运筹优化（二）集装箱码头场景中的运筹优化问题

一、集装箱码头业务介绍

集装箱码头是指包括港池、锚地、进港航道、泊位等水域以及货运站、堆场、码头前沿、办公生活区域等陆域范围的能够容纳完整的集装箱装卸操作过程的具有明确界限的场所。集装箱码头是水陆联运的枢纽站，是集装箱货物在转换运输方式时的缓冲地，也是货物的交接点，因此，集装箱码头在整个集装箱运输过程中占有重要地位。

集装箱码头的业务围绕集装箱的进出口业务展开，主要分为卸船、提箱、集港、装船四大流程。其中卸船、提箱为进口业务，集港、装船为出口业务。

下面分别对各项业务进行介绍：

（1）卸船

卸船就是将船上的集装箱卸载并放置于堆场的过程。其主要流程如下图所示：

（2）提箱

提箱指的是将放在堆场的进口集装箱提出的过程。提箱作业主要是进口重箱的提箱，其主要流程如下图所示：

（3）集港

集港是指将待出口的集装箱运至港口的堆场指定地点，等待装船的过程。其主要流程如下图所示：

（4）装船

装船是在集港完成后，将出口集装箱进行复核、放行、配载和最终装船作业的过程。其主要流程如下图所示：

二、集装箱码头涉及的运筹优化问题

在集装箱码头的实际业务中，需要对车船、泊位、机械设备、场地、人力等多项资源进行合理调配，已达到提升工作效率、提高经济效益的目的。这其中存在多种优化场景，而优化的质量和效果直接关系到整个集装箱码头的运行成本及生产效率，因此如何利用充分运用运筹学知识、设计高效的优化算法己成为学术界和工业界共同关注的热点问题。下面简要介绍集装箱码头场景中主要涉及的运筹优化问题：

（1）泊位分配

泊位分配，即BAP（berth allocation problem），即为到港的船舶分配停靠泊位。主要的目标是最大程度地减少船舶的总服务时间（等待和处理时间）

（2）岸桥分配

岸桥分配，即QCAP(quay crane allocation problem），为停靠在岸边的船舶分配作业桥机。目标是提高M线效率，即作业箱量最多岸桥的效率。

（3）配载计划

配载计划，即CSP(contaionership storage plan)，即确定所有装船集装箱在船上的船箱位。目标是在保证船舶安全的情况下，减少翻箱，提高作业效率和经济效益。

（4）堆场计划

堆场计划，即确定进出口集装箱在堆场的场箱位。目标是提高空间利用效率，减少倒垛次数，提高作业效率。

（5）集卡、场桥调度

集卡调度，就是安排在岸桥和堆场之间进行集装箱运输的卡车的装卸货顺序和行驶路线。场桥调度，即安排堆场上的龙门吊将集装箱放到集卡上的作业顺序。目标是在尽可能少的车辆情况下，提高整个作业路、作业面的工作效率。

参考资料：

【1】《集装箱码头数字化营运管理》赵宁、徐子奇、宓为建

【2】Wikipedia：https://en.wikipedia.org/wiki/Berth_allocation_problem

【3】百度百科：https://baike.baidu.com/item/%E9%9B%86%E8%A3%85%E7%AE%B1%E7%A0%81%E5%A4%B4/2172296?fr=aladdin

【4】苌道方. 面向高能效营运的集装箱码头核心资源调度研究[D]. 上海交通大学, 2012.

【5】俞涛. 集装箱码头集卡作业组织优化研究[D]. 西南交通大学, 2013.