２０１４年第３期 （总第１３５期） 信息通信 ＩＮＦ０ＲＭＡＴ１０Ｎ＆ＣｏＭＭＵＮＩＣＡＴＩｏＮＳ ２０１４ （Ｓｕｍ．Ｎｏ １３５） 一种宽厚板船舶配载的优化算法 朱熠奕 （上海大学计算机工程与科学学院，上海２０００７２） 摘要：为解决宽厚板这类特殊货物的船舶配载问题，文章以船舶舱容、装载规则、允许重量为约束条件，以提高舱容 利用率和装载效率为优化目标，提出了一种配栽的优化算法。和人工配载方式相比，该算法能够有效提高舱容利用率， 并且能够提高配栽的效率。 关键词：宽厚板；船舶配载 中图分类号：ＴＨ７１５．１ｌ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７３—１１３１（２０１３）０３－００７３－０１ 也是这么做的。将板的长度分为７档，再将宽度分为３档，这 ０引言 配载是船舶运输中的重要环节，对于保证航行安全、货物 质量以及船期起着十分重要的作用。船舶配载问题大致分 为两个方向，一个是集装箱的船舶配载” ，一个是散货船的 配载 。集装箱的船舶配载针对的是尺寸相对固定的集装箱， 而且船型也是比较标准的，因此，目前国内外对集装箱的船 舶配载问题都有深入的研究，并已经形成了成熟的技术和决 策支持系统 。而对于散货的配载问题，由于货物尺寸不固 定和船舱形状不规则，目前主要依赖于人工配载，由一些航 海经验非常丰富的船长对每一个航次进行精确计算配载，劳 动强度大，耗时长，并且由于货物信息的不准确性，造成装船 过程中的频繁调整，影响码头的装船效率、泊位利用率和船 舶周转率。 宽厚板是一类特殊的钢铁产品，由于其强度高，可塑性、 韧性、耐腐蚀性等性能优良，被广泛应用于建筑、机械、造船、 石油、电力等行业。宽厚板外观为立方体，规格尺寸不固定， 厚度一般在ｌ０到２５ｍｍ之间，长度在５到２０ｍ之间，宽度在 ２到５ｍ之间。由于宽厚板的尺寸多样，在船舶运输中，如何 制定一套最优的配载方案，对提高运输的安全性和舱容利用 率尤为重要。 ｌ问题分析 宽厚板的船舶配载问题实质上是一个组合优化的装载问 题。宽厚板在船舱中装载时，在垂直于船行方向压缝堆放成 排（并且长度方向垂直于船行方向），用钢丝绳、木板等材料绑 扎固定，每堆高度不超过３ｍ，排与排之间保留一定间隔。另 外，为保证运输质量，还有一些装载的原则，比如“大不压小， 重不压轻”。 问题涉及到的变量一共是两个。一个是船舱的尺寸，另 一个是装载货物的尺寸规格。船舱的横断面为梯形，舱底为 矩形或梯形。对于宽厚板运输来说，出于安全考虑，不会利用 船舱的梯形区域进行摆放，因此，算法的实际摆放空间就是以 舱底为底面的一个３ｍ高的立方体。这和集装箱很类似，只是 空问要大得多，而且为了保证在装载时的船体不会倾斜，不能 够一次性从船头装载到船尾，而是需要船头和船尾交替装载。 所以，我们人为地将船舱分为前舱和后舱两个区域。具体计 算时，先从舱头和舱尾开始，逐步向船舱中间计算。为保证空 间利用率，在装舱中间区域，前舱和后舱需要合并计算。 宽厚板在装载时，不可能精确到按照每块板的尺寸规格 来装载，所以，需要首先按照一定的尺寸规则将板进行分类， 这样做可以忽略不同板在尺寸规格上的细微差别，有利于在 保证装载质量的同时提高空间利用率，在实际的装载过程中 样组合后就能得到２１堆尺寸规格相近的板堆。根据“大不压 小，重不压轻”的装载原则，先挑选出最长和最宽的板分别从 舱头和舱尾两个方向，按照长度方向垂直于船行方向进行摆 放计算，在舱底都摆满之后，再根据板的长度、宽度和重量，由 大Ｎｄ，依次对每个板堆进行填充。在计算的过程中，要同时 考虑每放下一块板后，前舱和后舱的合计货物重量差不能超 过一个安全的阈值。 ２配载优化算法 根据以上对配载问题的分析，本文提出了一种宽厚板船 舶配载的优化算法： （１）设置舱底的长度和宽度，以及前后舱装载重量差的安 全阈值； （２）将宽厚板按照长度和宽度归类排序，得到货物列表； （３）从货物列表中依据长度和宽度由大到小挑选出板来行 进舱底计算，直到舱底都被摆满为止，得到多个只有一块板的 板堆； （４）根据“大不压小，重不压轻”的原则，继续从货物列表 中挑选板，每次分别从舱头和舱尾选择填充板堆，直到所有板 都配载完成。每次填充后如果前舱和后舱的合计货物重量差 超过安全阈值，则需要重新选择板堆进行配载计算。 该算法得到的不一定是最优解，但却是可以接受的解，并 且计算速度较快。 ３结语 本文针对宽厚板这种特殊货物的船舶配载问题，提出了 一种优化算法，根据船舱尺寸和货物尺寸，可以快速地得到装 船配载方案，能够对配载人员的工作提供良好的支撑。相比 人工进行配载，可以提高配载的效率，降低配载人员的劳动强 度。 参考文献： ［１】 杨杰敏，丁香乾，郭保琪，等．大型港口集装箱船舶智能配 载的集成算法研究［Ｊ】．中国海洋大学学报，２０１Ｉ，４１（１０）： １２１．１２７ ［２］何大勇，查建中，姜义东．遗传算法求解复杂集装箱装载 问题方法研究［Ｊ］．软件学报，２００１，１２（９）：１３８０—１３８５ ［３】成鹏飞，刘慧芬．计算机优化物流环节在船舶配载上的应 用［Ｊ］．矿业研究与开发，２００２，２２（５）：４１－４４ ［４】Ｄｕｂｒｏｖｓｋｙｏ Ｏ，Ｌｅｖｉｔｉｎ Ｇ，Ｐｅｎｎ Ｍ．Ａ ｇｅｎｅｔｉｃ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｗｉｔｈ ａ ｃｏｍｐａｃｔ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｅｎｃｏｄｉｎｇ ｆｏｒ ｔｈｅ ｃｏｎｔａｉｎｅｒ ｓｈｉｐ ｓｔｏｗａｇｅ ｐｒｏｂｌｅｍ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆＨｅｕｒｉ￣ｉｃｓ，２００２，８（６）：５８５．５９９ ７３
