CN114580983B - 一种堆场箱区打散分配混合堆垛管理方法 - Google Patents

一种堆场箱区打散分配混合堆垛管理方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种堆场箱区打散分配混合堆垛管理方法，用于实现集装箱在堆场箱区的打散分配以及混合堆垛，包括步骤：TOS系统生成集装箱的打散及箱位分配计划，为集装箱分配堆场箱区以及箱位；集卡根据集装箱的打散及箱位分配计划运输集装箱到分配的堆场箱区，使用堆存设备堆放于分配的箱位，实现集装箱的打散堆垛作业。本发明可提高堆场集装箱管理水平，提高堆场作业效率和自动化码头整体作业效率。

Description

一种堆场箱区打散分配混合堆垛管理方法
技术领域
本发明涉及集装箱码头堆场管理技术领域，具体涉及一种堆场箱区打散分配混合堆垛管理方法。
背景技术
近年来，经济全球化趋势和现代物流产业快速发展，港口作为全球运输网络重要节点，港口集装箱运输发展迅速。集装箱堆场是集装箱通关上船前或卸船进港后的统一堆放地，用于进出口集装箱以及空重箱的装卸、中转、保管、查验和交接，在集装箱装卸及运输中起着非常重要的作用。然而传统港口管理侧重提升码头岸桥装卸效率，忽视了堆场堆存管理，使堆场装卸作业及水平运输效率较低。随着港口集装箱吞吐量的增加，集装箱堆场装卸作业效率对港口集装箱装卸及运输发展的重要性日渐突出，尤其是堆场中集装箱堆存方式对集装箱装卸及水平运输有直接影响，集装箱堆存策略直接关系到整个港区集装箱运输过程的效率和成本。码头堆场集装箱堆存策略单一以及水平运输距离过长，容易造成港区道路拥堵、装卸设备作业不均衡以及集装箱装卸过程容易出现翻倒箱问题等，极大影响了港口装卸作业及水平运输作业效率。
堆场集装箱堆垛管理方法要提高堆场堆存管理能力，就必须立足于相对有限的堆场空间和现有的设备资源，通过改进集装箱堆存管理策略减少水平运输系统的拥堵问题，保证堆场装卸设备作业均衡性以及堆场箱位利用率，从而提升堆场装卸作业效率以及港口整体作业效率。
发明内容
本发明的目的是要解决现有的自动化集装箱码头堆场管理上的不足，提供一种堆场箱区打散分配混合堆垛管理方法，用于根据实际情况安排内集卡和外集卡的堆场箱区，降低内集卡和外集卡水平运输距离，减少装卸设备等待时间，尽可能减少无效作业，提高堆场装卸作业效率。
本发明是这样实现的：一种堆场箱区打散分配混合堆垛管理方法，用于实现集装箱在堆场箱区的打散分配以及混合堆垛，包括步骤：
TOS系统生成集装箱的打散及箱位分配计划，为集装箱分配堆场箱区以及箱位；
集卡根据集装箱的打散及箱位分配计划运输集装箱到分配的堆场箱区，使用堆存设备堆放于分配的箱位，实现集装箱的打散堆垛作业。
所述集装箱包括进口箱以及集港箱；
进口箱箱区的打散分配以及混合堆垛，是由TOS系统生成进口箱的打散及箱位分配计划，由FMS系统根据所述进口箱的打散及箱位分配计划，调度内集卡将进口箱运输到分配的堆场箱区，在分配的箱位上堆垛，实现进口箱的打散混合堆垛；
集港箱箱区的打散分配以及混合堆垛，是由TOS系统生成匹配装船任务的集港箱的打散及箱位分配计划并形成外集卡水平运输作业列表，调度外集卡执行水平运输作业列表指令，将集港箱运输到分配的堆场箱区，在分配的箱位上堆垛，实现集港箱的打散混合堆垛。
优选的，所述进口箱箱区的打散分配以及混合堆垛，具体包含步骤：
TOS系统基于获取的进口箱信息、各个堆场的工作状态，对进口箱进行堆场箱区分配，形成进口箱初步打散计划；
TOS系统根据堆场实时作业情况及内集卡运输动态数据，调整进口箱初步打散计划；
TOS系统基于调整后的进口箱初步打散计划，生成进口箱箱位分派计划，将进口箱分配到箱位；
FMS系统基于进口箱箱位分派计划，调度内集卡进行进口箱的运输作业，将进口箱运输到堆场箱区，由轨道吊将集港箱堆放于分配的箱位，实现进口箱打散混合堆垛。
优选的，所述集港箱箱区打散分配以及混合堆垛，具体包含步骤：
