集裝箱配載優(yōu)化研究 【畢業(yè)論文】

1、<p>　　本科畢業(yè)論文（設(shè)計）</p><p>　　論文題目：集裝箱配載優(yōu)化研究</p><p>　　所在學院 </p><p>　　專業(yè)班級 物流管理 </p><p>　　學生姓名 學號 </p&g

2、t;<p>　　指導教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 日</p><p><b>　　畢業(yè)論文獨創(chuàng)性申明</b></p><p>　　本人鄭重聲明所提交的畢業(yè)論文（設(shè)計）是本人在指導教師的指導下進行的研究工作及取得的研究成果。除文中特

3、別加以標注的地方外，論文中不包含他人已經(jīng)發(fā)表的學術(shù)成果或者他人為獲得高等院校學位而使用過的材料，論文（設(shè)計）中不涉及任何知識產(chǎn)權(quán)糾紛。否則，本人將承擔一切責任。</p><p>　　學生簽名：__________ </p><p>　　日 期：__________ </p><p><b>　　摘 要</b>&l

4、t;/p><p>　　隨著國外集裝箱配載技術(shù)的不斷優(yōu)化和完善，國內(nèi)集裝箱配載面臨嚴峻的挑戰(zhàn)和沖擊。可以預(yù)見，未來若干年我國集裝箱配載技術(shù)將不斷進步，才會在集裝箱運輸這個行業(yè)占有一席之地，競爭也趨于國際化。集裝箱配載是一個復(fù)雜的組合優(yōu)化問題,求解難度大。針對問題特點,充分考慮貨物配放限制,裝載工具的載重、容積兩個方面同時優(yōu)化的問題。在發(fā)達國家都有一整套強大的集裝箱配載系統(tǒng)。運用量化分析，最后用實例仿真表明了該優(yōu)化算法的

5、有效性和實用性。對于實際的集裝箱配載優(yōu)化問題具有一定的借鑒和參考作用。</p><p>　　本文結(jié)合紹興飛馳進出口有限公司的實際情況，利用數(shù)學公式與理論數(shù)據(jù)及實際情況，通過對對其集裝箱配載存在問題進行分析，不斷摸索拼湊，選擇并算出最優(yōu)配載，提出優(yōu)化其集裝箱配載的措施，提高其集裝箱配載率。</p><p>　　關(guān)鍵詞：集裝箱配載；優(yōu)化；量化；最優(yōu)配載</p><p>

6、<b>　　Abstract</b></p><p>　　With foreign container stowage techniques continue to optimize and perfect, domestic container stowage is facing severe challenge and impact. Be predicted, in the futur

7、e a certain number of years of our country container loading technology will continue to advance,it will be in the container transportation industry occupies some space,this competition tend to the internationalization.

8、Container loading is a complicated combinatorial optimization problem which solving difficulty. Aiming at the pr</p><p>　　This article combines with the actual situation of the company of Shaoxing Speeding,

9、and use mathematical formulas and theoretical data and the actual situation. Through to the container loading problem analysis, continue to trial and error ,it can select and compute the optimal loading, and put forward

10、to optimize its container stowage measures,also it can improve the container loading rate.</p><p>　　Keywords:Cargo container;Optimization;Quantitative;The optimal loading </p><p><b>　　

11、目 錄</b></p><p><b>　　引 言1</b></p><p>　　1集裝箱與集裝箱配載的概述2</p><p>　　1.1 集裝箱的含義2</p><p>　　1.2 集裝箱運輸?shù)奶攸c及流程3</p><p>　　1.2.1 集裝箱運輸?shù)奶攸c3</p

12、><p>　　1.2.2 集裝箱運輸全流程4</p><p>　　1.3 集裝箱配載的原則4</p><p>　　1.3.1 配載的含義4</p><p>　　1.3.2 集裝箱配載的原則4</p><p>　　1.4 集裝箱配載的注意事項5</p><p>　　2集裝箱配載優(yōu)化方法8&

13、lt;/p><p>　　2.1 集裝箱配載過程的數(shù)學函數(shù)和約束條件分析8</p><p>　　2.2 集裝箱配載智能優(yōu)化方法8</p><p>　　2.2.1整箱及拼箱8</p><p>　　2.2.2 智能優(yōu)化9</p><p>　　3紹興飛馳進出口有限公司的概況11</p><p>　

14、　3.1紹興飛馳進出口有限公司11</p><p>　　3.2紹興飛馳公司現(xiàn)有集裝配載注意的問題11</p><p>　　4 紹興飛馳進出口有限公司集裝箱配載優(yōu)化13</p><p>　　4.1 紹興飛馳進出口有限公司集裝箱配載優(yōu)化13</p><p>　　4.2 紹興飛馳優(yōu)化結(jié)果分析評價14</p><p>

15、;　　4.2.1 算法應(yīng)用14</p><p>　　4.2.2 結(jié)果分析及建議16</p><p><b>　　結(jié) 論21</b></p><p><b>　　參考文獻22</b></p><p><b>　　致 謝23</b></p><p&

16、gt;<b>　　引 言</b></p><p>　　集裝箱作為現(xiàn)代物流的主導載體，給世界散雜貨運輸帶來了一場革命。其典型的運作形態(tài)是以多式聯(lián)運的形式把海路、鐵路、公路、內(nèi)河水路等多種運輸方式有機地結(jié)合，構(gòu)成連續(xù)的、綜合性的一體化的貨物運輸網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)了“門到門”物流服務(wù)。集裝箱配載是指適箱貨物(通常設(shè)為矩形貨物，如各種包裝箱)在集裝箱內(nèi)的擺放優(yōu)化間題，即尋求三維貨物在集裝箱內(nèi)的最優(yōu)布局方案

