DE102004031977A1 - Method for creating a stowage plan for container ships - Google Patents

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Abstract

Ein Verfahren zur Beschleunigung des Prozesses der Stauplanung für Containerschiffe wird hiermit vorgeschlagen. Das Verfahren beruht auf dem Prozess des Erinnerns daran, wie alte ähnliche Probleme gelöst worden waren. Alte Staupläne werden systematisch in der Fallbasis gespeichert. Bei jeder neuen Stauplanungsaufgabe wird auf solche Fälle zurückgegriffen. Der Planer hat die Gelegenheit, einen ähnlichen Fall auszuwählen, dessen Lösungskonzept auf das jetzige Stauplanungsproblem anzuwenden und ihn oft zu modifizieren. Das Verfahren ist ein lernendes System, wobei jeder neu in der Fallbasis gespeicherte Stauplan die Lösungsfähigkeit des Systems erhöht.A method for speeding up the congestion planning process for container ships is hereby proposed. The process is based on the process of remembering how old similar problems have been solved. Old stowage plans are systematically stored in the case base. Every new stowage task relies on such cases. The planner has the opportunity to select a similar case, applying its solution concept to the current stowage planning problem and often modifying it. The method is a learning system, with each stowage plan newly stored in the case base increasing the system's ability to solve.

Description

Ein Verfahren zur Beschleunigung des Prozesses der Stauplanung für Containerschiff wird hiermit vorgeschlagen.One Method for accelerating the process of congestion planning for container ship is hereby proposed.

Ein Containerschiff, ein Schiff das Container transportiert, hat normalerweise eine feste Route, siehe 2. Ein Stauplan ist ein Diagramm, das die Nutzung der Stellplätze an Bord des Schiffes darstellt. Die Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zu entwickeln, das in der Lage ist, den Prozess der Stauplanung in einem Ladehafen (Port of Loading oder POL) (semi-) automatisch zu machen.A container ship, a ship that transports containers, usually has a fixed route, see 2 , A stowage plan is a diagram showing the use of the staging areas aboard the ship. The task is to develop a method that is able to (semi-) automatically make the process of stowage planning in a port of loading (POL).

Vor der Ankunft des Schiffes beginnt der Planer mit dem Skizzieren des Stauplanes. Der Anfangszustand des Stauplanes ist die Ladung an Bord nach der Entladung der Container, die für diesen Hafen (POL) bestimmt sind. Diesen Zustand kann man berechnen, ausgehend von dem Abfahrtszustand in dem vorherigen Hafen (Previous Port of Loading oder PPOL) und von der Container-Entladeliste der POL (Container Discharging List oder CDL). Ein anderer Input ist die Zahl der zu ladenden Container (Container Loading List oder CLL). Diese CLL ist normalerweise nicht genau, oft sogar bis kurz vor der Abfahrt des Schiffes. Es ist faktisch eine Planungsaufgabe mit Unsicherheiten.In front When the ship arrives, the planner begins sketching the ship Storage plan. The initial state of the stowage plan is the charge on Board after unloading the container destined for this port (POL) are. This condition can be calculated starting from the departure state in the previous port (Previous Port of Loading or PPOL) and from the container unloading list of the POL (Container Discharging List or CDL). Another input is the number of containers to load (Container Loading List or CLL). This CLL is usually not exactly, often even until shortly before the departure of the ship. It is factual a planning task with uncertainties.

Zum Erzeugen eines Stauplans sind Kenntnisse auf dem Gebiet von Schiffstechnik, z.B. Schiffsstabilität und -festigkeit erforderlich. Abhängig von der Route, den Anlaufhäfen, Wetterzustand, Schiffstyp- und -größe muss das Schiff unterschiedliche Kriterien, wie z.B. Schiffsstabilität oder Tiefgang, erfüllen. Oft kommt es zu einer Situation, in der ein Container einen oder mehrere andere Container, die entladen werden müssen, blockiert. Da muss man den blockierenden Container umstauen, d.h. entladen und beladen. Da Umstauung teuer ist, gehört die Umstauung zum Ziel der Minimalisierung, vor allem wenn das Schiff kein Ladegerät an Bord hat.To the Generating a stowage plan are skills in the field of marine engineering, e.g. ship stability and strength required. Depending on the route, the ports of call, weather conditions, type of ship and size must the ship has different criteria, e.g. Ship stability or draft, meet. Often There is a situation in which a container has one or more other containers that need to be unloaded are blocked. You have to do that Damming the blocking container, i. unloaded and loaded. There Congestion is expensive, belongs the congestion to the goal of minimization, especially if the ship no charger on board.