TOS系统基于获取的集港箱信息、各个堆场的工作状态以及船舶装船预计划，将集港箱分配到堆场箱区，形成集港箱初步打散计划；
TOS系统根据岸桥实时作业数据、船舶作业状态、堆场实时作业数据以及外集卡运输动态数据，调整集港箱初步打散计划；
TOS系统根据调整后的集港箱初步打散计划，生成集港箱箱位分派计划，将集港箱分配到箱位；
TOS系统根据集港箱箱位分派计划的箱位分配情况，生成外集卡水平运输作业列表，外集卡执行水平运输作业列表指令，进行集港箱的运输作业，将集港箱运输到堆场箱区，由轨道吊将集港箱堆放于分配的箱位，实现集港箱打散混合堆垛。
与现有技术相比，本发明能够结合堆场中进口箱和集港箱实际运输和堆存需求，合理分配进口箱和集港箱的堆箱位置，使进口箱和集港箱在堆场箱区打散堆垛，形成合理布局。
本发明一方面，可以平衡堆场各箱区繁忙程度和场地堆存饱和度，降低堆场局部区域因繁忙和堆存空间饱和而造成的设备等待和车道拥堵现象，提高堆场设备利用率；另一方面，可以尽可能消除装卸作业中翻倒箱现象，减少无效作业次数，提高堆场作业效率。
附图说明
图1为本发明提供的堆场箱区打散分配混合堆垛管理方法的整体流程。
图2为本发明提供的堆场箱区打散分配混合堆垛管理方法的进口箱箱区打散流程。
图3为本发明提供的堆场箱区打散分配混合堆垛管理方法的集港箱箱区打散流程。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
本发明的堆场箱区打散分配混合堆垛管理方法，用于实现进口箱和集港箱在堆场箱区的打散分配以及混合堆垛；进口箱箱区打散是，由TOS系统（码头操作系统）生成进口箱打散及箱位分配计划，并由FMS系统(车队管理系统)调度内集卡实现运输作业；集港箱箱区打散，是由TOS系统生成匹配装船任务的集港箱打散及箱位分配计划和外集卡水平运输作业列表，由外集卡执行水平运输作业列表的指令，完成目标箱区的打散堆垛作业。
如图1所示，本发明提供的堆场箱区打散分配混合堆垛管理方法，包含步骤：
S1.TOS系统生成进口箱打散及箱位分配计划和集港箱的打散及箱位分配计划，根据集港箱的打散及箱位分配计划的箱位分配情况，形成外集卡水平运输作业列表；
S2.由FMS系统根据进口箱的打散及箱位分配计划，调度内集卡将进口箱运输到分配的堆场箱区，在分配的箱位堆垛，实现进口箱的打散混合堆垛；外集卡根据集港箱的打散及箱位分配计划，将集港箱运输到分配的堆场箱区，在分配的箱位堆垛，实现集港箱打散堆垛作业；
本发明在进口箱打散及箱位分配计划和集港箱的打散及箱位分配计划形成过程中，综合考虑各个堆场箱区的集卡等待数量、堆存率以及与集卡的任务位置距离，在符合打散堆垛条件的所有堆场箱区中，选择最优堆场箱区分配给集装箱（进口箱及集港箱）的打散堆垛任务，以达到集装箱打散堆垛的最佳效果。
其中，进行堆场箱区选择时，考虑以下因素：
1.集卡等待数量：进口箱堆放优先选择内集卡（ART, 人工智能搬运机器人,Artificial Intelligence Robot of Transportation）等待数量最少的堆场箱区，集港箱优先选择外集卡等待数量最少的堆场箱区；
2.堆场箱区堆存率：集装箱（进口箱及集港箱）堆放优先选择堆存率最低的堆场箱区；
3.集卡行驶距离：集装箱（进口箱及集港箱）堆放优先选择使集卡（内集卡与外集卡）行驶距离（集卡将集装箱从始发地运输到堆场箱区的行驶距离）最短的堆场箱区。
作为一个实施例，选择最优箱区分配给集装箱（进口箱及集港箱）的打散堆垛任务（记为k）的步骤如下：
获取当前所有堆场箱区的40英尺贝位和20英尺贝位的堆存率，按照堆存率由小到大的顺序对所有堆场箱区进行两次排序，任意堆场箱区
Figure 563297DEST_PATH_IMAGE001
的40英尺贝位堆存率排序序号记为
Figure 769150DEST_PATH_IMAGE002
，20英尺贝位堆存率排序序号记为
Figure 26956DEST_PATH_IMAGE003
；
计算
Figure 925642DEST_PATH_IMAGE004