17、，使在裝完所有適箱貨物的情況下，使用的集裝箱數(shù)量最少。</p><p>　　按照需要配載的集裝箱數(shù)量來劃分，配載間題可以分為單箱配載和多箱配載間題。目前，國內(nèi)外學者對單箱配載間題做了研究。George&Robinson采用構(gòu)造型啟發(fā)式算法來解決集裝箱裝載間題，首次給出了“層”的概念。在Loh & Nee的算法中，“層”以水平的形態(tài)出現(xiàn)，即由下而上完成裝箱工作，為了構(gòu)建平坦的截面，算法按貨物的高度設(shè)

18、置優(yōu)先級別。Pisinger基于“層”設(shè)計了一種啟發(fā)式算法，其基本思想是：將整個集裝箱空間分成若干垂直的層，再將層分成若干水平或垂直的帶，合適的層深和帶寬通過分支定界法獲得，在這個過程中包括了多種排序和選擇的規(guī)則，這種配載方法集裝箱的利用率較高，但貨物穩(wěn)定性較差，上層貨物常常得不到下面貨物的完全支撐。姜義東采用三叉樹的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來處理空間，該算法采用優(yōu)先放置體積大的物體策略，每次都先把最大物體放入剩余空間，雖然這樣劃分剩余空間會減少問題的

19、復(fù)雜性，但是劃分后的剩余空間比較“零碎”。靳志宏等在啟發(fā)式算法中引入子空間(Subvo- lume)的概念，并提出了空間分割與空間合并規(guī)則，有效地減少了狹長空間的產(chǎn)生，大大提高了集裝箱的空間利用率。 </p><p>　　對于多箱配載間題，Bortfeldt討論了多種物品與容器組合的連續(xù)性策略，但采用該策略導致大的或不易擺放的貨物常常被留在最后擺放，從而導致后面使用的集裝箱利用率很低。Eley采用同時性策略，

20、將單箱裝載間題算法應(yīng)用到多箱裝載問題算法的設(shè)計中，在解決強異類貨物間題上，這種算法能夠獲得較好的空間利用率，在穩(wěn)定性方面也有較好的結(jié)果。Terno, et al.使用預(yù)分配策略，設(shè)計了一種基于分支定界概念和啟發(fā)式方法的算法，先使用貪婪算法得到一個初始解，然后再逐步改善。Jin, et al.針對不同箱型的多箱配載問題建立了數(shù)學模型。Jin, et al.fio基于靳志宏等提出的子空間概念，開發(fā)了其模擬退火算法，該算法得到的配載方案考慮了

21、配載穩(wěn)性以及配載柔性的要求。在此基礎(chǔ)上，靳志宏等進一步探討了配載方案與箱內(nèi)貨物配序的聯(lián)合優(yōu)化問題。</p><p>　　1集裝箱與集裝箱配載的概述</p><p>　　1.1 集裝箱的含義</p><p>　　集裝箱，是指具有一定強度、剛度和規(guī)格專供周轉(zhuǎn)使用的大型裝貨容器。使用集裝箱轉(zhuǎn)運貨物，可直接在發(fā)貨人的倉庫裝貨，運到收貨人的倉庫卸貨，中途更換車、船時，無須將貨

22、物從箱內(nèi)取出換裝。因此集裝箱是一種偉大的發(fā)明。集裝箱最大的成功在于其產(chǎn)品的標準化以及由此建立的一整套運輸體系。能夠讓一個載重幾十噸的龐然大物實現(xiàn)標準化，并且以此為基礎(chǔ)逐步實現(xiàn)全球范圍內(nèi)的船舶、港口、航線、公路、中轉(zhuǎn)站、橋梁、隧道、多式聯(lián)運相配套的物流系統(tǒng)，這的確堪稱人類有史以來創(chuàng)造的偉大奇跡之一了。</p><p>　　按國際標準化組織（International Organization for Standar

23、dization，ISO）第104技術(shù)委員會的規(guī)定，集裝箱應(yīng)具備下列條件：（1）能長期的反復(fù)使用，具有足夠的強度。（2）途中轉(zhuǎn)運不用移動箱內(nèi)貨物，就可以直接換裝。（3）可以進行快速裝卸，并可從一種運輸工具直接方便地換裝到另一種運輸工具。（4）便于貨物的裝滿和卸空。（5）具有1立方米（即35.32立方英尺）或以上的容積。滿足上述5個條件的大型裝貨容器才能稱為集裝箱。</p><p>　　集裝箱尺寸包括集裝箱外尺寸和

24、集裝箱內(nèi)尺寸。 </p><p>　　集裝箱外尺寸（container's overall external dimensions）包括集裝箱永久性附件在內(nèi)的集裝箱外部最大的長、寬、高尺寸。它是確定集裝箱能否在船舶、底盤車、貨車、鐵路車輛之間進行換裝的主要參數(shù)。是各運輸部門必須掌握的一項重要技術(shù)資料。 </p><p>　　集裝箱內(nèi)尺寸（container's intern

25、al dimensions）有集裝箱內(nèi)部的最大長、寬、高尺寸。高度為箱底板面至箱頂板最下面的距離，寬度為兩內(nèi)側(cè)襯板之間的距離，長度為箱門內(nèi)側(cè)板量至端壁內(nèi)襯板之間的距離。它決定集裝箱內(nèi)容積和箱內(nèi)貨物的最大尺寸。 </p><p>　　按集裝箱內(nèi)尺寸可以計算出裝貨容積。同一規(guī)格的集裝箱，由于結(jié)構(gòu)和制造材料的不同，其內(nèi)容積略有差異。集裝箱內(nèi)容積是物資部門或其他裝箱人必須掌握的重要技術(shù)資料。 </p>&l

