥调度问题的复杂度进行讨论,并证明了此问题为NP难问题,利用GA对考虑安全间隔的岸桥调度模型进行求解.MARCELLO等[12]运用禁忌搜索算法对考虑岸桥互相干扰的岸桥调度模型进行求解.李晨等[13]考虑岸桥不可交叉、安全距离以及甲板开闭的约束,推导出岸桥的总完工时间,采用GA进行求解.MEISEL等[14]用JA平台对不同案例求解得出基准值,对不同的模型进行评价.杨明珠[15]对单船岸桥调度问题进行研究,利用改进的贪婪算法求解.CHUNG等[16]利用改进的GA对KIM等[3]的模型进行求解,利用次序杂交的方式对两部分编码进行交叉操作.KESHGAR等[17]利用GA对KIM等[3]的模型进行求解,改善初始种群规则以提高运行速度,提出一种新的编码方式,使得维数减少.范志强等[18]考虑了不同岸桥的效率差异,并利用GA对其求解.董良才等[19]对全岸线岸桥的调度问题进行研究,建立模型,采用基于段的编码方式对模型进行求解.NGUYEN等[20]将GA与遗传规划结合对岸桥调度问题进行求解.
目前岸桥调度问题是集装箱码头研究的一大热点,但对岸桥在实际作业中的安全距离以及作业单元由舱盖板划分而导致的作业单元优先顺序的考虑并不充分.而YANG[21]提出的萤火虫算法（Firefly Algorithm,FA）在其他领域的应用结果表明,FA能较好地解决NP难问题,并且能较好地与其他算法结合,在解决离散编码问题上具有独特的方法,但至今仍未见将其应用到岸桥调度问题上.故本文拟在充分考虑岸桥调度各实际因素的基础上建立更完备的岸桥调度模型,并引入新型FA,通过结合其他启发式算法的优良特征,设计符合岸桥调度模型的算法,为岸桥调度问题提供更切合实际的解决方案.
1 数学模型
集装箱船舶停靠码头后,码头安排一定数量岸桥对其进行装卸作业.岸桥调度就是合理安排每台岸桥作业单元顺序使得船舶与岸桥的作业时间最短.集装箱装卸作业单元的划分方式有基于贝位区域、基于独立贝位以及基于集装箱箱组的划分方式,其中基于集装箱箱组划分方式的岸桥调度问题最具复杂性.本文基于集装箱箱组进行研究.
由于船舶甲板与船舱以舱盖板划分,将一个大贝内的集装箱根据甲板卸箱、舱内卸箱、舱内装箱、甲板装箱进行划分,将划分后的集装箱箱组作为一个作业单元.同一个大贝内的作业顺序要符合先卸船、后装船、卸船先卸甲板箱、装船先装舱内箱的约束.岸桥作业时必须防止互相干扰,主要包括：①岸桥不能相互交叉；②岸桥间必须留有一定的安全距离.
数学模型的建立将基于假设条件：
（1）每台岸桥有且仅有一个作业单元为初始与终了作业单元；
（2）在任何时刻,一个作业单元只能容纳一台岸桥对其进行作业；
（3）岸桥一旦开始一个作业单元,就要先完成该作业单元所有任务才能移至下一作业单元继续作业.
1.1 符号定义
i,j为作业单元编号,随贝位变大而变大；k为岸桥编号,随贝位变大而变大；n为作业单元总数量；m为岸桥的总数量；t为相邻两个作业单元间的岸桥移动时间；M为一个足够大的正数；li为第i个作业单元所在贝位；lk,0为岸桥k的起始贝位；lk,T为岸桥k的终了贝位；pi为第i个作业单元的处理时间；rk为岸桥k的最早可用时间；α1为岸桥最长完工时间的权重；α2为岸桥总完工时间的权重；Ω为所有作业单元的集合；ψ为不可同时进行的作业单元集合；φ为具有优先作业顺序的作业单元集合；
萤火虫论文参考资料：
结论：用改进萤火虫算法求解岸桥调度模型为大学硕士与本科萤火虫毕业论文开题报告范文和相关优秀学术职称论文参考文献资料下载，关于免费教你怎么写萤火虫方面论文范文。