任务位置到所有堆场箱区的路径，按照由近到远将所有堆场箱区排序，任意堆场箱区
Figure 901689DEST_PATH_IMAGE001
的路径排序序号记为
Figure 911233DEST_PATH_IMAGE005
；
获取各堆场箱区的等待集卡（进口箱打散堆垛任务对应内集卡；集港箱打散堆垛任务对应外集卡）数量，按照由小到大将所有堆场箱区排序，任意堆场箱区
Figure 23545DEST_PATH_IMAGE001
的等待集卡排序序号记为
Figure 93133DEST_PATH_IMAGE006
；
计算任意堆场箱区i的分值
Figure 801150DEST_PATH_IMAGE007
Figure 614385DEST_PATH_IMAGE008
Figure 846783DEST_PATH_IMAGE009
判断最小罚分
Figure 87272DEST_PATH_IMAGE010
是否超过罚分阈值M，如果超过，则在堆场箱区开新贝位，如果没有超过，将堆场箱区
Figure 772331DEST_PATH_IMAGE011
分配给打散堆垛任务
Figure 123678DEST_PATH_IMAGE012
，存在二元副
Figure 210582DEST_PATH_IMAGE013
。如存在多个分值相同的最优堆场箱区，可以随机选择分配给打散堆垛任务
Figure 621972DEST_PATH_IMAGE012
。
需要说明的是，本发明实施中，进口箱以及集港箱堆放前还可以进一步考虑作业机械的便利性以及堆箱的难度，以此优化进口箱以及集港箱的箱区打散及箱位分配计划，当进口箱以及集港箱被运输到达分配的指定位置，须使轨道吊行驶到对应位置的贝位，减少作业等待时间，其中，给进口箱以及集港箱分配的堆垛位置尽可能降低堆箱高度。
其中，在进行箱位(堆场箱区的堆垛位置)的分配是，在贝位分配时，可根据以下原则分配来进行集装箱的堆垛：
贝位分配时，一般不开新贝；单位堆场内，40英尺集装箱堆放优先选择40英尺贝位堆存率最低的贝，20英尺集装箱堆放优先20英尺贝位堆存率最低的贝；同贝堆放条件时，不同尺寸的集装箱不可同贝堆垛；同尺寸的进口箱和集港箱可同贝堆垛；同尺寸的空箱和重箱可同贝堆垛；不同属性（流向、空重、目的港和所属运输船等）的集装箱可同贝堆垛；不同重量等级（五吨为一个等级）的集装箱可同贝堆垛；相同属性的集装箱需要在不同贝位装载时，至少间隔6个20英尺集装箱贝位。
其中，在进行箱位(堆场箱区的堆垛位置)的分配是，在排分配时，可根据以下原则进行分配来堆垛：
进口箱、集港箱不同排堆垛；空箱和重箱不同排堆垛；不同公司的进口空箱不同排堆垛，进口重箱不考虑箱属公司；不同航次、不同目的港、不同重量等级的集港箱不同排堆垛；不同重量等级的集装箱不同排堆垛，相同重量等级下，同一排内堆垛时按轻箱在下，重箱在上的原则堆垛。
本发明实施例中，TOS系统生成的打散计划由FMS系统调度的内集卡执行，实现进口箱的打散堆垛作业，如图2所示，具体包含以下步骤：
TOS系统获取的进口箱信息；
TOS系统获取各个堆场的工作状态，判断当前各个堆场的繁忙情况以及堆存便利情况；
TOS系统基于获取的进口箱信息、各个堆场的工作状态，对进口箱进行堆场箱区分配，形成进口箱初步打散计划；
TOS系统根据堆场实时作业情况及内集卡运输动态数据，调整进口箱初步打散计划；
TOS系统基于调整后的进口箱初步打散计划，生成进口箱箱位分派计划，将进口箱分配到箱位；
FMS系统基于进口箱箱位分派计划，调度内集卡进行进口箱的运输作业，将进口箱运输到堆场箱区，由轨道吊将集港箱堆放于分配的箱位，实现进口箱打散混合堆垛。
其中，所述的TOS系统获取的进口箱信息，包括进口箱的尺寸信息、流向信息、空重信息、目的港信息和运输船信息等；
其中，各个堆场的工作状态，包括堆场的繁忙情况以及堆存设备的动态，如便利性等。