26、t;p>　　20尺柜：內(nèi)容積為5.69x2.13x2.18米，配貨毛重一般為17.5噸，體積為24-26立方米。 </p><p>　　40尺柜：內(nèi)容積為11.8x2.13x2.18米，配貨毛重一般為22噸，體積為54立方米。 </p><p>　　40尺高柜：內(nèi)容積為11.8x2.13x2.72米.配貨毛重一般為22噸，體積為68立方米。</p><p>　

27、　45尺高柜：內(nèi)容積為：13.58x2.34x2.71米，配貨毛重一般為29噸，體積為86立方米。 </p><p>　　20尺開頂柜：內(nèi)容積為5.89x2.32x2.31米，配貨毛重20噸，體積31.5立方米。 </p><p>　　40尺開頂柜：內(nèi)容積為12.01x2.33x2.15米，配貨毛重30.4噸，體積65立方米。 </p><p>　　20尺平底貨柜：

28、內(nèi)容積5.85x2.23x2.15米，配貨毛重23噸，體積28立方米。 </p><p>　　40尺平底貨柜：內(nèi)容積12.05x2.12x1.96米，配貨毛重36噸，體積50立方米。</p><p>　　集裝箱計算單位，簡稱：TEU，是英文Twenty Equivalent Unit的縮寫， 又稱20英尺換算單位，是計算集裝箱箱數(shù)的換算單位。也稱國際標準箱單位。通常用來表示船舶裝載集裝箱的

29、能力，也是集裝箱和港口吞吐量的重要統(tǒng)計、換算單位。 </p><p>　　目前各國大部分集裝箱運輸，都采用20英尺和40英尺長的兩種集裝箱。為使集裝箱箱數(shù)計算統(tǒng)一化，把20英尺集裝箱作為一個計算單位，40尺集裝箱作為兩個計算單位，以利統(tǒng)一計算集裝箱的營運量。 </p><p>　　在統(tǒng)計集裝箱數(shù)量時有的一個術(shù)語：自然箱，也稱“實物箱”。自然箱是不進行換算的實物箱，即不論是40英尺集裝箱，3

30、0英尺集裝箱，20英尺集裝箱或10英尺集裝箱均作為一個集裝箱統(tǒng)計。</p><p>　　1.2 集裝箱運輸?shù)奶攸c及流程</p><p>　　1.2.1 集裝箱運輸?shù)奶攸c</p><p>　　(1)由于集裝箱具有抵抗風雨、避光、抗震等作用，因此用集裝箱運輸貨物能夠最大限度的減少貨損。</p><p>　　(2)集裝箱的整箱搬運，極大的方便了運輸

31、，極大的方便裝船和卸港。</p><p>　　(3)集裝箱的鉛封由于號碼唯一，所以足以保證貨物所有人的貨物不會發(fā)生丟失、被竊的現(xiàn)象。</p><p>　　(4)保溫冷藏箱，能夠?qū)υS多鮮活物品進行長時間的保鮮，這是其它運輸方式所無法實現(xiàn)的。</p><p>　　1.2.2 集裝箱運輸全流程</p><p>　　(1)發(fā)貨人在自己工廠或倉庫裝箱地

32、點配置集裝箱。 </p><p>　　(2)發(fā)貨人在自己工廠或倉庫裝箱地點配箱、裝箱。</p><p>　　(3)通過內(nèi)陸運輸，將集裝箱貨物運至集裝箱碼頭。</p><p>　　(4)根據(jù)堆場計劃在對場內(nèi)暫存集裝箱貨物，等待裝船。</p><p>　　(5)根據(jù)裝船計劃，將集裝箱貨物裝上船舶。</p>

33、<p>　　(6)通過海上運輸，將集裝箱貨運至目的港卸船。</p><p>　　(7)根據(jù)卸船計劃，從船上卸下集裝箱貨物。</p><p>　　(8)根據(jù)堆場計劃在堆場內(nèi)暫存集裝箱貨物，等待收貨人前來提貨。</p><p>　　(9)通過內(nèi)陸運輸，將集裝箱貨物運至收貨人工廠或倉庫。</p><p>　　(10)收貨人在自己工廠和

34、倉庫掏箱地點掏箱。</p><p>　　(11)集裝箱空箱回運。</p><p>　　1.3 集裝箱配載的原則</p><p>　　1.3.1 配載的含義</p><p>　　配載是指為具體的運班選配貨載，即承運人根據(jù)貨物托運人提出的托運計劃，對所屬運輸工具的具體運班確定應(yīng)裝運的貨物品種、數(shù)量及體積。配載的結(jié)果是編制運班裝貨清單。裝貨清單通常

35、包括卸貨港站、裝貨單號、貨名、件數(shù)、包裝、重量、體積及積載因子等，同時還要注明特殊貨物的裝載要求。</p><p>　　1.3.2 集裝箱配載的原則</p><p>　　一般來說，輕重搭配是配載的最簡單的原則。也就是說用重貨鋪底，以充分利用運輸工具的載重量，輕泡貨搭配以充分利用其可用空間體積。最后的結(jié)果是，輕重貨的總重量加起來能無限接近于限定載重量的最大值，輕重貨的總體積加起來能無限接近限

36、定體積數(shù)的最大值。但輕重貨的搭配并不是隨意的，而是要達到上面所說的目的，無論是重量還是體積都要無限接近最大化，同時還要產(chǎn)生最佳的經(jīng)濟效益，這就有一個科學的依據(jù)、有一個科學的比例才能保證上述目的的達成。</p><p>　　長期以來，物流公司的員工都是憑經(jīng)驗來給運輸工具進行配載的，也能獲取一定的效益。但這只是憑經(jīng)驗而已，是否已經(jīng)達到運輸工具使用率的最大化、配載效益的最大化了，也從未有人去評估過，同時這種經(jīng)驗對于新員

