集装箱船配载规则编程的若干思路

李 龙

（上海海事大学 物流工程学院，中国 上海 201306）

1 相关内容简介

集装箱船舶配载，即在遵循安全、效率的原则上将集装箱放到船上合适的位置。配载图分为预配图、实配图、最终图，预配图由船公司统筹规划，实配由码头工作人员通过经验规则辅助软件来完成，装船作业完成后，根据船上的实际载箱产生最终图。实配过程是配载的关键，船舶的安全和装卸作业效率与其紧密相关。

专家系统，即一个计算机程序，它能对一些重要问题提供具有专家水平的解答。规则是专家系统的核心，由关于问题领域的一般性知识或经验产生，此外，专家系统还包括一个全局数据库（包含解决待定问题的事实或断言）和执行问题求解过程的规则解释程序。专家系统具有启发性、透明性和灵活性三个特点。

2 配载规则及程序思路

2.1 配载规则

一次高效的配载有很多的规则，在此，选择较为关键的三个规则，如下：

规则一：40尺箱不得在20尺箱下面

规则二：同一卸港的集装箱分散且集中放置

规则三：先卸港的箱子在后卸港箱子的上面（无压箱）

原则解释如下：对于第一条，若20尺箱在40尺箱上面，实际需要下面40尺箱时，要同时拿开两次，增加操作，而且20尺箱堆高后会“分叉”，影响稳性。另外，40尺箱在上时，下面须有两个20尺箱，不得悬空一边。对于第二条，先到港的箱子在后卸港的箱子上面可以减少倒箱率，缩短船舶停港时间，提高效率。对于第三条，同一卸港的箱子若过度集中，极端情况是全部堆满一个bay位，其它bay位没有该港的箱子，则只能一台岸桥工作，分开放置时，可以多台岸桥同时装卸；同一卸港的箱子若过度分散，极端情况是，每个bay位均有该卸港的箱子，则岸桥大车必须在每个bay位作业，然而大车的移动较小车的移动是比较复杂的，耗时耗能较多，成本太高。

2.2 程序思路

针对上述三项配载规则，依次采用三条程序设计思路

2.2.1 组箱

图1

当40尺箱和20尺箱混合堆放时，20尺放在单贝，而40尺放在组贝，两者的堆放规则有所不同，给配载程序带来困难。此处对20尺箱进行处理，将同卸港的20尺箱编为一组，赋予新的“组箱”箱号，这样对将20尺40尺混合堆放问题转化为40尺堆放的单一问题，为之后的配载提供方便。另外，若20尺箱总数为奇数，则随机取出一个20尺箱，对剩下的偶数个箱进行组箱处理，记下该取出的一个20尺箱箱号，最后单独处理。

程序流程图如图1。

2.2.2 分类

为减少岸桥大车的移动，并且尽可能快的多作业线装卸，同卸港的集装箱满足分散且集中原则，例如，对于本文后面实例4个卸港的情况，按港口和箱尺寸对箱进行分类，如图2所示：

图2 实例不同类型、港口箱分类

图2分两个部分，下部表示船舶bay位的侧视图，每个小方格表示一个20尺箱位，用两种颜色来区分组合bay位；上部，表示不同港口和尺寸的集装箱在不同bay位的堆存情况，其中，一个组bay有多种箱型的为混合bay位。在上部中，圆形表示该箱型一定有，方形表示，由于数量波动，该箱型可能有，也可能没有，或者数量不定。

经过此种分类后，满足了规则三的分类且集中原则，较好的完成多作业线合理装卸作业。

分类程序流程图如图3所示：

图3 分类程序流程图

2.2.3 排序

对于本文的实例分类之后的组合 bay位， 如 06、10、14、30、34、38bay位，这几个bay位中集装箱型较为混乱，卸港顺序不相同。为了满足规则2，先卸港箱在上的原则，这里采用优先级排序的方法处理这一问题。所谓优先级排序，即对每个组合bay位里的集装箱（40尺或之前的组合20尺）在一开始时先按港后和箱型赋予优先级，当分类之后，针对某个垂直层位（bay和row相等的箱位）进行按优先级排序，使先卸港的集装箱在后卸港的集装箱的上面。

图4 实例中的优先级

排序程序流程图如图5所示：

图5 b排序程序流程图

3 实例验证

3.1 配载实例模型

本文使用的配载实例模型描述为：一艘船舶结构已知（见图6）的载箱量1600TEU左右的集装箱船，从始发港到最终港，经历5个港口。集装箱信息已知，包括20尺和40尺两种尺寸、四个港口的集装箱，20尺与40尺比例约为4:1，各港口集装箱量比例约为1:1:1:1。集装箱从始发港全部装船，其它港口依次只卸不装。其中集装箱信息和船舶结构信息均分别来自实际数据，稍作修改后作为本模型的两个数据源。

图6 船舶结构图

3.2 PowerBuilder11.5软件界面及配载结果显示

PowerBuilder是美国PowerSoft公司推出的一种使用方便、易于开发复杂应用系统的数据库前端开发工具。PowerBuilder11.5是它的最新版本，强大的数据库连接能力，丰富的窗口显示和人性化的面向对象操作，是选择PowerBuilder用来完成配载的主要原因。

配载程序主界面及其按钮功能如图7所示：

图7

配载之后的bay图，如图8所示：

图8 Bay图

4 结束语

本文提出了基于规则的集装箱船舶配载组箱、分类、排序的程序设计思路，并给出程序实例进行了验证，程序运行十几秒钟便可显示结果，满足了给定的三项配载规则。实际配载还要考虑集装箱在堆场位置和箱重规则，在时间允许和资料充分的情况下可进一步优化。

［1］李锡蔚,刘鼎铭.集装箱船舶积载[M].北京：人民交通出版社，1997:1-10.

［2］安向明.基于规则的公交识别专家系统设计与实现[J].智能计算机与应用,2011.1(4):42-44.

［3］费雅洁，王建.PowerBuilder程序设计[M].北京：高等教育出版社，2004,1-10.

［4］梁海澄.集装箱配载初探[J].中国水运：理论版，2006,04(08):181－182.

［5］李蕾,高铁曼.产生式规则专家系统的原理与实现[J].微计算机应用，2006，27(5):631-633.

［6］刘世宁，卫家骏.集装箱船舶自动配载的实现[J].大连海运学院学报，1993，19（3）:348-351.