CN101042745A

CN101042745A - 集装箱码头堆场自动配位系统及应用方法

Info

Publication number: CN101042745A
Application number: CNA2006100248820A
Authority: CN
Inventors: 谭曦; 陈晔; 李永富
Original assignee: SHANGHAI PUDONG INTERNATIONAL CONTAINER DOCK CO Ltd
Current assignee: SHANGHAI PUDONG INTERNATIONAL CONTAINER DOCK CO Ltd
Priority date: 2006-03-21
Filing date: 2006-03-21
Publication date: 2007-09-26

Abstract

本发明公开了一种集装箱码头堆场自动配位系统及应用方法，它采用服务器－客户端模式，建立单独的CAG数据库，并使用数据同步接口保持同码头管理系统(CTMS)主服务器的数据同步和数据库的自我维护；通过监听模块监听道口的箱位置计算请求，并直接将信息发送到CAG系统的位置搜索引擎。首先拦截箱位置计算请求并获取集装箱信息，然后根据航次、箱类型、港口、重量、是否重点港对进场箱进行分类，为其建立索引。最后采用三层搜索过程实现箱位的计算，依次是：匹配收箱索引、新位置分配和混合列搜索。每执行一次放箱、取箱或移箱操作，都采用触发器对系统数据库中的相关数据进行更新维护。

Description

集装箱码头堆场自动配位系统及应用方法

技术领域

本发明涉及一种集装箱码头数字化管理系统，具体是一种集装箱码头的堆场自动配位系统及方法(CAG，Computer AssistantGrounding)。

背景技术

随着世界范围内集装箱业务量的逐年增长，许多集装箱码头都面对生产任务持续增加，但堆场面积和生产设备有限等困难。集装箱码头的各项现场作业都是以堆场放箱为基础。集装箱在堆场上的分布直接影响到船舶配载和装卸船作业等操作。集装箱码头堆场自动配位系统的开发正是基于这种状况，从集装箱码头作业最基础的部分着手，依据先进的放箱策略理顺堆场上集装箱的分布，由此提高堆场的出、收箱能力，从而在不增加生产成本的条件下提高码头作业的效率和质量。

目前在集装箱码头行业中，几大成功的国际港口(如HIT、YICT、汉堡)已有自己的堆场自动配位系统，其均采用分散放箱策略。然而，由于不同码头所采用的生产管理系统，以及场地、设备等生产条件各异；使得港口根据自身条件开发的堆场自动配位系统在其它码头的应用比较困难。且码头生产对堆场自动配位系统的要求也会随着码头生产条件的变化而改变。

发明内容

本发明就是要提供一种集装箱码头堆场自动配位系统及应用方法，它参考已有堆场自动配位系统，运用现代软件设计思想，能解决系统移植性和可扩展性的问题，并能适应各种港口在其码头的应用。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：

一种集装箱码头的堆场自动配位系统，包括码头管理系统(CTMS)和堆场自动配位系统(CAG II)，其中堆场自动配位系统(CAG II)外接在码头管理系统(CTMS)上。码头管理系统(CTMS)包括独立的CTMS数据库和CTMS应用程序。堆场自动配位系统(CAG II)包括CAGII数据库，CAG II规则库，CAG II位置搜索引擎，CAG II客户端。CTMS数据库通过数据同步接口与CAG II数据库连接，用于CAG II数据库保持同码头管理系统(CTMS)主服务器的数据同步和数据库的自我维护；CTMS应用程序通过监听位置请求模块与CAG II位置搜索引擎连接，用于监听模块监听道口的箱位置计算请求，并直接将信息发送到CAG系统的位置搜索引擎。

本发明的应用方法是：首先拦截箱位置计算请求并获取集装箱信息，然后根据航次、箱类型、港口、重量、是否重点港对进场箱进行分类，为其建立索引，最后采用三层搜索过程实现箱位的计算，依次是：匹配收箱索引、新位置分配和混合列搜索。

搜索具体步骤如下：

一、匹配收箱索引

首先在收箱索引匹配的纯列中搜索，重量接近重压轻的优先，如果搜索成功则跳出搜索；如不成功则在收箱索引匹配的混合列中搜索，混合度高的优先，如果搜索成功则跳出搜索；如不成功则在收箱索引匹配的空列中搜索，如果在这步中找不到匹配索引，进入下面步骤；

二、分配新位置

首先，对该船的收箱区域中包含的箱区Blocks进行筛选(排除箱区被封锁，处于维修和配额已被用完的情况)，将经过筛选的箱区Blocks进行排序，并逐个的对其中的间位进行筛选，堆场中箱区密度低的优先；然后，在收箱区域内所有合格的箱区中搜索合适的间位Stack，搜索间位的范围和先后顺序按用户指定的放箱策略而定，计算每类间位中单个间位的冲突值(根据船舶靠泊的日期来计算该位置同相邻间位之间的冲突值大的那个作为冲突值，间位内属性应包含VSL，ETD)，根据该箱区内可以使用的间位的冲突值进行排序，冲突值小的优先，找到合适的间位即转入AU分配，没有找到转入混合列搜索。