37、工來說是不具備的。能否有個公式化的計算辦法來讓大家都會給運輸工具進行配載呢？其實很簡單，我們在集貨時一般都是以重量或體積來計量貨物的，這樣我們就可以知道所集貨物密度的近似值，從而推出輕重貨的配載比例。</p><p>　　配載時應(yīng)注意的幾點原則： </p><p>　　(1) 根據(jù)運輸工具的內(nèi)徑尺寸，計算出其最大 容積量。 </p><p>　　(2) 測量所載貨物

38、的尺寸重量，結(jié)合運輸工具的尺寸，初步算出裝載輕重貨物的比例。 </p><p>　　(3) 裝集裝箱時注意貨物擺放順序、堆碼時的方向，是橫擺還是豎放，要最大限度的利用集裝箱的空間。 </p><p>　　(4) 配載時不僅要考慮最大限度的利用車載量，還要具體情況具體分析，根據(jù)貨物的價值來進行價值的搭配。 </p><p>　　(5) 以單位運輸工具能獲取最大利潤為配

39、載總原則。</p><p>　　1.4 集裝箱配載的注意事項</p><p><b>　　一般裝貨時：</b></p><p>　　1)在實際裝箱過程中，貨物往往不能顛倒放置，因此，要求貨物只能沿著貨物高度方向旋轉(zhuǎn)放置，不能上下顛倒；</p><p>　　2)單個貨物的容積不能大于集裝箱的最大裝載容積；</p>

40、;<p>　　3)裝載貨物的總質(zhì)量不得超過集裝箱所能承載的最大裝載質(zhì)量要求；</p><p>　　4)貨物不得懸空放置，即貨物必須完全放置在另一件貨物的上面；</p><p>　　5)為保證整體穩(wěn)定性，裝載時應(yīng)使配載后的集裝箱重心位于允許的范圍內(nèi)；</p><p>　　6)貨物裝載時，盡量先裝滿里面，先緊后松，貨物配載計算要考慮包裝；</p>

41、;<p>　　7)為了避免集裝箱運輸過程產(chǎn)生貨損，對貨物承載能力進行約束，即箱內(nèi)貨物所承受上層貨物的總重量不得大于該貨物的最大承載能力。</p><p>　　拼箱：拼箱貨一般不能接受指定某具體船公司，船公司只接受整箱貨物的訂艙，而不直接接受拼箱貨的訂艙，只有通過貨運代理(個別實力雄厚的船公司通過其物流公司)將拼箱貨拼整后才能向船公司訂艙，幾乎所有的拼箱貨都是通過貨代公司“集中辦托，集中分撥”來實現(xiàn)運

42、輸?shù)?，華東地區(qū)的拼箱集散港基本上為上海港。一般的貨運代理由于貨源的局限性，只能集中向幾家船公司訂艙，很少能滿足指定船公司的需求，因此在成交拼箱貨時，盡量不要接受指定船公司，以免在辦理托運時無法滿足要求。 </p><p>　　拼箱貨的計費噸力求做到準確。拼箱貨交貨前，應(yīng)要求工廠對貨物重量和尺碼的測量要盡可能地準確，送貨到貨代指定的倉庫存放時，倉庫一般會重新測量，并會以重新測量的尺碼及重量為收費標準。如遇工廠更改包

43、裝，應(yīng)要求工廠及時通知，不要等到貨送到貨代倉庫時，通過貨代將信息反饋回來，往往時間已經(jīng)很緊，再更改報關(guān)單據(jù)，很容易耽誤報關(guān)，或產(chǎn)生加急報關(guān)費和沖港費等。</p><p><b>　　紙箱貨的裝箱操作：</b></p><p>　　1．紙箱裝箱操作的注意事項 紙箱是集裝箱貨物中最常見的一種包裝，一般用于包裝比較精細的和質(zhì)輕的貨物。 </p><p&g

44、t;　　(1)如集裝箱內(nèi)裝的是統(tǒng)一尺寸的大型紙箱，會產(chǎn)生空隙。當空隙為10cm左右時，一般不需要對貨物進行固定，但當空隙很大時，就需要按貨物具體情況加以固定；</p><p>　　(2)如果不同尺寸的紙箱混裝，應(yīng)就紙箱大小合理搭配，做到緊密堆裝；</p><p>　　(3)拼箱的紙箱貨應(yīng)進行隔票。隔票時可使用紙、網(wǎng)、膠合板等材料，也可以用粉筆、帶子等作記號； </p>&

45、lt;p>　　(4)紙箱貨不足以裝滿一個集裝箱時，應(yīng)注意紙箱的堆垛高度，以滿足使集裝箱底面占滿的要求。 </p><p>　　2．紙箱的裝載和固定操作 </p><p>　　(1)裝箱是要從箱里往外裝，或從兩側(cè)往中間裝； </p><p>　　(2)在橫向產(chǎn)生250－300 cm的空隙時，可以利用上層貨物的重量把下層貨物壓住，最上層貨物一定要塞滿

46、或加以固定； </p><p>　　(3)如所裝的紙箱很重，在集裝箱的中間層就需要適當?shù)募右砸r墊；</p><p>　　(4)箱門端留有較大的空隙時，需要利用方形木條來固定貨物；</p><p>　　(5)裝載小型紙箱貨時，為了防止塌貨，可采用縱橫交叉的堆裝法。 </p><p>　　木箱貨的裝箱操作： </p><p&

47、gt;　　木箱的種類繁多，尺寸和重量各異。木箱裝載和固定時應(yīng)注意的問題有： </p><p>　　(1)裝載比較重的小型木箱時，可采用騎縫裝載法，使上層的木箱壓在下層兩木箱的接縫上，最上一層必須加以固定或塞緊；</p><p>　　(2)裝載小型木箱時，如箱門端留有較大的空隙，則必須利用木板和木條加以固定或撐緊； </p><p>　　(3)重心較低的重、大木箱

