要提高港口物流运作效率,其核心是如何对现有港口资源(泊位、岸桥、集卡、堆场、闸口等)进行增值服务,实现资源合理配置,建立高效的港口作业调度系统。泊位作为集装箱码头的稀缺资源,岸桥作为码头最昂贵的设备之一,如何将这些资源合理利用,合理分配泊位,进行岸桥高效调度,缩短船舶在港时间,是集装箱港口得以生存和发展的根本。另外,由于集卡调度直接影响到岸桥作业效率,同时闸口的合理排队服务对堆场中集卡与场桥的有效作业至关重要。因此,港口集装箱码头中泊位、岸桥、集卡和堆场、闸口间的有效运作是一个复杂系统,它们间有效协作是提高港口集装箱码头作业效率的关键。通过对项目“基于物联网技术的港口物流供应链协同关键技术研究”的研究,发现对港口码头资源中的泊位、岸桥、集卡、堆场、闸口进行系统集成研究很有理论价值和实践指导意义。论文主要研究内容和结果如下:(1)面向不同服务规则的连续泊位-岸桥调度优化。在船舶动态到达情况下,在连续型泊位上给动态到港的集装箱船舶安排合理的泊位停靠位置及靠泊顺序,同时要合理分配泊位上与装卸量要求相一致的岸桥数,使得岸桥装卸作业时间最短,使得所有船舶在港时间总和最小。针对港口集装箱的泊位分配和岸桥调度作业系统的复杂性,对连续泊位下泊位分配和岸桥调度问题,在选择靠泊位置时考察不同靠泊服务规则,以船舶总在港时间最小化、集装箱码头生产成本以及惩罚成本最小作为多目标函数,建立多船到达情况下连续泊位-岸桥调度的数学模型。结合启发式算法,采用改进遗传算法,进行算法设计和模型求解,结合实例分析,对多种不同靠泊服务规则下的最优岸桥调度方案进行比较分析,得到连续泊位-岸桥调度的最优方案及最优靠泊服务规则,并进行了灵敏度分析,从而为集装箱港口企业靠泊服务规则及靠泊位置的选择和岸桥的调度提供有效决策。(2)混合作业模式下连续泊位-岸桥-集卡调度优化。集装箱码头前沿作业系统中泊位、岸桥和集卡这三者之间紧密关联,不仅是集装箱港口的重要资源,也是影响集装箱码头生产能力的关键,三者间如何无缝衔接对于集装箱码头来说至关重要。在前面连续泊位-岸桥调度研究的基础上,对混合作业模式下连续泊位-岸桥-集卡调度优化进行研究。针对集装箱码头泊位分配、岸桥和集卡调度作业系统的复杂性,以混合作业模式为前提,对连续泊位下泊位分配、岸桥和集卡调度优化问题,以所有集装箱船舶的总在港时间成本、集装箱码头的生产成本、惩罚费用三项目标函数的总和最小,建立多船到达情况下混合作业模式的连续泊位-岸桥-集卡调度的数学模型。结合遗传算法,进行算法设计和模型求解,结合实例分析,得出最优靠泊位置、最优的岸桥和集卡调度方案,从而为集装箱港口企业对泊位、岸桥、集卡的有效调度提供决策方案。(3)集装箱码头集卡闸口排队服务预约调度优化。集装箱码头作业系统中泊位、岸桥和集卡之间紧密联系,但如果后方堆场闸口出现拥堵情况,将对集装箱码头前沿的船舶靠泊、泊位分配、岸桥调度、集卡配置产生阻碍作用,从而影响集装箱码头作业系统的整体效率。由于集卡到达的不确定性和随机性,使得闸口有时会出现拥堵,使得集卡在堆场内等待作业时间和排队队长增加,从而影响整个港口运作效率。为减少集卡在闸口和堆场的排队等待时间和排队长,平衡闸口和堆场的作业量,同时提高集装箱堆场的空间资源利用率,对集卡堆场闸口进行排队服务优化研究。应用时间窗分配理论和集卡预约机制,在每个预约时间段内制定集装箱预约计划数量,推算出船舶到港集装箱集卡到达闸口的时间窗,并应用排队论知识,分析其到达规律和服务规律均服从Poisson流分布,以集装箱卡车在闸口和堆场每个预约时段的排队等待队长总和最小化和集装箱在堆场内等待的时间总和最小化的组合目标为总目标,建立集装箱码头集卡闸口排队服务预约调度模型,并用遗传算法进行求解和编程计算,结合实例分析,进行优化前后对比分析,并对两大目标的不同权重大小进行灵敏度分析,为集装箱港口企业堆场集卡闸口的作业调度提供指导。(4)开发集装箱码头的泊位-岸桥-集卡-堆场的调度仿真平台。由于集装箱码头的泊位、岸桥、集卡、堆场之间的调度是个复杂的系统工程,涉及到很多参数及影响因素,在前面分别对码头前沿作业系统和后场堆场闸口调度系统进行建模研究的基础上,从港口码头集装箱多船泊位-岸桥调度仿真、集装箱港口单船泊位-岸桥-集卡-堆场仿真两个层面对港口集装箱码头作业系统进行仿真平台开发。先针对多船到港靠泊情况下进行泊位-岸桥调度仿真,从而可动态显示多船如何在连续泊位岸线上进行靠泊,并接受岸桥的动态调度服务。再者,针对单船到港靠泊情况下,港口集装箱码头泊位、岸桥、集卡、堆场间如何动态调度进行仿真。通过仿真,输入计划周期内的集装箱船舶信息,及岸桥数量和岸桥作业效率、集卡数量和集卡作业效率等港口硬件设备信息,模拟一定周期内的集装箱船舶在泊位和港口前沿的装卸作业情况,通过仿真得出的船舶在港信息和岸桥利用率等信息,帮助港口调度人员更好的制定泊位和岸桥及集卡调度计划,从而缩短船舶总在港时间,提高岸桥和集卡作业效率。