集裝箱船配載規則編程的若干思路

李 龍

（上海海事大學 物流工程學院，中國 上海 201306）

1 相關內容簡介

集裝箱船舶配載，即在遵循安全、效率的原則上將集裝箱放到船上合適的位置。配載圖分為預配圖、實配圖、最終圖，預配圖由船公司統籌規劃，實配由碼頭工作人員通過經驗規則輔助軟件來完成，裝船作業完成后，根據船上的實際載箱產生最終圖。實配過程是配載的關鍵，船舶的安全和裝卸作業效率與其緊密相關。

專家系統，即一個計算機程序，它能對一些重要問題提供具有專家水平的解答。規則是專家系統的核心，由關于問題領域的一般性知識或經驗產生，此外，專家系統還包括一個全局數據庫（包含解決待定問題的事實或斷言）和執行問題求解過程的規則解釋程序。專家系統具有啟發性、透明性和靈活性三個特點。

2 配載規則及程序思路

2.1 配載規則

一次高效的配載有很多的規則，在此，選擇較為關鍵的三個規則，如下：

規則一：40尺箱不得在20尺箱下面

規則二：同一卸港的集裝箱分散且集中放置

規則三：先卸港的箱子在后卸港箱子的上面（無壓箱）

原則解釋如下：對于第一條，若20尺箱在40尺箱上面，實際需要下面40尺箱時，要同時拿開兩次，增加操作，而且20尺箱堆高后會“分叉”，影響穩性。另外，40尺箱在上時，下面須有兩個20尺箱，不得懸空一邊。對于第二條，先到港的箱子在后卸港的箱子上面可以減少倒箱率，縮短船舶停港時間，提高效率。對于第三條，同一卸港的箱子若過度集中，極端情況是全部堆滿一個bay位，其它bay位沒有該港的箱子，則只能一臺岸橋工作，分開放置時，可以多臺岸橋同時裝卸；同一卸港的箱子若過度分散，極端情況是，每個bay位均有該卸港的箱子，則岸橋大車必須在每個bay位作業，然而大車的移動較小車的移動是比較復雜的，耗時耗能較多，成本太高。

2.2 程序思路

針對上述三項配載規則，依次采用三條程序設計思路

2.2.1 組箱

圖1

當40尺箱和20尺箱混合堆放時，20尺放在單貝，而40尺放在組貝，兩者的堆放規則有所不同，給配載程序帶來困難。此處對20尺箱進行處理，將同卸港的20尺箱編為一組，賦予新的“組箱”箱號，這樣對將20尺40尺混合堆放問題轉化為40尺堆放的單一問題，為之后的配載提供方便。另外，若20尺箱總數為奇數，則隨機取出一個20尺箱，對剩下的偶數個箱進行組箱處理，記下該取出的一個20尺箱箱號，最后單獨處理。

程序流程圖如圖1。

2.2.2 分類

為減少岸橋大車的移動，并且盡可能快的多作業線裝卸，同卸港的集裝箱滿足分散且集中原則，例如，對于本文后面實例4個卸港的情況，按港口和箱尺寸對箱進行分類，如圖2所示：

圖2 實例不同類型、港口箱分類

圖2分兩個部分，下部表示船舶bay位的側視圖，每個小方格表示一個20尺箱位，用兩種顏色來區分組合bay位；上部，表示不同港口和尺寸的集裝箱在不同bay位的堆存情況，其中，一個組bay有多種箱型的為混合bay位。在上部中，圓形表示該箱型一定有，方形表示，由于數量波動，該箱型可能有，也可能沒有，或者數量不定。

經過此種分類后，滿足了規則三的分類且集中原則，較好的完成多作業線合理裝卸作業。

分類程序流程圖如圖3所示：

圖3 分類程序流程圖

2.2.3 排序

對于本文的實例分類之后的組合 bay位， 如 06、10、14、30、34、38bay位，這幾個bay位中集裝箱型較為混亂，卸港順序不相同。為了滿足規則2，先卸港箱在上的原則，這里采用優先級排序的方法處理這一問題。所謂優先級排序，即對每個組合bay位里的集裝箱（40尺或之前的組合20尺）在一開始時先按港后和箱型賦予優先級，當分類之后，針對某個垂直層位（bay和row相等的箱位）進行按優先級排序，使先卸港的集裝箱在后卸港的集裝箱的上面。

圖4 實例中的優先級

排序程序流程圖如圖5所示：

圖5 b排序程序流程圖

3 實例驗證

3.1 配載實例模型

本文使用的配載實例模型描述為：一艘船舶結構已知（見圖6）的載箱量1600TEU左右的集裝箱船，從始發港到最終港，經歷5個港口。集裝箱信息已知，包括20尺和40尺兩種尺寸、四個港口的集裝箱，20尺與40尺比例約為4:1，各港口集裝箱量比例約為1:1:1:1。集裝箱從始發港全部裝船，其它港口依次只卸不裝。其中集裝箱信息和船舶結構信息均分別來自實際數據，稍作修改后作為本模型的兩個數據源。

圖6 船舶結構圖

3.2 PowerBuilder11.5軟件界面及配載結果顯示

PowerBuilder是美國PowerSoft公司推出的一種使用方便、易于開發復雜應用系統的數據庫前端開發工具。PowerBuilder11.5是它的最新版本，強大的數據庫連接能力，豐富的窗口顯示和人性化的面向對象操作，是選擇PowerBuilder用來完成配載的主要原因。

配載程序主界面及其按鈕功能如圖7所示：

圖7

配載之后的bay圖，如圖8所示：

圖8 Bay圖

4 結束語

本文提出了基于規則的集裝箱船舶配載組箱、分類、排序的程序設計思路，并給出程序實例進行了驗證，程序運行十幾秒鐘便可顯示結果，滿足了給定的三項配載規則。實際配載還要考慮集裝箱在堆場位置和箱重規則，在時間允許和資料充分的情況下可進一步優化。

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