随着世界经济的增长以及全球一体化的发展,我国经济已迅速增长为全球第二大经济体。为了推动我国经济更好、更快发展,提高我国与世界经济贸易联系,提升我国服务制造业全球竞争能力,发挥世界经济领导者责任,以习近平为核心的党中央提出了“中国制造2025”以及“海上丝绸之路”重要战略举措。而港口作为链接我国与世界各地贸易联系的重要节点,其综合运营能力对于我国经济发展起到了举足轻重的重要作用。由于港口对地区经济发展可以起到巨大推动作用,我国各省市都在前期进行了大量的港口筹建、扩展和升级。这也造成了我国码头不仅面临着国际竞争,还需要面对国内的同行压力。针对港口重要资源,本文研究了相应的泊位分配与岸桥调度问题,以及集卡的调度运输问题,从整个港口码头集装箱的装卸转运过程分析和优化了相应的服务管理运营方式,开发了港区自动调度集成系统,以期提高港区资源的有效利用率,主要研究内容如下:(1)利用模糊数学知识,构建了基于模糊聚类方法的调度模型。该模型有效利用模糊数学对事物模糊边界的划分和聚类能力,结合到港作业的船舶特点,对具有类似作业属性的船舶实现基于作业特征的模糊聚类,有效提升港区的集中作业效能和经济效益。提出了“改进的变幅粒子群算法”,可实现算法搜索范围以变幅形式自适应实时动态调整,有效提升算法性能,实现模型的高效求解。(2)基于三维布局思想构建了泊位及岸桥调度分配模型。三维空间布局问题主要研究如何在三维空间内合理布置“块”,使得三维空间利用率最大。研究所构建的三维空间布局调度模型有效汲取相关空间布局问题研究思想,通过定义船舶调度分配资源“块”,实现用空间布局思想完成对“块”的合理、高利用率布局。基于对块各位置的布局调整,完成港区作业资源的合理调度分配,进而实现港区的高效能运转。针对构建的三维空间布局调度模型,提出了“复合种群灾变竞争的改进遗传算法”。分别构建不同规模、性状和特征种群,以达尔文竞争及灾变进行优势基因选取,有效提高算法全局搜索性能。(3)考虑可调整额外成本与必然作业成本,构建了基于服务优先级的调度模型。由于船舶的装卸作业是一个复杂的系统作业过程,过程中各流程、各阶段的调整均会对港区整体作业效益产生影响。其中,可调整额外成本包括船舶由于提前到港可能产生的油耗、延误到港产生的等待作业成本和调度延误等。必然作业成本包括船舶在港装卸时间、岸桥调度成本及集卡运输成本等。为求解模型,设计了“基于旋转门的改进量子遗传算法”,利用量子的叠加、纠缠和干涉思想,结合遗传算法进行相应算法设计,提升了相同规模数组遗传算法的寻优搜索能力。(4)通过车辆间“车域”的定义以及大量车辆的连续性运行假设,把集卡车流抽象为具备流体可压缩性、粘性及连续性性质的“交通流”,构建了基于流体力学理论的集卡调度模型。同时,通过相应的质量比照、流量比照、密度比照、流速比照等,利用流体力学相关连续性方程、相应车流运动微分方程以及压力方程等进行相应的模型求解。(5)开发了港区自动调度集成系统,实现了港区数据与调度模型的无缝链接,增强了港区数据互联能力与数据传输交互能力。