Die Versuche, den Prozess der Stauplanung für Containerschiffe zu automatisieren, haben einen langen Weg. Die meisten Versuche benutzten mathematisches oder Optimierungsverfahren. Der Unterschied liegt in der Art, wie die Zielfunktionen und Randbedingungen manipuliert worden sind, siehe Schott, R., "Stauplanung für Containerschiffe" Verkehrswissenschaftlichen Studien aus dem Institut für Verkehrswissenschaft der Universität Hamburg, Vandenhoeck & Ruprecht, Göttingen, 1989, und Wilson, I.D. et al, „Container stowage pre-planning: using search to generate solutions, a case study", Knowledge-Based Systems 14 (2001) 137-145. Ein interessanter Versuch „Method for determining a stowage plan" von Davidor, Y. und Avihail, M. ist unter US 5.809.489 patentiert worden. Die Schwierigkeiten bei den Verfahren ist die eingeschränkte Fähigkeit für den Einsatz des Verfahrens für eine andere Schiffsgröße oder Route. Die Beladungsstrategie für ein Schiff oder für eine Route lässt sich nicht auf ein anderes Schiff oder auf eine andere Route anwenden. Die subjektiven Aspekte beim Prozess der Stauplanung sind kaum berücksichtigt, siehe auch [4].The attempts to automate the stowage planning process for container ships have a long way to go. Most experiments used mathematical or optimization techniques. The difference lies in the way in which the objective functions and constraints have been manipulated, see Schott, R., " Containment Planning for Container Vessels" in Traffic Sciences Studies from the Institute of Transportation Science of the University of Hamburg, Vandenhoeck & Ruprecht, Göttingen, 1989, and Wilson, ID et al, "Container stowage pre-planning: using search to generate solutions, a case study", Knowledge-Based Systems 14 (2001) 137-145 An interesting attempt "method for determining a stowage plan" by Davidor, Y. and Avihail, M. is under US 5,809,489 patented. The difficulty with the methods is the limited ability to use the method for a different vessel size or route. The loading strategy for a ship or route can not be applied to another ship or route. The subjective aspects of the stowage planning process are hardly considered, see also [4].

Trotz dieser Versuche und des Fortschritts der Informationstechnologie wird die Stauplanung bis heute noch immer manuell durchgeführt. Das heißt, der Planer muss selbst das Stauplankonzept entwickeln. Die Unterstützung durch das Computerprogramm beschränkt sich auf die Visualisierung des Stauplanungsprozesses und auf Berechnungen von Schiffszuständen, z.B. Schiffs stabilität und – festigkeit, durch Module (18), siehe in 3.Despite these attempts and the progress of information technology, stowage planning is still carried out manually. This means that the planner must himself develop the stowage plan concept. The support of the computer program is limited to the visualization of the stowage planning process and to calculations of ship conditions, eg ship stability and strength, by modules ( 18 ), see in 3 ,

Die Praxis der Stauplanung zeigt, dass ein erfahrener Planer einen Stauplan schneller und sogar besser macht als ein neuer oder unerfahrener Planer. Aus Erfahrung kann ein erfahrener Planer die Unsicherheiten besservoraussehen. Er kennt spezifische Anforderungen jedes einzelnen Hafens oder jeder einzelnen Route und sogar spezifische Anforderungen wichtiger Kunden. Diese Kenntnis lässt sich nicht (einfach) in eine Form von mathematischen Formeln oder Regeln formulieren.The The practice of stowage planning shows that an experienced planner has a stowage plan faster and even better than a new or inexperienced planner. From experience, an experienced planner can anticipate the uncertainties. He knows specific requirements of every single port or each single route and even specific requirements of important customers. This knowledge leaves not (simply) into a form of mathematical formulas or Formulate rules.

Erfahrung ist im Grunde eine Sammlung der gekannten Stauplanungssituationen. Je mehr Staupläne man gemacht hat, desto erfahrener ist man geworden. Wenn ein Stauplaner eine Aufgabe zum Erstellen eines Stauplanes bekommt, versucht er, mental an die alten Stauplanungssituationen, die er kannte, anzuknüpfen. Die Lösungen ähnlicher alter Stauplanungssituationen könnten der Ausgangspunkt sein, um schneller ans Ziel kommen zu können. Die grundliegende Idee dabei ist das Erstellen eines Stauplans durch das Erinnern daran, wie ein ähnliches Stauplanungsproblem gelöst worden war.Experience is basically a collection of the known congestion planning situations. The more stowage plans one has done, the more experienced one has become. If a stowage planner gets a job to create a stowage plan, he tries to mentally tie in with the old stowage planning situations he knew. The Solutions more similar old stowage planning situations could be the starting point to get to your destination faster. The basic one The idea is to create a stowage plan by remembering like that Jam planning problem solved had been.

Neben Büchern und erfahrenen Planern sind die Staupläne im Wesen eine Quelle des Wissens darüber, wie man die Stauplanungsprobleme gelöst hat. Trotz der Komplexität der Stauplanungsaufgabe und trotz der Schwierigkeiten bei der Wissensakquisition kann ein alter Stauplan ein nütz liches Mittel bedeuten, einen neuen Stauplan zu schaffen.Next books and experienced planners, the stowage plans are in essence a source of Knowing about it, how to solve the stowage planning problems Despite the complexity of the dam planning task and Despite the difficulties in acquiring knowledge, an old one can Stauplan a useful means to create a new stowage plan.

Das Ziel dieser Erfindung ist es, ein Verfahren zu entwickeln, das den Planer in die Lage versetzt, einen Stauplan schneller zu entwerfen.The The aim of this invention is to develop a method that the Planner will be able to design a stowage plan faster.