48、只能裝一層且不能充分利用箱底面積時，應(yīng)裝在集裝箱的中央，底部橫向必須用方形木條加以固定；</p><p>　　(4)對于重心高的木箱，緊靠底部固定是不夠的，還必須在上面用木條撐緊；</p><p>　　(5)裝載特別重的大型木箱時，經(jīng)常會形成集中負荷或偏心負荷，故必須有專用的固定設(shè)施，不讓貨物與集裝箱前后端壁接觸； </p><p>　　(6)裝載框箱時，通常是使用

49、鋼帶拉緊，或用具有彈性的尼龍帶或布帶來代替鋼帶。 </p><p>　　貨板貨的裝箱操作： </p><p>　　貨板上通常裝載紙箱貨和袋裝貨。紙箱貨在上下層之間可用粘貼法固定。袋裝貨裝板后要求袋子的尺寸與貨板的尺寸一致，對于比較滑的袋裝貨也要用粘貼法固定。 </p><p>　　貨板在裝載和固定時應(yīng)注意的問題有： </p><p>　　(

50、1)貨板的尺寸如在集裝箱內(nèi)橫向只能裝一塊時，則貨物必須放在集裝箱的中央，并用縱向墊木等加以固定； </p><p>　　(2)裝載兩層以上的貨物時，無論空隙在橫向或縱向時，底部都應(yīng)用檔木固定，而上層貨板貨還需要用跨檔木條塞緊；</p><p>　　(3)如貨板數(shù)為奇數(shù)時，則應(yīng)把最后一塊貨板放在中央，并用繩索通過系環(huán)拉緊；</p><p>　　(4)貨板貨裝載框架集裝

51、箱時，必須使集裝箱前后、左右的重量平衡。裝貨后應(yīng)用帶子把貨物拉緊，貨物或裝完后集裝箱上應(yīng)加罩帆布或塑料薄膜；</p><p>　　(5)袋裝的貨板貨應(yīng)根據(jù)袋包的尺寸，將不同尺寸的貨板搭配起來，以充分利用集裝箱的容積。</p><p>　　2集裝箱配載優(yōu)化方法</p><p>　　2.1 集裝箱配載過程的數(shù)學函數(shù)和約束條件分析</p><p>

52、　　配載達到的要求為滿足一定約束條件下最大體積裝載率或重量裝載率,以提高集裝箱的利用率，獲得最佳效益。裝箱的目標可描述為其中：n為貨物數(shù)；k為集裝箱數(shù)；li，wi，hi，gi分別表示貨物的長、寬、高和質(zhì)量；Lj，Wj，Hj，Mj分別表示集裝箱的長、寬、高和最大裝載質(zhì)量。貨物裝載時必須要求：貨物平行于集裝箱的邊放置；貨物不能完全懸空,放置在上層的貨物必須與下層貨物有接觸。 配載的具體約束如下：約束一:集裝箱重心位置的約束。為了使集

53、裝箱在運輸過程中保持平衡，對集裝箱的重心位置有一定的要求，即實際重心與集裝箱的幾何中心的距離不能超過一定的距離(D)。約束二：集裝箱單箱重量約束。為了便于運輸與搬運,集裝箱單箱重量不超過上限。約束三：貨物放置順序約束。實際裝載過程中盡量做到“大不壓小,重不壓輕”原則，即貨物放置的層有一定的限制。約束四:貨物擺放方位約束。集裝箱長、寬、高均為L、W、H規(guī)格，優(yōu)化目標為集裝箱的空間利用率最高，即對一批固定的貨物進行轉(zhuǎn)載,使選用集裝箱的數(shù)量最

54、少。</p><p>　　2.2 集裝箱配載智能優(yōu)化方法</p><p>　　2.2.1整箱及拼箱</p><p>　　整箱（Full Container Load，F(xiàn)CL）。是指貨主自行將貨物裝滿整箱以后，以箱為單位托運的集裝箱。這種情況在貨主有足夠貨源裝載一個或數(shù)個整箱時通常采用，除有些大的貨主 自己置備有集裝箱外，一般都是向承運人或集裝箱租賃公司租用一定的集裝

55、箱?？障溥\到工廠或倉庫后，在海關(guān)人員的監(jiān)管下，貨主把貨裝入箱內(nèi)、加鎖、鋁封后交 承運人并取得站場收據(jù)，最后憑收據(jù)換取提單或運單。</p><p>　　拼箱（Less Than Container Load，LCL）。是指承運人（或代理人）接受貨主托運的數(shù)量不足整箱的小票貨運后，根據(jù)貨類性質(zhì)和目的地進行分類整理。把去同一目的地的貨，集中到一 定數(shù)量拼裝入箱。由于一個箱內(nèi)有不同貨主的貨拼裝在一起，所以叫拼箱。這種情況

56、在貨主托運數(shù)量不足裝滿整箱時采用。拼箱貨的分類、整理、集中、裝箱（拆 箱）、交貨等工作均在承運人碼頭集裝箱貨運站或內(nèi)陸集裝箱轉(zhuǎn)運站進行。</p><p>　　到底是要選擇整柜操作好，還是散貨操作好?照我自己的看法，何為散貨，何為拼箱，又什么叫散貨又叫拼箱?散貨的范圍比拼箱大，散貨可能是散貨船，可能是拼箱，也可能是普通零擔運輸?shù)鹊龋@里所講的散貨只是單純指出口報關(guān)方面的散貨拼箱，也就是集裝箱拼箱，至于散貨船，普通零

