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原文传递基于分支价格算法的原料码头卸船调度问题研究

论文题名：	基于分支价格算法的原料码头卸船调度问题研究
关键词：	原料码头;卸船调度;数学模型;分支价格算法
摘要：	钢铁企业原料码头及原料场是铁矿石、焦煤等原料输入和存储的主要物流节点，受到泊位、堆卸料和运输设备及原料场存储空间等一系列作业资源限制。作为原料物流过程的主要瓶颈之一，原料码头的物流效率高效与否不仅直接影响船舶滞期费等物流成本，并且直接影响后续的钢铁生产工序是否能够连续安全进行。合理高效的卸船调度方案能够显著提升输入设备及原料场的运转效率，降低物流成本，保质保量地为后方生产车间提供原料，对钢铁企业原料物流具有十分重要的实际意义和经济价值。　　卸船调度是根据船舶到港时间，船舶载货重量等来船信息，输入设备（泊位、皮带运输机、卸船机等）的占用情况，料堆信息等作业资源信息，紧急料需求等生产信息来确定来港原料船的卸船时间和所用设备以及每种原料在原料场堆放的位置。本文分别针对国内大型钢铁企业的两个不同配置（江运和海运）的原料码头的原料输入过程进行研究，根据每个码头料场的实际情况和不同需求，建立了卸船皮带运输机分配和带料条分配的卸船调度问题的数学模型，并设计列生成算法，结合分支定界算法构建分支价格算法。本文主要研究内容如下: 　　1)针对原料场能力受限的某江运码头矿石原料场卸船调度问题，根据该码头料场存储能力以及受江运水深限制导致小批量输入繁多，原料码头卸船机能力充足而皮带运输机系统能力不足的特点，考虑了原料场存储能力约束和物料平衡约束，以最小化船舶滞期费用为目标函数，建立混合整数线性规划(Mixed integerlinear programming，MILP)模型。采用Danzig-Wolfe分解将问题原(MILP)模型转化为带有集划分的主问题和价格子问题。在列生成算法的实现过程中，首先设计了基于先到先服务思想的启发式算法获取初始可行解，并通过对价格子问题的特征分析，提出了一种改进的枚举策略来生成具有最小削减费用的列，从而提高列生成算法的效率。在上述列生成算法基础上，对线性松弛问题的非整数最优解进行分支，从而得到问题的最优整数解。把分别采用本文提出的分支价格算法与CLPEX求解软件所得的解进行比较，验证算法的正确性和有效性。　　2)针对考虑堆取冲突的某海运码头带料条分配的卸船调度问题，根据其船舶卸料时间长且采用一船多料运输，以及堆取合一料机配置导致堆料和取料作业冲突严重的问题特点，将卸船与堆料两个环节集成起来考虑，以最小化原料输入过程中产生的物流费用（船舶离港相关费用、拖期罚款、堆料时由于改变料条导致的固定的皮带线路切换费用）为目标函数，建立了混合整数线性规划模型，并定制设计列生成算法对原问题的线性松弛问题进行求解。在分支价格算法中，首先提出了基于原模型中的决策变量的分支策略，然后对分支策略进行改进，提出了将原问题模型中的两个具有非整数解的变量交替作为分支变量的分支策略，并对效果进行对比。通过将分支价格算法与CLPEX求解软件所得的结果进行比较，验证算法的正确性和有效性。　　3)以上述模型和算法为核心开发决策支持系统，设计和开发原料数据解析与物流调度优化系统，为原料输入过程提供科学、定量的决策支持，达到提高原料输入系统的周转率、避免堆取料冲突、降低物流成本等效果。
作者：	赵晶晶
专业：	控制工程
导师：	高振
授予学位：	硕士
授予学位单位：	东北大学
学位年度：	2018