Die Stauplanung ist ein Suchprozess in einem Raum vieler Möglichkeiten. Der Stauplan muss Randbedingungen, z.B. den Tiefgang, erfüllen. Die Stauplanung kann auch als ein Lernprozess betrachtet werden. Je mehr Staupläne man gemacht hat, desto erfahrener ist man, und desto schneller erledigt man eine Stauplanungsaufgabe. Bei der Durchführung der Stauplanungsaufgabe spielen folgende Faktoren eine Rolle: spezifische Anforderungen und Subjektivität. Jede Route hat spezifische Ladungsmuster, und jeder Hafen ist auch oft einzigartig. Wichtige Kunden beanspruchen oft spezifische Stellplätze für ihre Container. Ein Stauplaner hat auch bestimmte Präferenzen beim Lösen eines Stauplanungsproblems. Für das gleiche Stauplanungsproblem können zwei Planer unterschiedliche Staupläne erzeugen, die beide gleich gut sind. Die Lösung ist kein Unikum.Jam planning is a search process in a space of many possibilities. The stowage plan must fulfill boundary conditions, eg the draft. The stowage planning can also be considered as a learning process. The more stooping plans you have, the more experienced you are, and the quicker you do it a stowage planning task. The following factors play a role in the stowage task: specific requirements and subjectivity. Each route has specific cargo patterns, and each port is often unique. Important customers often require specific parking spaces for their containers. A stowage planer also has certain preferences in solving a stowage planning problem. For the same stowage problem, two planners can create different stowage plans, which are both equally good. The solution is not unique.

Ein fallbasiertes Schließen (Englisch: Case-Based Reasoning) ist ein Verfahren, das ein neues Problem löst, das daran erinnert, wie ein ähnliches Problem gelöst worden war. Die These ist, dass die meisten Probleme kein Unikum sind, sondern gewisse Ähnlichkeiten mit den bereits bekannten Problemen habe.One case-based closing (Case-Based Reasoning) is a new process Problem solves, that reminds you, like a similar problem solved had been. The thesis is that most problems are not unique are, but certain similarities with the already known problems.

Das Verfahren besteht aus vier Schritten: a. Wiedergewinnen (Englisch: retrieve) b. Wiederverwenden (Englisch: reuse), c. Revidieren (Englisch: revise), d. Beibehalten (Englisch: retain), siehe Aamodt, A. und Plaza, E. "Case-Based Reasoning: Foundational Issues, Methodological Variations and System Approaches"; AI Communications 7(i), 39-59, 1994, und Watson, I. „Applying Case-Based Reasoning: Techniques for Enterprise Systems"; ISBN 1-55860-462-6, Morgan-Kaufmann Publishers, 1997.The procedure consists of four steps: a. To retrieve). Reuse, c. Revise, d. Retain, see Aamodt, A. and Plaza, E. " Case-Based Reasoning: Foundational Issues, Methodological Variations and System Approaches"; AI Communications 7 (i), 39-59, 1994, and Watson, I. "Applying Case-Based Reasoning: Techniques for Enterprise Systems"; ISBN 1-55860-462-6, Morgan-Kaufmann Publishers, 1997.

1 zeigt den Überblick des fallbasierten Stauplanungssystems. Eine Query bedeutet die Aufgabe, einen Stauplan für den aktuellen Ladehafen (POL) zu erstellen. Der Input einer Query beinhaltet zwei Komponenten, den Anfangsstauplan vor dem Laden und die Zahl der zu ladenden Container (Container Loading List = CLL). Da die Staupläne oft nicht gut dokumentiert sind, sollen die Anfangsstaupläne aus den Abfahrtsstauplänen aus dem vorherigen Hafen (PPOL) und aus der Liste der zu entladenden Container (Container Discharging List = CDL) abgeleitet werden. Eine Query beinhaltet nun drei Komponenten: PPOL's Abfahrtstauplan, POL's CDL und POL's CLL (10, 11, 12) in 5. 1 shows the overview of the case-based jam planning system. A query means the task of creating a stowage plan for the current loading port (POL). The input of a query contains two components, the initial stoppage before loading and the number of containers to be loaded (Container Loading List = CLL). Since the stowage plans are often not well documented, the initial stowage plans are to be derived from the departure schedules from the previous port (PPOL) and from the list of containers to be unloaded (Container Discharging List = CDL). A query now includes three components: PPOL's departure schedule, POL's CDL and POL's CLL ( 10 . 11 . 12 ) in 5 ,