57、擔運輸，排除在外。不夠整柜的貨，又想節(jié)省費用，就需要與其他貨主共同拼柜，費用按照貨物多少分別承擔，當然，前提是貨要去同一個目的港。做整柜的多，做拼箱的少，這是個很正常的現(xiàn)像，拼箱是從整柜衍生出來的，不夠貨量，或貨多裝不上，又一定得出的話，那就需要拼箱運輸了。</p><p>　　2.2.2 智能優(yōu)化</p><p>　　解決最優(yōu)化問題的算法稱為最優(yōu)化算法，可以分為經(jīng)典優(yōu)化算法和啟發(fā)式優(yōu)化算

58、法。經(jīng)典算法的確立可以從 (GB.Dantzig1947)提出解決線性規(guī)劃的單純形(SimPlexmethod)開始，但單純形不是多項式算法。隨后，Kamaka提出了橢球算法(多項式算法)，內(nèi)點法。對于非線性問題，起初人們試圖用線性優(yōu)化理論去逼近求解非線性問題，但效果并不理想。后來的非線性理論大多都建立在二次(凸)函數(shù)的基礎(chǔ)上，也就用二次函數(shù)去逼近其他非線性函數(shù)。在此基礎(chǔ)上提出許多優(yōu)化經(jīng)典的優(yōu)化算法。無約束的優(yōu)化算法包括:最速下降法(s

59、teePest)、共扼梯度法、牛頓法 (NewtonAlgorithm)、擬牛頓法(pseudoNew- tonAI即rit靦s)、信賴域法。約束優(yōu)化算法包括:拉格朗日乘子法(Augment- edLagrangianAlgorit知叮s)，序列二次規(guī)劃 (SQP)等。隨著社會的發(fā)展，實際問題越來越復(fù)雜，例如全局最優(yōu)化問題。經(jīng)典算法一般都用得局部信息，如單個初始點及所在點的導數(shù)等，這使得經(jīng)典算法無法避免局部極小問題。全局最優(yōu)化是NP

60、-Hard問題。在多項式時間內(nèi)使無法等到其絕對最優(yōu)</p><p>　　大自然是神奇的，它造就了很多巧妙的手段和運行機制。受大自然的啟發(fā)，人們從大自然的運行規(guī)律中找到了許多解決實際問題的方法。對于那些受大自然的運行規(guī)律或者面向具體問題的經(jīng)驗、規(guī)則啟發(fā)出來的方法，人們常常稱之為啟發(fā)式算法 (HeuristicAlgorithm)。現(xiàn)在的啟發(fā)式算法也不是全部來自然的規(guī)律，也有來自人類積累的工作經(jīng)驗。</p>

61、;<p>　　啟發(fā)式算法有不同的定義：一種定義為，一個基于直觀或經(jīng)驗的構(gòu)造的算法，對優(yōu)化問題的實例能給出可接受的計算成本(計算時間、占用空間等)內(nèi)，給出一個近似最優(yōu)解，該近似解于真實最優(yōu)解的偏離程度不一定可以事先預(yù)計；另一種是，啟發(fā)式算法是一種技術(shù)，這種技術(shù)使得在可接受的計算成本內(nèi)去搜尋最好的解，但不一定能保證所得的可行解是最優(yōu)解，甚至在多數(shù)情況下，無法闡述所得解同最優(yōu)解的近似程度。我比較贊同第二種定義，因為啟發(fā)式算法現(xiàn)在

62、還沒有完備的理論體系，只能視作一種技術(shù)。啟發(fā)式算法的計算量都比較大，所以啟發(fā)式算法伴隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，取得了巨大的成就。</p><p>　　3紹興飛馳進出口有限公司的概況</p><p>　　3.1紹興飛馳進出口有限公司</p><p>　　紹興市飛馳進出口有限公司是一家汽摩及配件的企業(yè)，是經(jīng)國家相關(guān)部門批準注冊的企業(yè)。主營摩托車配件、自行車配件，公司位于中國

63、浙江紹興市越城區(qū)紹興市勝利東路392號1504室。紹興市飛馳進出口有限公司本著“客戶第一，誠信至上”的原則，與多家企業(yè)建立了長期的合作關(guān)系。    我在企業(yè)觀摩了兩次集裝箱配載，紹興飛馳擁有自身的集裝箱，將貨物運往巴西比較多，貨物裝箱的程序也有一點了解，我們隨去的，跟著一起裝貨，裝集裝箱需要合理安排位置，盡量將貨物裝滿整箱，節(jié)約成本，獲得收益就相對多一點，拼箱的情況也有，這種情況考慮的問題就麻煩

64、點，需要結(jié)合實際，這些都是我在那學到的。</p><p>　　3.2紹興飛馳公司現(xiàn)有集裝配載注意的問題</p><p>　　(1) 方向的問題。在貨物裝載過程中，要使集裝箱的空間利用率最大化，則需要對貨物的擺放方向進行一定的約束，例如有些集裝箱貨物只能水平放置或豎直放置。一般貨物裝載時的方向約束可歸納為 3 種約束：任意旋轉(zhuǎn)、水平旋轉(zhuǎn)和不能旋轉(zhuǎn)。</p><p>　

65、　(2) 承載能力的問題。在貨物裝載過程中，貨物所能承受的最大壓力受到限制，否則放置在下面的貨物會被上面的貨物壓壞，所以裝載層數(shù)、裝載順序要受到限制。</p><p>　　(3) 穩(wěn)定性的問題。貨物裝載應(yīng)該使其重心位于允許的范圍內(nèi)而確保整體穩(wěn)定，以有利于運輸?shù)陌踩浴?lt;/p><p>　　(4) 貨物裝載的順序。不同的貨物在裝載過程中應(yīng)該按照不同的優(yōu)先順序進行裝載，例如貨物的到站順序不同，