本发明实施例中，进口箱的箱区打散作业，优选的，是先生成进口箱初步打散计划，再根据堆场实时作业情况动态调整进口箱初步打散计划，多次优化确保进口箱初步打散计划计划最优，其中，FMS系统立足于内集卡车队整体的动态数据，调度内集卡将进口箱运送至分配的箱位，提高了进口箱堆垛管理水平，也提高了进口箱水平运输作业效率。
本发明实施例中，由TOS系统生成匹配装船任务的集港箱打散及箱位分配计划和外集卡水平运输作业列表，调度外集卡实现集港箱打散堆垛，如图3所示，具体包含步骤：
TOS系统获取集港箱信息；
TOS系统获取各个堆场的工作状态，判断当前各个堆场的繁忙情况以及堆存便利情况；
TOS系统基于获取的集港箱信息、各个堆场的工作状态以及船舶装船预计划，将集港箱分配到堆场箱区，形成集港箱初步打散计划；
TOS系统根据岸桥实时作业数据、船舶作业状态、堆场实时作业数据以及外集卡运输动态数据，调整集港箱初步打散计划；
TOS系统根据调整后的集港箱初步打散计划，生成集港箱箱位分派计划，将集港箱分配到箱位；
TOS系统根据集港箱箱位分派计划中的箱位的布置情况，生成外集卡水平运输作业列表，外集卡执行水平运输作业列表指令，进行集港箱的运输作业，将集港箱运输到堆场箱区，由轨道吊将集港箱堆放于分配的箱位，实现集港箱打散混合堆垛。
其中，TOS系统获取的集港箱信息，包括集港箱的尺寸信息、流向信息、空重信息、目的港信息等。
其中，TOS系统判断当前各个堆场的工作状态，包括各个堆场的的繁忙情况以及堆存设备动态，如便利性等；
其中，根据船舶装船预计划形成集港箱初步打散计划，确定集港箱分配的目堆地，集港箱在堆场堆存前考虑装船任务，能避免集港箱在执行装船任务时出现翻倒箱现象。
由于外集卡作业的不可控会造成堆场作业不确定性，因此由TOS系统会根据集港箱箱位分派计划中的箱位的布置情况，生成外集卡水平运输作业列表，控制外集卡严格执行外集卡水平运输作业列表指令，从而降低堆场作业不确定性，提高堆场管理水平，提高自动化码头作业效率。
本发明实施例中，集港箱在堆场堆放前可考虑装船任务，使集港箱打散更具系统性，提高了集港箱由外集卡运至堆场，再由堆场运至船舶完整流程的作业过程，提高集港箱运输整体流程效率。

Claims (6)

1.一种堆场箱区打散分配混合堆垛管理方法，其特征在于，用于实现集装箱在堆场箱区的打散分配以及混合堆垛，包括步骤：
TOS系统生成集装箱的打散及箱位分配计划，为集装箱分配堆场箱区以及箱位；
集卡根据集装箱的打散及箱位分配计划运输集装箱到分配的堆场箱区，使用堆存设备堆放于分配的箱位，实现集装箱的打散堆垛作业；
TOS系统对所有堆场箱区进行罚分计算，将罚分最少的最优堆场箱区分配给散堆垛任务
Figure 421638DEST_PATH_IMAGE001
；步骤是：
获取当前所有堆场箱区的40英尺贝位和20英尺贝位的堆存率，按照堆存率由小到大的顺序对所有堆场箱区进行两次排序，任意堆场箱区
Figure 775259DEST_PATH_IMAGE002
的40英尺贝位堆存率排序序号记为
Figure 712733DEST_PATH_IMAGE003
，20英尺贝位堆存率排序序号记为
Figure 442791DEST_PATH_IMAGE004
；
计算打散堆垛任务
Figure 813468DEST_PATH_IMAGE001
位置到所有堆场箱区的路径，按照由近到远将所有堆场箱区排序，任意堆场箱区
Figure 213356DEST_PATH_IMAGE002
的路径排序序号记为
Figure 498844DEST_PATH_IMAGE005
；
获取各堆场箱区的等待集卡数量，按照由小到大将所有箱区排序，任意堆场箱区
Figure 642380DEST_PATH_IMAGE002
的等待集卡排序序号记为
Figure 696924DEST_PATH_IMAGE006
；
计算任意堆场箱区i的分值
Figure 533293DEST_PATH_IMAGE007
Figure 306077DEST_PATH_IMAGE008
