全航线集装箱船配载优化软件的研究

2018-08-20 08:29:08王斌朱加林杜镇韬姜红建

机械工程师 2018年8期

关键词：集装箱船液位集装箱

王斌, 朱加林, 杜镇韬, 姜红建

（1.金海重工股份有限公司，浙江舟山316021；2.浙江大学海洋学院，浙江舟山316021）

0 引言

集装箱船运输是目前国际上先进的现代物流方式，因其具有装卸效率高、货运成本低、货运质量高、货损货差小等众多优点，成为当今世界物流强国优先研究和发展的海上运输技术，是一个国家交通运输技术现代化水平的重要标志。

集装箱配载是集装箱船运输过程的核心环节，其通过优化装载方案，实现倒箱次数最少、作业效率最高，并兼顾装箱量、装货总质量和船舶稳性等因素，其质量的优劣直接影响集装箱海上运输的安全性和经济性。因此，良好的配载方案是众多航运巨头所极力追求的目标。

目前，国外对于集装箱优化配载算法的研究工作已经较为深入。其中Kozan将理论分析与模拟技术相结合，使用概率模拟方法取得了较好的成果。Webster、Martin等提出了启发式算法，但因为忽略了太多约束条件，只能用于理论研究，不具备实际价值。Akio和Kaxuyau提出一个作业时间最小的数学规划模型，并用模拟退火的算法进行了求解。此外还有专家系统、决策支持系统与模拟进化算法等方法也被广泛应用于集装箱优化配载问题中。

本文将对集装箱优化配载的具体流程进行研究，并设计一个可以搭载不同优化算法的配载软件，进而实现基于计算机的全航线的集装箱自动优化配载。

1 自动配载软件运作流程

该集装箱自动配载软件集成了船舶装载系统，将船舶参数以变量形式保存在数据库中，进而可供用户进行设置，其流程如图2所示。

图1 大型集装箱船配载现场

图2 自动配载流程图

用户可以根据实际情况定义船舶的工况参数，包括装箱清单、多余质量和压载舱内的参考液位。装船结果根据装箱清单可由内置集装箱排位优化算法计算而来，也可手动定义使用不同的算法。通过设定命令值来设定对应的参考规范，如IMO规范、CCS规范、BV规范和其它自定义规范等。软件通过计算船舶静稳性、动稳性、破舱稳性、总纵弯曲等各种船舶安全参数指标，以衡量配载方案对船舶安全性能的影响。最终，软件输出报表来记录配载参数和船舶安全性能参数。

2 自动配载软件操作流程

本部分对上述自动配载软件的操作流程进行详细说明，展示了该软件的使用方式以及应用范围。

2.1 集装箱配置

首先，在图3所示的程序内，定义集装箱数据，包括集装箱的尺寸、质量、类别、分布区域等。可以手动输入，也可以通过txt或excel等格式实现多个集装箱数据的批量化输入。

然后，基于可视化图形处理运输，可以得到如图4和图5所示的船舶集装箱分布状态，以及每个Bay的详细集装箱分布图（如图6和图7）。同时，可以查看每个集装箱的属性（如图8）。

图3 程序界面

图4 全船集装箱分布图（侧视）

图5 全船集装箱分布图

图6 局部集装箱分布图

其中，每个集装箱的属性定义如下：1）POL为集装箱装箱港口；2）POD为集装箱卸箱港口；3）Weight为集装箱总重；4）Gross weight为集装箱箱号；5）Operator为集装箱操作者；6）TpSz为集装箱型号20 ft/40 ft；7）Full/Empty为集装箱装货情况；8）Special为特殊的集装箱；9）IMDG/UN No.IMO为危险货物编码；10）Net Weight为集装箱质量；11）Reefer Temp为冷藏箱温度；12）Port of Receipt为货物接收港口；13）Port of Origin为货物发出港口；14）Final POD为最终停靠港口；15）Delivery Mode为运输方式；16）Final Destination为最终目的器；17）B/L Number为货运单；18）Door Status为门状态；19）Voyage No为航线编号；20）2nd vsl code为轮船编号；21）2nd voy-No为航线编号。

同时，可以定义IMO危险货物，并可以查看危险货物布置，如图9所示。