66、因此裝載順序相應(yīng)地也不同，先到站的貨物要后裝。</p><p>　　(5) 貨物裝載質(zhì)量的問題。貨物裝載的總質(zhì)量不得大于集裝箱的最大承載質(zhì)量。</p><p>　　(6) 貨物裝載容積的問題。貨物裝載的總?cè)莘e不得大于集裝箱的最大裝載容積。</p><p>　　多數(shù)企業(yè)沒有自己的集裝箱配載操作人員及技術(shù)人員，主要是由船公司或者相對的出口公司的人員進行配載。在以上六個方

67、面，經(jīng)常會發(fā)生問題。有些裝箱配載操作人員沒有進過培訓，憑個人經(jīng)驗進行配載，貨不多時，還看不出來，一旦貨多，就可能裝不下，導致集裝箱空間利用效率低下，相對成本就高。還有貨物不規(guī)則，也要考慮很多因素。由于紹興飛馳出口的物件有輪胎及鋼圈之類物件，貨物不規(guī)則且不進行包裝，配載就相對麻煩，放置起來需要留下很多空間，影響配載量，又得不償失。由于自身沒相應(yīng)的技術(shù)人員，對裝箱的人員就缺少信賴，導致來回奔波，親自監(jiān)督裝箱。</p><

68、p>　　在集裝箱貨物配載監(jiān)督方面，因為紹興飛馳經(jīng)營的器件大多數(shù)是不規(guī)則的，包裝也各不相同，裝箱按體積或者重量都有，輪胎裝箱比較難算，所以在拼箱方面，還需要進行配載優(yōu)化研究。</p><p>　　4 紹興飛馳進出口有限公司集裝箱配載優(yōu)化</p><p>　　4.1 紹興飛馳進出口有限公司集裝箱配載優(yōu)化</p><p>　　問題描述:現(xiàn)有一批立方體形狀貨物，要求裝

69、入一個集裝箱中，裝箱達到的要求為滿足一定約束條件下容積利用率最大化。為便于研究作如下假定：貨物的幾何中心即為其重心；貨物的擺放必須與坐標軸平行或正交，不能斜放，也不能懸浮放置。裝載約束條件為貨物理論上可以放在容器的任意位置，但不能超出容器的容納 范圍，也不能與其他貨物交迭放置。本文采用的坐標系為三維笛卡爾坐標系，如圖1所示。該坐標系以容器的深度方向為x軸，容器的寬度方向為y軸，容器的高度方向z軸，容器的左后下角為坐標0(0，0，0)。裝

70、箱的目標函數(shù)可描述為： </p><p>　　maxF=∑LiWiHi／LWH </p><p>　　式中：maxF為容器空間最大利用率；Li、Wi、Hi為單件貨物的長寬高；L、W、H為容器的長寬高。</p><p>　　空間分割與合并：當一個貨物在擺放人一個集裝箱后，該集裝箱被分割成前、右、上三

71、個空間(除自己占用的空間)，如圖2所示。同理每個子空間在裝填貨物過程中，在放人貨物后同樣被繼續(xù)分割為三個空間，而原空間則相應(yīng)地從空間隊列中去掉。被分割后的空間采用空間棧進行存儲，按照前空間、右空間、上空間的順序分別被壓入空間棧。對于不能裝下任何貨物的空間，采用間隙棧進行存貯。裝填過程則正好和壓棧過程相反，按上空間、右空間、前空間的順序進行裝填。每次取出空間棧頂元素作為當前填充空間，如果當前填充空間滿足以下條件則當前空間與間隙進行合并，形

72、成一個新的空間。空間合并包括兩種情況，一是間隙與當前空間前后相鄰、在同一水平面上、間隙l，坐標，小于等于空間l，坐標，則空間與該間隙合并；二是當前空間與間隙左右相鄰、在同一水平面上、間隙坐標小于等于空間坐標，則空間與該間隙合并。</p><p>　　圖1 容器坐標系 圖2 空間分割 圖3 整體裝填 </p><p>　　定位規(guī)則： 在貨物

73、填充過程中，采用占角策略，即將貨物放人當前空間的左后下角，然后采用從下到上(z方向)，從左到右(1，方向)，從后到前(方向)的順序逐層擺放。在貨物擺放時，貨物的邊與集裝箱的邊應(yīng)相平行，優(yōu)先考慮長邊與集裝箱寬方向平行放置。對貨物的方向約束用枚舉變量尺來表示，取值為0、1、2，當尺為0時代表貨物可任意方向旋轉(zhuǎn)，為1時代表貨物只能水平旋轉(zhuǎn)，為2時代表貨物只能橫放且正面向上。生成的裝箱方案中貨物則以個體出現(xiàn)，包括其貨物的長寬高、左后下角的三維坐

74、標和擺放方式。其中擺放方式有六種：橫放且正面向上、順放且正面向上、臥置橫放、臥置順放、側(cè)置橫放和側(cè)置順放。 </p><p>　　定序規(guī)則： 對當前填充空間，由于目標是追求空間利用率最大化，因此應(yīng)選取相對當前空間體積最大的貨物種類進行填充。根據(jù)裝載的一般習慣以及為保證較高的裝箱效率，本文采用一種整體裝填策略，即每次裝填時針對當前空間，將同一類貨物組合成一個大的截面整齊的長方體對當前空間進行一次性裝填，如圖3所示。

75、本次未能裝入的同類貨物計算剩余數(shù)量，更新該類貨物數(shù)量后壓人貨物棧。因此，相對當前裝填空間對貨物的優(yōu)先級排序是一個動態(tài)的過程，針對不同的填充空間和不斷變化的貨物數(shù)量進行不斷的選取和排序。 </p><p>　　4.2 紹興飛馳優(yōu)化結(jié)果分析評價</p><p>　　4.2.1 算法應(yīng)用</p><p>　　結(jié)合紹興飛馳集裝箱配載數(shù)據(jù)，利用上述方法及其他方案進行數(shù)據(jù)對比測