Eine Fallbasis (14) ist eine Stelle, z.B. eine Datenbank, in der das Stauplanungswissen aufbewahrt ist. Die Fallbasis ist eine Sammlung der Stauplanungsfälle. Ein Stauplanungsfall, oder ein Fall, ist eine Session der Stauplanungsproblemlösung. Das ist ein Paket, das ein Problem (91), die entsprechende Lösung (92) und einen Kommentar (93) enthält, siehe 4. Das Problem besteht aus drei Komponenten, siehe [8]. Die Lösung ist der erzeugte Stauplan. Ein Kommentar ist eine Bewertung und/oder Bemerkung zu dem Stauplan hinsichtlich der Qualität des Stauplans und/oder zusätzlicher Information rund um den Stauplan. Der Kommentar kann in der einfachsten Form als eine Zahl oder ein Kode präsentiert werden. Alternativ kann ein Kommentar detailliert aus mehreren Komponenten (102-105) beschrieben werden. Sowohl gute als weniger gute Staupläne können in der Fallbasis gespeichert werden. Ein guter Stauplan bedeutet ein positiver Hinweis auf eine aussichtsreiche Lösung. Dagegen bedeutet ein schlechter Stauplan eine Warnung für den Planer, das heißt, das Lösungskonzept muss vermieden oder soll nur mit Vorsicht benutzt werden.A case base ( 14 ) is a place, eg a database, in which the stowage planning knowledge is kept. The case base is a collection of congestion planning cases. A jam case, or case, is a jam planning problem solving session. This is a package that is a problem ( 91 ), the corresponding solution ( 92 ) and a comment ( 93 ), see 4 , The problem consists of three components, see [8]. The solution is the generated stowage plan. A comment is an assessment and / or comment on the stowage plan regarding the quality of the stowage plan and / or additional information about the stowage plan. The comment can be presented in the simplest form as a number or a code. Alternatively, a comment can be detailed from several components ( 102 - 105 ) to be discribed. Both good and less good stowage plans can be stored in the case base. A good stowage plan is a positive indication of a promising solution. In contrast, a bad stowage plan means a warning to the planner, that is, the solution concept must be avoided or should be used with caution.

Ähnliche Staupläne werden aus der Fallbasis (14) wiedergewonnen, 3. Dem Benutzer werden ähnliche alte Stauplankonzepte (15) vorgeschlagen, aus denen der Benutzer ein Lösungskonzept auswählt, das seinen Vorstellungen am besten entspricht. Der Benutzer kann dann das ausgewählte Lösungskonzept auf das aktuelle Stauplanungsproblem anwenden und den Stauplan modifizieren (20). Hinsichtlich der schiffstechnischen Aspekten, wie z.B. Schiffsfestigkeit und -stabilität, wird der Stauplan mit den verfügbaren Modulen (18) überprüft (19).Similar stowage plans are taken from the case base ( 14 ) recovered, 3 , The user becomes similar to old stowage planning concepts ( 15 ), from which the user selects a solution concept that best suits his ideas. The user can then apply the selected solution concept to the current stowage planning problem and modify the stowage plan ( 20 ). With regard to aspects of shipping, such as vessel strength and stability, the stowage plan is based on the available modules ( 18 ) ( 19 ).

Die heutige Stauplanungssoftware verfügt über diese Module (18). Den fertiggestellten, guten oder schlechten, Stauplan kann man mit einem Kommentar (23) ergänzen, bevor man ihn in der Fallbasis speichert. Der akzeptable Stauplan ist im Grunde bereit für den Einsatz (24).Today's congestion planning software has these modules ( 18 ). The completed, good or bad, stowage plan can with a comment ( 23 ) before storing it in the case base. The acceptable stowage plan is basically ready for use ( 24 ).

Es gibt zwei Arten von Ähnlichkeitsberechnungen, nämlich numerische und Layout-Ähnlichkeitsberechnungen. 5 zeigt den Ablauf des gesamten Wiedergewinnungsprozesses. CDL- und CLL- Zur Wiedergewinnung der ähnlichen Fälle sind die POL' CDL, POL's CLL und PPOL's Stauplan aus dem Input und aus der Fallbasis (10, 11, 12, 91, 92, 93) verglichen, siehe 5. Entsprechende Ähnlichkeitsberech-nungen werden durchgeführt (31, 32, 33), und dann wird der Gesamtähnlichkeitswert berechnet (35). Die Fälle werden nach ihren Ähnlichkeitswerten sortiert (36). Ähnlichste Fälle werden dem Benutzer als Lösungskonzepte vorgeschlagen. In 6, wird der Ablauf der numerischen Ähnlichkeitsberechnungen, für CDL oder CLL, illustriert.There are two types of similarity calculations, namely numerical and layout similarity calculations. 5 shows the process of the entire recovery process. CDL and CLL- To recover similar cases, POL 'CDL, POL's CLL and PPOL's stowage plan are from input and case base ( 10 . 11 . 12 . 91 . 92 . 93 ), see 5 , Corresponding similarity calculations are carried out ( 31 . 32 . 33 ), and then the overall similarity value is calculated ( 35 ). The cases are sorted according to their similarity values ( 36 ). Similar cases are proposed to the user as solution concepts. In 6 , the flow of numerical similarity calculations, for CDL or CLL, is illustrated.

Ähnlichkeitswert ≤ 1,0. Zu Attributsähnlichkeitsberechnungen lässt sich eine der folgenden Methoden verwenden:
Methode 1: Ähnlichkeitswert = (Zahl ähnlicher Objekten)/(Gesamtzahl der Objekte), siehe die Illustration in [18].
Methode 2: Fuzzy-Zugehörigkeitsfunktion, die als folgendes definiert wird, siehe 7: Ähnlichkeitswert = 0, wenn x < a
(x – a)/(b – a), wenn a ≤ x ≤ b
1.0, wenn b ≤ x ≤ c
(d – x)/(d – c), wenn c ≤ x ≤ d
0, wenn x > d,
wobei b ≤ (Attributswert der Query) ≤ c.
Similarity value ≤ 1.0. Attributes similarity calculations can use one of the following methods:
Method 1: similarity value = (number of similar objects) / (total number of objects), see illustration in [18].
Method 2: Fuzzy membership function defined as follows, see 7 : Similarity = 0 if x <a
(x - a) / (b - a) if a ≤ x ≤ b
1.0, if b ≤ x ≤ c
(d - x) / (d - c) if c ≤ x ≤ d
0 if x> d,
where b ≤ (attribute value of the query) ≤ c.