三、混合列搜索

其搜索范围是已经放了本船箱的列，首先在收箱索引不匹配的混合列中搜索，混合度高的优先，已堆放层数较高者优先；然后在收箱索引不匹配的纯列中搜索，间位密度大的优先，该列中已堆放的层数较高者优先，计划放箱同已经该列中的顶端箱间的混合度小的优先。

上述分配新位置步骤中的搜索间位的范围和先后顺序按用户指定的放箱策略而定，其具体放箱策略为：

A.集中堆放：首先搜索包含未标记空闲列的非空间位(标记或占用属同一条船)，其次搜索只含已标记空闲列的非空间位(标记或占用属同一条船)，最后搜索空间位(由于是集中堆放，优先考虑空闲的间位从而避免抢占和加强同类箱的集中)，满足相同船之间的间位间隔(Segment)为0；

B.分散堆放(间位为单位)：首先搜索包含未标记空闲列的非空间位(标记或占用属同一条船)其次搜索只含已标记空闲列的非空间位(标记或占用属同一条船)，最后搜索空间位(再分配新位置)，满足相同船之间的间位间隔(Segment)为用户定义变量；

C.分散堆放(列为单位)：首先搜索包含未标记空闲列的非空间位(标记或占用不属同一条船)，其次搜索只含已标记空闲列的非空间位(标记或占用属同一条船)，然后搜索空间位(严格控制分配新的AU)，然后搜索只含已标记空闲列的非空间位(标记或占用不属同一条船)，最后搜索空间位(再分配新位置)，满足相同船之间的间位间隔(Segment)为用户定义变量。

本发明的有益效果在于：系统架构中引入独立、自维护的数据库，使得系统可在不同码头管理系统间移植；规则与程序框架脱离，只要改动规则库，就可以满足不同的策划要求，系统可以扩展或升级；支持集中堆放、按间位分散和按列分散堆放三种放箱策略，用户定制性强；采用三层搜索机制和并行计算算法，使得计算速度达到10~40ms/箱。

附图说明

图1是本发明的系统架构图；

图2-1及图2-2是本发明系统的箱位计算流程图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。

如图1所示，集装箱码头的堆场自动配位系统，包括码头管理系统(CTMS)和堆场自动配位系统(CAG II)，其中堆场自动配位系统(CAG II)外接在码头管理系统(CTMS)上。码头管理系统(CTMS)包括独立的CTMS数据库和CTMS应用程序。堆场自动配位系统(CAGII)包括CAG II数据库，CAG II规则库，CAG II位置搜索引擎，CAGII客户端。CTMS数据库通过数据同步接口与CAG II数据库连接，用于CAG II数据库保持同码头管理系统(CTMS)主服务器的数据同步和数据库的自我维护；CTMS应用程序通过监听位置请求模块与CAGII位置搜索引擎连接，用于监听模块监听道口的箱位置计算请求，并直接将信息发送到CAG系统的位置搜索引擎。

本发明采用服务器-客户端模式，建立单独的CAG数据库，并使用数据同步接口保持同码头管理系统(CTMS)主服务器的数据同步和数据库的自我维护；通过监听模块监听道口的箱位置计算请求，并直接将信息发送到CAG系统的位置搜索引擎。建立独立的规则库，在搜索过程中，规则和程序框架脱离，规则的变化不会影响程序的主体框架，这样，无需程序总体框架的改动，只要定义引入新的规则，就可以使程序满足不同的策划要求，这使得系统具有可扩展性。系统的位置搜索引擎是主要功能模块，其采用多层搜索过程实现箱位的计算，依次是：匹配收箱索引、新位置分配和混合列搜索。

在描述箱位计算步骤之前，先说明几个用到的定义：

1.收箱区域(PA，Primary Area)：箱管为某条船的各类箱划分的收箱区域；

2.箱类型索引：将集装箱根据其航次、箱类型、港口、重量、是否重点港等属性划分为成不同的种类，每个种类都有索引；

3.收箱索引：进入系统计算的箱都会经过分类并给出索引，堆场上的每个列也记录堆放在该列的箱类型索引，是为收箱索引，一类箱在堆场上一般会有几个收箱索引；

4.分配单元AU(Allocation Unit)：一个间位内同一类箱能占用的最大空列数(用户可设定的参数，最小为1)，由此决定集装箱堆放的集中程度；

5.混合度：一列的顶端两个箱子之间的混合程度，主要通过(航次/港口/重量/类型/长度等条件来判断)，每次发生堆场箱位置的变化，或产生计划放箱任务时，都由触发器负责检查和更新受影响列的混合度；

6.将列分为空列(E，Empty)、满列(F，Full)、纯列(P，Pure)、混合列(M，Mix)四种状态，其中，纯列指该列中箱的航次和港口相同，混合列指该列中有不同航次/港口的箱。