76、試。</p><p>　　從紹興飛馳得到相關(guān)貨物數(shù)據(jù)，如表1。</p><p>　　表1紹興飛馳貨物相關(guān)數(shù)據(jù)表</p><p>　　將表1中的三種貨物分別放入40（11.8*2.3*2.6）尺柜中，不同放置方式所得配載量進行對比分析。</p><p>　　表2集裝箱配載對比數(shù)據(jù)表</p><p>　　由表2中，以第一種

77、貨物后鏈輪舉例說明，利用數(shù)學公式：H/(l,w,h)min,L/l,L/w,W/l,W/w。第一種方案13*28*6+13*53*2=3562，其中13=2.6/0.2，代表集裝箱高度除以貨物包裝的最小邊所得配載量；28=11.8/0.42及53=11.8/0.22，代表集裝箱長度分別除以貨物包裝剩余兩邊所得配載量；用公式2.3=0.22x+0.42y求解計算出集裝箱寬度配載數(shù)值，通過試錯，可以分別求出x、y值為（6、2），（10、0）

78、，……（4、3）……，在其中選擇最優(yōu)的配載量。因為W/l與W/w是一組不確定變量，所以會出現(xiàn)多種方案。方案1，方案2，···與第n種方案最終配載量進行對比。對于前兩種貨物來說，就表2所列方案集裝箱配載量對比，可以看出，3848>3562，3848,3640……；3718>3614，3718>3510……；第n種方案比較好，集裝箱容積利用最大，配載的貨物最多。而第3種貨物，第2種方案中的配載

79、量是最大的。</p><p>　　通過計算比較，可以看出，不同貨物有不同配載方案：第n種方案適用于后鏈輪1023號、前鏈輪1023號兩種貨物，但不適用于前鏈輪1025號貨物，并沒有適用于所有貨物的最優(yōu)解。</p><p>　　對于紹興飛馳進出口有限公司，后鏈輪1023號、前鏈輪1023號及前鏈輪1025號貨物，重心集中于貨物中心，且方向沒有要求，用該算法得出上面的最優(yōu)解。但對于重心特殊、方

80、向約束強的貨物，該算法較難得出集裝箱配載的最佳方案。啟發(fā)式算法還需要不斷摸索完善。</p><p>　　圖4為最優(yōu)所得的三維裝載示圖。 </p><p><b>　　圖4三維裝載示圖</b></p><p>　　4.2.2 結(jié)果分析及建議</p><p>　　通過配載的可視化實現(xiàn)，可以方便地對比分析各種配載方案，直觀評價

81、所生成的配載方案的現(xiàn)實可行性，并借此判斷配載方案的優(yōu)劣。同時，可以在多用戶拼箱的狀況下直觀反映不同用戶的貨物在箱內(nèi)的位置，也可以在多貨種集疏運的情形中反映不同貨種的裝箱狀況，還可以在多目的地配送的場合反映不同目的地貨物的在箱內(nèi)的配載位置。</p><p>　　需要指出的是，上述關(guān)于集裝箱的配載優(yōu)化完全適用于廂式貨車的配載.特別是在廂式貨車配載與配送聯(lián)合優(yōu)化的情形，可視化的實現(xiàn)對配載與配送聯(lián)合優(yōu)化提供實時的輔助決策

82、支持。因此，配載方案的可視化實現(xiàn)不僅為包括上述情形在內(nèi)的集裝箱與廂式貨車配載的研究提供了基礎(chǔ)，同時也在集裝箱與廂式貨車運輸?shù)钠渌矫嬷芯哂袕V闊的潛在應(yīng)用空間。</p><p>　　根據(jù)所得數(shù)據(jù)對比分析，紹興飛馳可以按照本文設(shè)計的方案進行集裝箱配載，這樣大大利用了集裝箱空間利用率，減少成本，促進自身經(jīng)濟效益。</p><p><b>　　結(jié) 論</b></p&g

83、t;<p>　　研究了復(fù)雜約束條件下的集裝箱配載優(yōu)化問題，這是在人工配載基礎(chǔ)上進行智能優(yōu)化，在考慮了放置方向、集裝箱空間限制等約束條件情況下，本文提出的數(shù)學公式及拼湊方法的集裝箱配載問題解決方案，這也是組合優(yōu)化的方法之一。采用三空間分割、空間合并等策略，實現(xiàn)了集裝箱空間利用率最大。應(yīng)用紹興飛馳相關(guān)數(shù)據(jù)驗證了該算法的可行性和有效性，能夠直接應(yīng)用于集裝箱的實際配載中實現(xiàn)了配載過程及配載方案的可視化，為實時配載決策奠定了基礎(chǔ)。&

84、lt;/p><p>　　進一步的研究包括適箱貨物中包含不規(guī)則形狀貨物(如錐形，圓形)、箱內(nèi)貨物到達不同目的地、以及中途取貨等情況下的集裝箱配載或廂式貨車配載優(yōu)化。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 李金龍，劉海英，宋作玲．集裝箱物流實務(wù)[M]．北京：清華大學出版社，2010．</p><p

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92、工作是在我的導師的悉心指導下完成的，程老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度和科學的工作方法給了我極大的幫助和影響。在此衷心感謝三年來程言清老師對我的關(guān)心和指導。在工作，在學習上和生活上都給予了我很大的關(guān)心和幫助，在此向程老師表示衷心的謝意。程老師對于我的科研工作和論文都提出了許多的寶貴意見，在此表示衷心的感謝。</p><p>　　在紹興飛馳工作及撰寫論文期間，楊經(jīng)理對我論文中的集裝箱倉庫配載的研究工作給予了熱情幫助，在此向他表達