Gesamtähnlichkeitswert ≤ 1,0. Eine der drei Methoden kann verwendet werden, um den Gosamtähnlichkeitswert zu berechnen:
Methode 1: Gesamtähnlichkeitswert = Σ(Gewichti × Ähnlichkeitswerti)/Σ(Gewichti)
Methode 2: Gesamtähnlichkeitswert = max (Ähnlichkeitswerti)
Methode 3: Kombination von Methode 1 und Methode 2, z.B. Gesamtähnlichkeitswert = ((Gewicht5 × max(Ähnlichkeitswert1, Ähnlichkeitswert2)) + (Gewicht6 × Ähnlichkeitswert3))/(Gewicht5 + Gewicht6).
Total similarity value ≤ 1.0. One of the three methods can be used to calculate the Gosness similarity value:
Method 1: total similarity value = Σ (weight i × similarity value i ) / Σ (weight i )
Method 2: overall similarity value = max (similarity value i )
Method 3: Combination of method 1 and method 2, eg total similarity value = ((weight 5 × max (similarity value 1 , similarity value 2 )) + (weight 6 × similarity value 3 )) / (weight 5 + weight 6 ).

Folgendes Beispiel zeigt die Attributsähnlichkeitsberechnungen. Ein Attribut ist das kleinste Element eines Objektes. Ein Objekt, z.B. CLL, besteht aus der Zahl der zu ladenden Container von einem POL nach allen POD's.following Example shows the attribute similarity calculations. An attribute is the smallest element of an object. An object, e.g. CLL, consists of the number of containers to be loaded by a POL after all POD's.

Die CLL's der Query und des aktuellen Falls werden im folgenden Format [POD; POL; Zahl der zu ladenden Container] repräsentiert:
Query [11; 12; 250]
Fall(1) [11; 12; 300]
The CLLs of the query and the current case are written in the following format [POD; POLE; Number of containers to be loaded] represents:
Query [11; 12; 250]
Case (1) [11; 12; 300]

Der Ähnlichkeitswert wird wie folgt bestimmt, siehe [12]:
Methode 1: Ähnlichkeitswert = 250/300 = 0,83.
Methode 2: Ähnlichkeitswert = 0,67, wenn a=150, b=225, c=250 und d=350.
The similarity value is determined as follows, see [12]:
Method 1: Similarity value = 250/300 = 0.83.
Method 2: Similarity value = 0.67 if a = 150, b = 225, c = 250 and d = 350.

Stauplanähnlichkeitsberechnungen bestehen aus zwei Komponenten, a. Bayähnlichkeitswertberechnungen b. Längsrichtungsähnlichkeitwertberechnungen, siehe 8. Der Gesamt ähnlichkeitswert wird mit einer aus [13] gezeigten Methode berechnet. Die Stauplan-Ähnlichkeitsberechnungen werden mit der untersten Ebene angefangen, die Bayähnlichkeit und anschließend die Längsrichtungsähnlichkeit. Die Bayplanähnlichkeit erfolgt, wie durch 9 gezeigt wird.Stowage plan similarity calculations consist of two components, a. Bay similarity calculations b. Longitudinal similarity value calculations, see 8th , The total similarity value is calculated using a method shown in [13]. The Stauplan similarity calculations are started with the lowest level, the bay similarity and then the longitudinal direction similarity. The Bay Plan similarity occurs, as by 9 will be shown.

9 zeigt den Vorgang der Bayähnlichkeitsberechnung. Bei Bayähnlichkeitsberechnungen sind die folgenden Kriterien fällig, siehe 10:
Kriterium 1: Zwei Container oder zwei Gruppen Container, die im gleichen Partbay auf dem Deck gestaut worden sind, werden als identisch betrachtet.
Kriterium 2: Zwei Container oder zwei Gruppen Container, die im gleichen Partbay im Laderaum gestaut worden sind, werden als identisch betrachtet.
Kriterium 3: Zwei Container oder zwei Gruppen Container identisch betrachtet.
Kriterium 4: Zwei Container oder zwei Gruppen Container, die in Partbays gestaut worden sind, wobei die Partbays symmetrisch
entlang der Center-Line stehen, werden als identisch betrachtet.
Kriterium 5: Zwei Container oder zwei Gruppe Container, die in Partbays gestaut worden sind, wobei die Partbays nebeneinander stehen, werden als nicht identisch betrachtet.
Kriterium 6: Zwei Container oder zwei Gruppe Container, die in Partbays gestaut worden sind, wobei die Partbays um 180 Grad rotiert stehen, werden als nicht identisch betrachtet. Partbaykodierung, wie in 18, ist behilflich bei der Implementierung im Computerprogramm.
9 shows the process of Bayikenlichkeitsberechnung. For bay similarity calculations, the following criteria are due, see 10 :
Criterion 1: Two containers or two groups Containers stowed on the deck in the same partbay are considered identical.
Criterion 2: Two containers or two groups Containers stowed in the same partbay in the hold are considered identical.
Criterion 3: Two containers or two groups of containers considered identical.
Criterion 4: Two containers or two groups of containers that have been jammed in Partbays, with the partbays being symmetric
along the center line are considered identical.
Criterion 5: Two containers or two groups of containers jammed in partbays with the partbays next to each other are considered to be non-identical.
Criterion 6: Two containers or two groups of containers jammed in Partbays with the partbays rotated 180 degrees are considered non-identical. Partbay encoding, as in 18 , helps with the implementation in the computer program.