Figure 489190DEST_PATH_IMAGE009
判断
Figure 663819DEST_PATH_IMAGE010
是否超过罚分阈值M，若超过，则开新贝位，否则将堆场箱区
Figure 139931DEST_PATH_IMAGE011
分配给集装箱的打散堆垛任务
Figure 400011DEST_PATH_IMAGE012
，存在二元副
Figure 885350DEST_PATH_IMAGE013
；如存在多个分值相同的最优堆场箱区，随机选择分配给集装箱的打散堆垛任务
Figure 914486DEST_PATH_IMAGE012
。
2.根据权利要求1所述堆场箱区打散分配混合堆垛管理方法，其特征在于，所述集装箱包括进口箱以及集港箱；
进口箱箱区的打散分配以及混合堆垛，是由TOS系统生成进口箱的打散及箱位分配计划，由FMS系统根据所述进口箱的打散及箱位分配计划，调度内集卡将进口箱运输到分配的堆场箱区，在分配的箱位上堆垛，实现进口箱的打散混合堆垛；
集港箱箱区的打散分配以及混合堆垛，是由TOS系统生成匹配装船任务的集港箱的打散及箱位分配计划并形成外集卡水平运输作业列表，调度外集卡执行水平运输作业列表指令，将集港箱运输到分配的堆场箱区，在分配的箱位上堆垛，实现集港箱的打散混合堆垛。
3.根据权利要求2所述堆场箱区打散分配混合堆垛管理方法，其特征在于，所述进口箱箱区的打散分配以及混合堆垛，具体包含步骤：
TOS系统基于获取的进口箱信息、各个堆场的工作状态，对进口箱进行堆场箱区分配，形成进口箱初步打散计划；
TOS系统根据堆场实时作业情况及内集卡运输动态数据，调整进口箱初步打散计划；
TOS系统基于调整后的进口箱初步打散计划，生成进口箱箱位分派计划，将进口箱分配到箱位；
FMS系统基于进口箱箱位分派计划，调度内集卡进行进口箱的运输作业，将进口箱运输到堆场箱区，由轨道吊将集港箱堆放于分配的箱位，实现进口箱打散混合堆垛。
4.根据权利要求2所述堆场箱区打散分配混合堆垛管理方法，其特征在于，所述集港箱箱区打散分配以及混合堆垛，具体包含步骤：
TOS系统基于获取的集港箱信息、各个堆场的工作状态以及船舶装船预计划，将集港箱分配到堆场箱区，形成集港箱初步打散计划；
TOS系统根据岸桥实时作业数据、船舶作业状态、堆场实时作业数据以及外集卡运输动态数据，调整集港箱初步打散计划；
TOS系统根据调整后的集港箱初步打散计划，生成集港箱箱位分派计划，将集港箱分配到箱位；
TOS系统根据集港箱箱位分派计划的箱位分配情况，生成外集卡水平运输作业列表，外集卡执行水平运输作业列表指令，进行集港箱的运输作业，将集港箱运输到堆场箱区，由轨道吊将集港箱堆放于分配的箱位，实现集港箱打散混合堆垛。
5.根据权利要求1所述堆场箱区打散分配混合堆垛管理方法，其特征在于，在进行箱位分配时，根据堆场箱区的贝位及排进行分配；
贝位分配时，在单位堆场箱区内，40英尺集装箱堆放于40英尺贝位堆存率最低的贝，20英尺集装箱堆放于20英尺贝位堆存率最低的贝；同贝堆放时，不同尺寸的集装箱不同贝堆垛，同尺寸的进口箱和集港箱同贝堆垛，同尺寸的空箱和重箱同贝堆垛，不同属性的集装箱同贝堆垛以及不同重量等级的集装箱同贝堆垛；相同属性的集装箱在不同贝位装载时，至少间隔6个20英尺集装箱贝位；所述属性包括流向、空重、目的港和所属运输船；
排分配时，进口箱、集港口箱不同排堆垛；空箱和重箱不同排堆垛，不同公司的进口空箱不同排堆垛；不同航次、不同目的港、不同重量等级的集港箱不同排堆垛，不同重量等级的集装箱不同排堆垛，相同重量等级下，同一排内的集装箱堆垛时按轻箱在下，重箱在上的方法堆垛。
6.根据权利要求1所述堆场箱区打散分配混合堆垛管理方法，其特征在于，为集装箱分配堆场箱区时，从集卡等待数量最少的堆场箱区、堆存率最低的堆场箱区以及集卡将集装箱始发地运输到堆场箱区的行驶距离最短的堆场箱区中选择。
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