如图2所示，本发明的应用方法如下：

首先捕捉放箱请求并获取集装箱信息，然后根据航次、箱类型、港口、重量、是否重点港对进场箱进行分类，为其建立索引，最后采用三层搜索过程实现箱位的计算，依次是：匹配收箱索引、新位置分配和混合列搜索。

具体搜索步骤：

一、匹配收箱索引，该阶段的任务是充分利用以前对同类箱计算中留下来的索引，避免对同类箱进行重复计算，以提高计算速度。首先在收箱索引匹配的纯列中搜索，重量接近重压轻的优先，如果搜索成功则跳出搜索；如不成功则在收箱索引匹配的混合列中搜索，混合度高的优先，如果搜索成功则跳出搜索；如不成功则在收箱索引匹配的空列中搜索。

二、如果在上一步中找不到匹配索引，说明出现了新种类箱或该种类箱已经用完了其箱位配额，需要重新为该类箱划出新的收箱区域，即进入“分配新位置”过程。首先，对该船的收箱区域中包含的箱区Blocks进行筛选(排除箱区被封锁，处于维修和配额已被用完的情况)，将经过筛选的箱区Blocks进行排序，并逐个的对其中的间位进行筛选，堆场中箱区密度低的优先；然后，在收箱区域内所有合格的箱区中搜索合适的间位Stack，搜索间位的范围和先后顺序按用户指定的放箱策略而定。

A、集中堆放：首先搜索包含未标记空闲列的非空间位(标记或占用属同一条船)，其次搜索只含已标记空闲列的非空间位(标记或占用属同一条船)，最后搜索空间位(由于是集中堆放，优先考虑空闲的间位从而避免抢占和加强同类箱的集中)，满足相同船之间的间位间隔(Segment)为0；

B、分散堆放(间位为单位)：首先搜索包含未标记空闲列的非空间位(标记或占用属同一条船)其次搜索只含已标记空闲列的非空间位(标记或占用属同一条船)，最后搜索空间位(再分配新位置)，满足相同船之间的间位间隔(Segment)为用户定义变量；

C、分散堆放(列为单位)：首先搜索包含未标记空闲列的非空间位(标记或占用不属同一条船)，其次搜索只含已标记空闲列的非空间位(标记或占用属同一条船)，然后搜索空间位(严格控制分配新的AU)，然后搜索只含已标记空闲列的非空间位(标记或占用不属同一条船)，最后搜索空间位(再分配新位置)，满足相同船之间的间位间隔(Segment)为用户定义变量。

计算每类间位中单个间位的冲突值(根据船舶靠泊的日期来计算该位置同相邻间位之间的冲突值大的那个作为冲突值，间位内属性应包含VSL，ETD)，根据该箱区内可以使用的间位的冲突值进行排序，冲突值小的优先，找到合适的间位即转入AU分配，没有找到转入混合列搜索。

AU分配是指：根据该类箱的AU在找到的间位中划分(1-AU)个列给该类箱，该箱的具体摆放位置在远离车道的一侧，分配位置后即跳出整个搜索过程。

三、如果在上面两层都没能找到箱位，这说明已经没有空闲的区域可以接受这个种类的箱，只有混堆在其他种类的箱上面，即进入混合列搜索，其搜索范围是已经放了本船箱的列。首先在收箱索引不匹配的混合列中搜索，混合度高的优先，已堆放层数较高者优先；然后在收箱索引不匹配的纯列中搜索，间位密度大的优先，该列中已堆放的层数较高者优先，计划放箱同已经该列中的顶端箱间的混合度小的优先。

到此，系统完成了进场集装箱的箱位计算。每执行一次放箱、取箱或移箱操作，都采用触发器对系统数据库中的相关数据进行更新维护。

Claims

1.一种集装箱码头的堆场自动配位系统，包括码头管理系统(CTMS)和堆场自动配位系统(CAG II)，堆场自动配位系统(CAG II)外接在码头管理系统(CTMS)上，其特征在于：所述码头管理系统(CTMS)包括独立的CTMS数据库和CTMS应用程序，所述堆场自动配位系统(CAG II)包括CAG II数据库，CAG II规则库，CAG II位置搜索引擎，CAG II客户端；所述CTMS数据库通过数据同步接口与CAG II数据库连接，用于CAG II数据库保持同码头管理系统(CTMS)主服务器的数据同步和数据库的自我维护；所述CTMS应用程序通过监听位置请求模块与CAG II位置搜索引擎连接，用于监听模块监听道口的箱位置计算请求，并直接将信息发送到CAG系统的位置搜索引擎。

2.一种权利要求1的应用方法，其特征在于，首先拦截箱位置计算请求并获取集装箱信息，然后根据航次、箱类型、港口、重量、是否重点港对进场箱进行分类，为其建立索引，最后采用三层搜索过程实现箱位的计算，依次是：匹配收箱索引、新位置分配和混合列搜索。

所述搜索具体步骤如下：

一、匹配收箱索引

二、分配新位置

三、混合列搜索

3.根据权利要求2所述的应用方法，其特征在于，所述分配新位置步骤中的搜索间位的范围和先后顺序按用户指定的放箱策略而定，其具体放箱策略为：