Zu den Gesamtstauplanähnlichkeitsberechnungen neben den bereits genannten Kriterien [16], sind die folgenden Längsrichtungskriterien zu berücksichtigen, siehe 11.
Kriterium 1: Zwei Bays, die im gleichen Laderaum oder im gleichen Teil des Laderaums stehen, werden als identisch betrachtet.
Kriterium 2: Zwei Bays, die in den nebeneinander stehenden Laderäume stehen, werden als identisch betrachtet.
In addition to the above-mentioned criteria [16], the following longitudinal directional criteria should be taken into account for the overall estimation of similarity, see 11 ,
Criterion 1: Two bays in the same hold or in the same part of the hold are considered identical.
Criterion 2: Two bays in the adjacent cargo holds are considered identical.

12 bis 21 zeigen eine Beispiel zur Berechnung, des Ähnlichkeitswert zwischen zwei Bays, siehe 12(a). 12(a) bis 12(d) zeigen mögliche Positionen der Bay, die laut [16] als identisch betrachtet werden. Die Ähnlichkeitsberechung wird wie folgt durch geführt, sieh auch 9. Tabelle in 13-17 zeigen die Zahl der Container in Partbays der Query und des aktuellen Falls, siehe die Bezugszeichenliste. Die Tabelle in 18 bis 21 sind jeweils die minimalen Werte der Query-Fall-Kombination. 12 to 21 show an example for the calculation of the similarity value between two bays, see 12 (a) , 12 (a) to 12 (d) show possible positions of the Bay, which are considered identical according to [16]. The similarity calculation is carried out as follows, see also 9 , Table in 13 - 17 show the number of containers in partbays of the query and the current case, see the list of references. The table in 18 to 21 are the minimum values of the query-case combination.

Die Zahl der Container, die identischen Stellplätze haben, ist: max (75; 67; 90; 82) = 90.The Number of containers having identical parking spaces is: max (75; 67; 90; 82) = 90.

Der Ähnlichkeitswert lässt sich als folgendes berechnen, siehe [14]:
Methode 1: Bayähnlichkeitswert = 90/99 = 0,91.
Methode 2: Bayähnlichkeitswert = 0,88, wenn a=75, b=92, c=99, d=99.
The similarity value can be calculated as follows, see [14]:
Method 1: Bay Similarity Value = 90/99 = 0.91.
Method 2: Bay similarity value = 0.88 if a = 75, b = 92, c = 99, d = 99.

23 illustriert die Ähnlichkeitsberechnung in der Längsrichtung, siehe auch [15] und 9. Die Baypositionen, die als identisch betrachtet werden, werden durch die 23(a), (b), und (c) illustriert. Zunächst werden die Positionen der Bays der Query so variiert, damit einzigartige Query-Fall-Kombination entstehen, siehe auch 11. Simi ist der Ähnlichkeitswert der Query-Fall-Kombination, dessen Ähnlichkeitsberechnung entsprechend [12] erfolgt. Der Gesamtähnlichkeitswert ist der maximale Wert der obengenannten Query-Fall-Kombinationen. Alternativ zu der Gesamtähnlichkeitsberechnung lasst sich eine der in [13] genannten Methoden verwenden. 23 illustrates the similarity calculation in the longitudinal direction, see also [15] and 9 , The bay positions that are considered identical are identified by the 23 (a) , (b), and (c) illustrates. First, the positions of the bays of the query are varied in order to create a unique query-case combination, see also 11 , Sim i is the similarity value of the query-case combination whose similarity calculation takes place according to [12]. The total similarity value is the maximum value of the above-mentioned query-case combinations. As an alternative to the overall similarity calculation, one of the methods mentioned in [13] can be used.

24-26 stellen ein Beispiel der Implementierung des vorgeschlagenen Stauplanungssystems dar, vor allem im Teil der Wiedergewinnung der ähnlichen Fälle. 24 - 26 provide an example of the implementation of the proposed congestion planning especially as part of the recovery of similar cases.

