全航線集裝箱船配載優化軟件的研究

2018-08-20 08:29:08王斌朱加林杜鎮韜姜紅建

機械工程師 2018年8期

關鍵詞：液位港口定義

王斌, 朱加林, 杜鎮韜, 姜紅建

（1.金海重工股份有限公司，浙江舟山316021；2.浙江大學海洋學院，浙江舟山316021）

0 引言

集裝箱船運輸是目前國際上先進的現代物流方式，因其具有裝卸效率高、貨運成本低、貨運質量高、貨損貨差小等眾多優點，成為當今世界物流強國優先研究和發展的海上運輸技術，是一個國家交通運輸技術現代化水平的重要標志。

集裝箱配載是集裝箱船運輸過程的核心環節，其通過優化裝載方案，實現倒箱次數最少、作業效率最高，并兼顧裝箱量、裝貨總質量和船舶穩性等因素，其質量的優劣直接影響集裝箱海上運輸的安全性和經濟性。因此，良好的配載方案是眾多航運巨頭所極力追求的目標。

目前，國外對于集裝箱優化配載算法的研究工作已經較為深入。其中Kozan將理論分析與模擬技術相結合，使用概率模擬方法取得了較好的成果。Webster、Martin等提出了啟發式算法，但因為忽略了太多約束條件，只能用于理論研究，不具備實際價值。Akio和Kaxuyau提出一個作業時間最小的數學規劃模型，并用模擬退火的算法進行了求解。此外還有專家系統、決策支持系統與模擬進化算法等方法也被廣泛應用于集裝箱優化配載問題中。

本文將對集裝箱優化配載的具體流程進行研究，并設計一個可以搭載不同優化算法的配載軟件，進而實現基于計算機的全航線的集裝箱自動優化配載。

1 自動配載軟件運作流程

該集裝箱自動配載軟件集成了船舶裝載系統，將船舶參數以變量形式保存在數據庫中，進而可供用戶進行設置，其流程如圖2所示。

圖1 大型集裝箱船配載現場

圖2 自動配載流程圖

用戶可以根據實際情況定義船舶的工況參數，包括裝箱清單、多余質量和壓載艙內的參考液位。裝船結果根據裝箱清單可由內置集裝箱排位優化算法計算而來，也可手動定義使用不同的算法。通過設定命令值來設定對應的參考規范，如IMO規范、CCS規范、BV規范和其它自定義規范等。軟件通過計算船舶靜穩性、動穩性、破艙穩性、總縱彎曲等各種船舶安全參數指標，以衡量配載方案對船舶安全性能的影響。最終，軟件輸出報表來記錄配載參數和船舶安全性能參數。

2 自動配載軟件操作流程

本部分對上述自動配載軟件的操作流程進行詳細說明，展示了該軟件的使用方式以及應用范圍。

2.1 集裝箱配置

首先，在圖3所示的程序內，定義集裝箱數據，包括集裝箱的尺寸、質量、類別、分布區域等。可以手動輸入，也可以通過txt或excel等格式實現多個集裝箱數據的批量化輸入。

然后，基于可視化圖形處理運輸，可以得到如圖4和圖5所示的船舶集裝箱分布狀態，以及每個Bay的詳細集裝箱分布圖（如圖6和圖7）。同時，可以查看每個集裝箱的屬性（如圖8）。

圖3 程序界面

圖4 全船集裝箱分布圖（側視）

圖5 全船集裝箱分布圖

圖6 局部集裝箱分布圖

其中，每個集裝箱的屬性定義如下：1）POL為集裝箱裝箱港口；2）POD為集裝箱卸箱港口；3）Weight為集裝箱總重；4）Gross weight為集裝箱箱號；5）Operator為集裝箱操作者；6）TpSz為集裝箱型號20 ft/40 ft；7）Full/Empty為集裝箱裝貨情況；8）Special為特殊的集裝箱；9）IMDG/UN No.IMO為危險貨物編碼；10）Net Weight為集裝箱質量；11）Reefer Temp為冷藏箱溫度；12）Port of Receipt為貨物接收港口；13）Port of Origin為貨物發出港口；14）Final POD為最終停靠港口；15）Delivery Mode為運輸方式；16）Final Destination為最終目的器；17）B/L Number為貨運單；18）Door Status為門狀態；19）Voyage No為航線編號；20）2nd vsl code為輪船編號；21）2nd voy-No為航線編號。

同時，可以定義IMO危險貨物，并可以查看危險貨物布置，如圖9所示。