船舶引航决策系统的实现

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1、船舶引航决策系统的实现□广州港引航站陈翰飞摘要：为了简化船舶引航的业务流程，提高引航效率，采用分层模型的方法建立了船舶引航调配模型和系统，并进一步探讨了引航的路由优化、船次优化及其规范化处理、权系数的确定、船次链的确定和船次方案的综合排序，最后实现了引航调配计划的自动生成。关键词：船舶引航调配模型1引言建立可靠而高效的船舶引航调配系统是现代港口中简化业务流程、降低企业动作成本、增强市场竞争力的有力保障。随着航运事业的快速发展对船舶配送系统提出的更高要求，研究如何开发调配软件，通过计算机实现快速、合理地安排航线和航次非常有意义。影响船舶

2、导航的主要因素有：(1)航道航道网是实现船舶调运的基础设施，是引航调配系统中增大船舶通达能力的决定性因素。根据系统经营规模的大小可以将航道网划分为不同的层次，如干线网、一次支线网等。(2)船舶吨位船舶是实现人员、货物异地转移的载体，它以航道网结构为基础。不同的船只具有不同的运输能力指标，对应着不同的成本消耗。(3)船舶的流量与流向船舶的流量流向是进行配送的出发点和依据。根据流量大小的不同，可选用不同的调配方式，如果客户有较大的流量需求，且各客户间有一定的分散性，可采用分级配送模式。(4)时限运输时限是衡量配送质量的一个重要指标。影响运

3、输时限的因素包括距离、运输方式（直达或分级转运）以及运输工具的选择等。(5)成本运输成本是影响物流配送的一个重要指标。在进行运输路由规划时，针对不同的运输需求，必须尽可能地降低运输成本。运输成本主要由在途运输成本和转运成本组成。2引航分层调配系统模型(1)分层模型的建立开始确定优化模型搜索最优航线确定满足时限和时序的航次调配计划输出航次链排序方案评价与优化航次链的匹配运算是否满意？结束参数修改航道信息YN引航调配系统问题是一个以运输安全、运输时限和运输成本为主要评价指标的多目标决策问题。为便于表述，设有m个配送始发点个配送接收点，始发

4、点的船舶去流量为，接收点的船舶来流量，由于船舶调配一个封闭系统，其中配送的船舶来、去流量具有平衡关系，船舶从运到的单位运价为，单位转运成本为，运输时长为，转运时长为，与分别为时限和成本的加权系数，发点到收点的运量为，可安排的船舶最大容量为，最大允许时限为，则船舶调配问题的数学模型为：（1）（2）（3）（4）（5）（6）7（7）从前面的分析可知，影响船舶调配的因素较多，所涉及到的数据量大、数据种类多、数据之间的关系复杂，这些因素还具有层次性特征。参与调配的船次基于航道网运行。为了便于实现这个系统，提出分层模型，每一个层次用结构化的设计方

5、法，先实现点-点式的单元函数，再由单元函数的循环算法完成全网的优化，如图1所示。图1.船舶调配的分层模型(2)引航的路由优化路由优化目的就是要从现有的航道网中寻找到各配送点间的最佳航线分布于这个网状结构中的各配送点简化为一个个数学上的点，把各配送点间的航行线路简化为一条条带“权”的线，路由优化问题就转化为在一个以许多“点”和“线”组成的“图”中寻找各点与点间的最短路径。这可以利用“图论”中的Dijstra算法、推广的Floyd算法、二重扫除算法等来实现。为提高系统的可靠性，运用K短路算法得到若干备用路线。通过路由优化，可将具有无限个方

6、案的多目标调运决策问题转化为基于K短路由的有限个方案多目标调运决策问题，从而大大缩小搜索空间。3船次的优化基于得到的K短路由，根据现有的航次运行状态，采用分枝定界法来确定它们的链接关系（即执行模型），并由相应的评价指标（评价模型）来确定其优劣次序。(1)规范化处理由于船舶配送的决策属性即成本和时限的量纲和数量级各不相同，为消除这种差异对决策结果的影响，在进行船次优化时，首先应对决策矩阵进行规范化处理。设系统有n个待优选的评价对象集，基于表示0中第i个评价对象（i=1,2,3,…,n），每个评价对象有两个评价因素：成本和时限，从而组成评

7、价因素集：（8）基于是Y中第j个评价因素（j=1,2），设对每个评价对象的评价为：，于是得到n个评价对象的评价矩阵：……基于表示第i评价对象在第j个因素下的评价值。物流配送的决策属性类型属于成本型，这里采用目前在多属性决策问题求解中用得最多的极变差法决策矩阵规范方法，其定义为：（i=1,2,…n）(j=1,2)(9)于是得到正规化矩阵：……（10）越大，表明第i个评价对象在第j个因素占的优势越大；反之，则越小。(2)权系数的确定在多属性决策问题的求解中，属性的权系数被用来反映属性的相对重要性，对决策结果具有决定性影响。属性越重要，其权

8、系数越大；反之，就越小。根据船舶配送中运输需求多样性的特点，采用主观赋权法中的专家调查法。即对于快件运输，系统缺省提供：快件模型：（11）最小时限模型：（12）对于普件运输，系统缺省提供：普件模型：（13）最低成本模型：