27 illustriert ein Beispiel der Wiederverwendungs- und der Revidierungsverfahren. Der POL's Stauplan (111), die POL' CDL (113) und CLL (117) bilden die Query (Stauplanungsaufgabe). Der Stauplan nach dem Entladen der für den POL transportierten Container (115) wird aus (111) und (113) abgeleitet. Der ausgewählte Fall, (16) in 3, beinhaltet die Komponenten (112, 114, 116, 118 und 120). Der Stauplan (120) gilt als Lösungskonzept für das aktuelle Stauplanungsproblem. Mittels der in [16] genannten Kriterien kann das Stauplanungsproblem schneller erledigt werden, wobei mehrere Lösungen (119, 121) möglich sind. 27 illustrates an example of reuse and auditing procedures. The POL's stowage plan ( 111 ), the POL 'CDL ( 113 ) and CLL ( 117 ) form the query (stowage planning task). The stowage plan after unloading the containers transported for the POL ( 115 ) becomes ( 111 ) and ( 113 ) derived. The selected case, ( 16 ) in 3 , contains the components ( 112 . 114 . 116 . 118 and 120 ). The stowage plan ( 120 ) is considered a solution for the current stowage planning problem. By means of the criteria mentioned in [16] the stowage planning problem can be dealt with faster, whereby several solutions ( 119 . 121 ) possible are.

28 zeigt eine Beziehung zwischen der Zahl der erstellten Pläne und der Fähigkeit des Systems zum Unterstützen des Planers wahrend des Stauplanungsprozesses. 28 shows a relationship between the number of schedules created and the ability of the system to assist the planner during the stowage planning process.

In der früheren Phase der Stauplanung, z.B. bevor ein Schiff eine neue Route beginnt, hat man keine auf eine reale Reise zutreffende Staupläne in der Fallbasis. Trotzdem hat man normalerweise Studien gemacht, für bestimmte Ladungssituationen. Das sind hypothetische Staupläne, notiert mit Reisenummer 0, in 28a. Wenn der Planer einen Stauplan machen wird, wird nach ähnlichen Fällen gesucht, die in dem Moment im Umfang noch eingeschränkt sind. Jedes Mal, wenn der Planer einen Stauplan erstellt hat, wird dieser Stauplan in der Fallbasis gespeichert. Dieser Stauplan ist unmittelbar verfügbar und kann direkt bei der folgenden Stauplanungsaufgabe eingesetzt werden. Das Verfahren ist ein lernendes System, das heißt, jeder neu erstellte Stauplan erhöht die Fähigkeit des Systems beim Unterstützen des Planers bei der Durchführung der Stauplanungsaufgabe. Je mehr Staupläne in der Fallbasis gespeichert worden sind, desto größer ist die Chance, für ein Stauplanungsproblem eine oder mehrere und/oder bessere Fallähnlichkeiten in der Fallbasis zu finden, siehe 28b.In the earlier phase of stowage planning, eg before a ship starts a new route, there are no stowage plans in the case base that apply to a real journey. Nevertheless, studies have usually been done for certain loading situations. These are hypothetical stowage plans, noted with trip number 0, in 28a , When the planner makes a stowage plan, it looks for similar cases that are still limited in scope at the moment. Each time the planner has created a stowage plan, this stowage plan is stored in the case base. This stowage plan is immediately available and can be used directly in the following stowage planning task. The process is a learning system, that is, each newly created stowage plan increases the ability of the system to assist the planner in performing the stowage planning task. The more stowage plans have been stored in the case base, the greater the chance of finding one or more and / or better case likenesses in the case base for a stowage problem, see 28b ,

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

  • 1 Überblick zur Methode 1 Overview of the method
  • 2 Route 2 route
  • 3 Fallbasierte Stauplanungsarchitektur 3 Case-based congestion planning architecture
  • 4 Fallbasis 4 case basis
  • 5 Wiedergewinnung 5 recovery
  • 6 CDL- oder CLL-Ähnlichkeitsberechnungen 6 CDL or CLL similarity calculations
  • 7 Fuzzy-Zugehörigkeitsfunktion 7 Fuzzy membership function
  • 8 Überblick der Stauplanähnlichkeitsberechnungen 8th Overview of stowage plan similarity calculations
  • 9 Bayähnlichkeitsberechnungen 9 Bayähnlichkeitsberechnungen
  • 10 Bayähnlichkeitskriterien 10 Bayähnlichkeitskriterien
  • 11 Längsrichtungsähnlichkeitskriterien 11 Longitudinally similarity criteria
  • 12 Beispiel: Bayähnlichkeitsberechnungen 12 Example: Bay similarity calculations
  • 13 Tabelle 1: Zahl der Container der Query 13 Table 1: Number of containers of the query
  • 14 Tabelle 2: Zahl der Container der gespiegelten Partbay auf Deck 14 Table 2: Number of containers of mirrored Partbay on deck
  • 15 Tabelle 3: Zahl der Container der gespiegelten Partbay im Laderaum 15 Table 3: Number of containers of the mirrored partbay in the hold
  • 16 Tabelle 4: Zahl der Container der gespiegelten Bay 16 Table 4: Number of containers of the mirrored bay
  • 17 Tabelle 5: Zahl der Container des aktuellen Falls 17 Table 5: Number of containers of the current case
  • 18 Tabelle 6: (min (Tabelle 1, Tabelle 5)) 18 Table 6: (min (Table 1, Table 5))
  • 19 Tabelle 7: (min (Tabelle 2, Tabelle 5)) 19 Table 7: (min (Table 2, Table 5))
  • 20 Tabelle 8: (min (Tabelle 3, Tabelle 5)) 20 Table 8: (min (Table 3, Table 5))
  • 21 Tabelle 9: (min (Tabelle 4, Tabelle 5)) 21 Table 9: (min (Table 4, Table 5))
  • 22 Partbaykodierung 22 Partbaykodierung
  • 23 Beispiel der Bayänlichkeitswertberechnung 23 Example of the validity calculation
  • 24 Beispiel Implementierung – Input 24 Example Implementation - Input
  • 25 Beispiel Implementierung – CLL-Input 25 Example implementation - CLL input
  • 26 Beispiel Implementierung – Wiedergewinnungsoutput 26 Example Implementation - Recovery Output
  • 27 Beispiel eines Stauplanungsvorgang 27 Example of a stowage planning process
  • 28 Wachsende Fallbasis: ein lernendes System 28 Growing case basis: a learning system

