李 龍
(上海海事大學(xué) 物流工程學(xué)院,中國 上海 201306)
集裝箱船舶配載,即在遵循安全、效率的原則上將集裝箱放到船上合適的位置。配載圖分為預(yù)配圖、實配圖、最終圖,預(yù)配圖由船公司統(tǒng)籌規(guī)劃,實配由碼頭工作人員通過經(jīng)驗規(guī)則輔助軟件來完成,裝船作業(yè)完成后,根據(jù)船上的實際載箱產(chǎn)生最終圖。實配過程是配載的關(guān)鍵,船舶的安全和裝卸作業(yè)效率與其緊密相關(guān)。
專家系統(tǒng),即一個計算機(jī)程序,它能對一些重要問題提供具有專家水平的解答。規(guī)則是專家系統(tǒng)的核心,由關(guān)于問題領(lǐng)域的一般性知識或經(jīng)驗產(chǎn)生,此外,專家系統(tǒng)還包括一個全局?jǐn)?shù)據(jù)庫(包含解決待定問題的事實或斷言)和執(zhí)行問題求解過程的規(guī)則解釋程序。專家系統(tǒng)具有啟發(fā)性、透明性和靈活性三個特點。
一次高效的配載有很多的規(guī)則,在此,選擇較為關(guān)鍵的三個規(guī)則,如下:
規(guī)則一:40尺箱不得在20尺箱下面
規(guī)則二:同一卸港的集裝箱分散且集中放置
規(guī)則三:先卸港的箱子在后卸港箱子的上面(無壓箱)
原則解釋如下:對于第一條,若20尺箱在40尺箱上面,實際需要下面40尺箱時,要同時拿開兩次,增加操作,而且20尺箱堆高后會“分叉”,影響穩(wěn)性。另外,40尺箱在上時,下面須有兩個20尺箱,不得懸空一邊。對于第二條,先到港的箱子在后卸港的箱子上面可以減少倒箱率,縮短船舶停港時間,提高效率。對于第三條,同一卸港的箱子若過度集中,極端情況是全部堆滿一個bay位,其它bay位沒有該港的箱子,則只能一臺岸橋工作,分開放置時,可以多臺岸橋同時裝卸;同一卸港的箱子若過度分散,極端情況是,每個bay位均有該卸港的箱子,則岸橋大車必須在每個bay位作業(yè),然而大車的移動較小車的移動是比較復(fù)雜的,耗時耗能較多,成本太高。
針對上述三項配載規(guī)則,依次采用三條程序設(shè)計思路
2.2.1 組箱
圖1
當(dāng)40尺箱和20尺箱混合堆放時,20尺放在單貝,而40尺放在組貝,兩者的堆放規(guī)則有所不同,給配載程序帶來困難。此處對20尺箱進(jìn)行處理,將同卸港的20尺箱編為一組,賦予新的“組箱”箱號,這樣對將20尺40尺混合堆放問題轉(zhuǎn)化為40尺堆放的單一問題,為之后的配載提供方便。另外,若20尺箱總數(shù)為奇數(shù),則隨機(jī)取出一個20尺箱,對剩下的偶數(shù)個箱進(jìn)行組箱處理,記下該取出的一個20尺箱箱號,最后單獨處理。
程序流程圖如圖1。
2.2.2 分類
為減少岸橋大車的移動,并且盡可能快的多作業(yè)線裝卸,同卸港的集裝箱滿足分散且集中原則,例如,對于本文后面實例4個卸港的情況,按港口和箱尺寸對箱進(jìn)行分類,如圖2所示:
圖2 實例不同類型、港口箱分類
圖2分兩個部分,下部表示船舶bay位的側(cè)視圖,每個小方格表示一個20尺箱位,用兩種顏色來區(qū)分組合bay位;上部,表示不同港口和尺寸的集裝箱在不同bay位的堆存情況,其中,一個組bay有多種箱型的為混合bay位。在上部中,圓形表示該箱型一定有,方形表示,由于數(shù)量波動,該箱型可能有,也可能沒有,或者數(shù)量不定。
經(jīng)過此種分類后,滿足了規(guī)則三的分類且集中原則,較好的完成多作業(yè)線合理裝卸作業(yè)。
分類程序流程圖如圖3所示:
圖3 分類程序流程圖
2.2.3 排序
對于本文的實例分類之后的組合 bay位, 如 06、10、14、30、34、38bay位,這幾個bay位中集裝箱型較為混亂,卸港順序不相同。為了滿足規(guī)則2,先卸港箱在上的原則,這里采用優(yōu)先級排序的方法處理這一問題。所謂優(yōu)先級排序,即對每個組合bay位里的集裝箱(40尺或之前的組合20尺)在一開始時先按港后和箱型賦予優(yōu)先級,當(dāng)分類之后,針對某個垂直層位(bay和row相等的箱位)進(jìn)行按優(yōu)先級排序,使先卸港的集裝箱在后卸港的集裝箱的上面。
圖4 實例中的優(yōu)先級
排序程序流程圖如圖5所示:
圖5 b排序程序流程圖
本文使用的配載實例模型描述為:一艘船舶結(jié)構(gòu)已知(見圖6)的載箱量1600TEU左右的集裝箱船,從始發(fā)港到最終港,經(jīng)歷5個港口。集裝箱信息已知,包括20尺和40尺兩種尺寸、四個港口的集裝箱,20尺與40尺比例約為4:1,各港口集裝箱量比例約為1:1:1:1。集裝箱從始發(fā)港全部裝船,其它港口依次只卸不裝。其中集裝箱信息和船舶結(jié)構(gòu)信息均分別來自實際數(shù)據(jù),稍作修改后作為本模型的兩個數(shù)據(jù)源。
圖6 船舶結(jié)構(gòu)圖
PowerBuilder是美國PowerSoft公司推出的一種使用方便、易于開發(fā)復(fù)雜應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫前端開發(fā)工具。PowerBuilder11.5是它的最新版本,強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫連接能力,豐富的窗口顯示和人性化的面向?qū)ο蟛僮?,是選擇PowerBuilder用來完成配載的主要原因。
配載程序主界面及其按鈕功能如圖7所示:
圖7
配載之后的bay圖,如圖8所示:
圖8 Bay圖
本文提出了基于規(guī)則的集裝箱船舶配載組箱、分類、排序的程序設(shè)計思路,并給出程序?qū)嵗M(jìn)行了驗證,程序運行十幾秒鐘便可顯示結(jié)果,滿足了給定的三項配載規(guī)則。實際配載還要考慮集裝箱在堆場位置和箱重規(guī)則,在時間允許和資料充分的情況下可進(jìn)一步優(yōu)化。
[1]李錫蔚,劉鼎銘.集裝箱船舶積載[M].北京:人民交通出版社,1997:1-10.
[2]安向明.基于規(guī)則的公交識別專家系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J].智能計算機(jī)與應(yīng)用,2011.1(4):42-44.
[3]費雅潔,王建.PowerBuilder程序設(shè)計[M].北京:高等教育出版社,2004,1-10.
[4]梁海澄.集裝箱配載初探[J].中國水運:理論版,2006,04(08):181-182.
[5]李蕾,高鐵曼.產(chǎn)生式規(guī)則專家系統(tǒng)的原理與實現(xiàn)[J].微計算機(jī)應(yīng)用,2006,27(5):631-633.
[6]劉世寧,衛(wèi)家駿.集裝箱船舶自動配載的實現(xiàn)[J].大連海運學(xué)院學(xué)報,1993,19(3):348-351.