Claims (6)

Ein Verfahren zur Beschleunigung des Stauplanungsprozesses für Containerschiffe, dadurch gekennzeichnet, dass ein neuer Stauplan erstellt wird, indem daran erinnert wird, wie ein ähnliches Stauplanungsproblem gelöst worden war.A method for speeding up the congestion planning process for container ships, characterized in that a new stowage plan is created by reminding us how a similar stowage planning problem has been solved. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass folgende Prozesse stattfinden: • Wiedergewinnung ähnlicher Fälle • Auswahl eines richtigen Stauplankonzeptes • Nutzung des Konzeptes, durch die Anwendung des Lösungskonzeptes auf das aktuelle Stauplanungsproblem und durch das Modifizieren des Stauplanes, wo notwendig. • Speicherung des neu erstellten Stauplans in der Fallbasis.Method according to claim 1, characterized in that that the following processes take place: • Recovery of similar cases • Selection a proper stowage plan concept • Use of the concept, through the application of the solution concept to the current stowage problem and by modifying the stowage plan, where necessary. • Storage of the newly created Stowage plans in the case base. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wiedergewinnung ähnlicher Fälle aus folgenden Komponenten besteht: • CDL-Ähnlichkeitsberechnungen der Query und der Fallbasis • CLL-Ähnlichkeitsberechnungen der Query und der Fallbasis • PPOL-Stauplanähnlichkeitsberechnungen der Query und der FallbasisMethod according to claim 1 and / or 2, characterized that recovery is more similar Cases out consists of the following components: • CDL similarity calculations of Query and the case base • CLL similarity calculations the query and the case base • PPOL stowage similarity calculations the query and the case base Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass • der Benutzer die Gelegenheit hat, einen vorgeschlagenen Stauplan auszuwählen, den er für das Beste hält, • der Benutzer den ausgewählten Stauplan als Basis zur Lösung des aktuellen Stauplanungsproblems nutzt.Method according to claim 1 and / or 2, characterized that • of the Users have the opportunity to select a proposed stowage plan he for the best • the user the selected one Stowage plan as the basis for the solution the current stowage problem uses. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2 und/oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass • das Lösungskonzept des ausgewählten Stauplans auf das aktuelle Stauplanungsproblem angewendet wird, • der Benutzer den Stauplan modifizieren kann, bis er fertig ist, • der Benutzer mittels der verfügbaren Stauplanungsmodule die Schiffsfestigkeit und/oder -Stabilität und/oder andere Aspekte kontrollieren kann.Method according to claim 1 and / or 2 and / or 3, characterized in that • the solution concept of the selected stowage plan the current stowage problem is being applied • the user modify the stowage plan until it's done • the user by means of the available Stowage planning modules ship stability and / or stability and / or control other aspects. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass • ein Stauplanungsfall, oder ein Fall, aus drei Komponenten besteht, nämlich Problem, Lösung und Kommentar. Das Problem besteht aus der PPOL' Stauplan, POL' CDL und POL' CLL. Die Lösung enthält den erstellten Stauplan. Und der Kommentar enthält die Bewertung des und Bemerkungen zu dem erstellten Stauplan. • die Fälle systematisch in der Fallbasis gespeichert werden. • alte und neu erstellte Staupläne systematisch in der Fallbasis gespeichert • werden, damit die Wiedergewinnung der ähnlichen Staupläne ermöglicht wird, • je mehr Fälle in der Fallbasis gespeichert sind, desto größer ist die Chance, für ein Stauplanungsproblem eine oder mehrere und/oder bessere Fallähnlichkeiten in der Fallbasis zu finden.Method according to claim 1 and / or 2, characterized that • one Jamming case, or a case, consists of three components, namely problem, solution and comment. The problem consists of the PPOL 'Stauplan, POL' CDL and POL 'CLL. The solution contains the created stowage plan. And the comment contains the Evaluation of and comments on the created stowage plan. • the cases systematically stored in the case base. • Old and newly created stowage plans systematically stored in the case base • become, thus the recovery similar stowage plans is made possible, • the more Cases in the case base are stored, the greater the chance for a stowage planning problem one or more and / or better case similarities in the case base to find.
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