用于优化箱区中集装箱的方法和系统的制作方法

专利名称：用于优化箱区中集装箱的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于优化箱区、特别是在集装箱港口的集装箱箱区中 的多个集装箱的位置的方法。本发明还涉及配置成用于进行所述优化的软 件和系统。
背景技术：
世界上所有贸易货物中的很大一部分都是通过集装箱船舶在海上运输 的。不断增长的国际贸易使得在M界范围内都更加需要集装箱码头从而 以更快的速度处理(输入/储存/输出)更多货物。需要增加集装箱码头的 吞吐能力常常意味着进行巨额投资。这样的投资可能涉及更大的箱区(如 果可能的话)和更多的起重机、其他运输车辆以及复杂且昂贵的计算机系 统。这#^的原因是能够服务于更多的输V输出活动以及因而发生的中间 储存而不会在任何一端引起更长时间的、高成本的延迟。对于许多小型至 中型码头来说，这样的投资可能太大而难以承受。码头中储存箱区的改进 计划和处理具有4艮大的潜能来增加码头的总吞吐量，原因是该部分常常是 整个联运运输系统中的瓶颈。一种优化箱区处理操作的系统可能使码头的吞吐量的增加得太少而不 能担负很大设施改进的高投资成本。另外，较大的码头当然也可以受益于 增加它们的吞吐量和效率的系统。传统解决方案是4吏用用于整个港口的物流系统来处理所有箱区和船的 装载/卸载。港口物流系统确定某个集装箱应当被储存到哪个箱区中，并将 该信息传递到起重机控制系统，该控制系统将集装箱插入到适当的箱区 中。特定集装箱的输出由港口物流系统下指令，并且信息被传递到起重机控制系统用于适当的箱区，然后特定集装箱#:从储存它的箱区中移出。在Ranstrom等人的已公布美国申请US2006/0182527中，已经公开了 一种在港口物流系统中的系统，该系统通过向起重机分配指令执行特定任 务，来控制各箱区内的集装箱的移动。9现有技术的系统的缺陷在于只有港口物流系统具有各箱区的全部情 况，并且每当港口物流系统检测到集装箱要移动到更有利位置时，可用于 移动各箱区内的集装箱的起重机执行所分配的指令。没有昂贵的港口物流 系统、只具有一个或几个集装箱箱区的小港口将不可能使用起重机的未用 能力来优化箱区内各集装箱的位置。另 一缺陷在于各起重机执行所分配的指令时是按所述指令被分配M 重机时的顺序执行的，这可能在下一个分配的指令可以,速之前引起较 大的起重机动作。因此，需要提供一种用于在没有港口物流系统的情况下优化箱区中各 集装箱的位置的改进系统。发明内容本发明的目的是提供一种方法，该方法提供在箱区中储存的集装箱的 优化过程，该过程减小了现有技术的系统的缺陷.在本发明中，我们提出了一种更^t的方法，在该方法中，箱区中的 起重机控制系统管理该箱区的集装箱储存优化。港口物流系统(如果有的 话)仍然确定某个集装箱应当储存在哪个箱区中并且与叫m^重机控制单 元的局部箱区优化系统通信。起重机控制单元具有三个主要任务。它应当优化-集装箱插入，即，为无论由陆路还是由海路运输的新集装箱找到最 佳放置，-集装箱移出，即，在最短的可能时间内将集装箱从箱区中移出，-集装箱重堆叠，即，在低起重机负荷期间将集装箱重新安置到更有 利的位置。起重机控制单元计算处理这些任务所需的集装箱移步，并且为了使其 高效，集装箱移步的队列被分配给各起重机。检查所述队列的内容，即， 集装箱移步的顺序，并且所述队列以减小执行任务所需时间的方式进行重 排。在所有这些任务中，优化考虑了许多方面，例如 -移出被移动集装箱的实际或估计时间，-集装箱最终将被运送到什么位置。特别是接下来集装箱是否将通过 陆路或海路运输，-集装箱的类型和尺寸。本发明的优点在于与现有技术的方案相比更好地使用了起重机能力。另 一优点在于即使没有港口物流系统也可以实现集装箱箱区的优化。本发明的又一优点在于起重机的运转速度可以被减小，以减小磨损和 能量消耗，原因是与现有技术的系统相比起重机控制单元具有更全面的信 息。从下面的详细描述中，本领域技术人员将清楚其他目的和优点。


图l示出了集装箱港口的总视图。图2示出了具有一个起重机的集装箱箱区，该图示出了根据本发明的插入、移出和重堆叠^Mt。图3a至3c示出了根据本发明的重堆叠^Mt。图4示出了具有两个起重机的集装箱箱区，该图示出了根据本发明的 插入、移出和重堆叠^l作。图5是根据本发明的插入、移出和重堆叠^Mt的过程的流程图。
具体实施方式
图1示出了设置有现有技术的港口物流系统PLS的港口 ll，所述港口 物流系统控制港口中集装箱箱区的所有移动。船2抵达以卸载或装载集装 箱l，并且集装箱被储存，在该实施方式中，储存在四个箱区10中。PLS 通过通信总线3控制对船进行卸载/装载的起重机，并且卸载的集装箱经由 运输轨道4从船送至由PLS选择的箱区。专用于箱区并且由PLS控制的 起重机5将卸载的集装箱移动到箱区内的合适位置。正要装载到船上的集 装箱由起重机5收集在一起并且移动到运输轨道4以运输到船2。 PLS向 各起重机发指令，并且这些指令布置在用于各起重机的队列中。当卡车6 在"陆路侧"7装载或卸载集装箱时这同样适用。图2示出了本发明的第一实施方式，该第一实施方式应用于堆叠在三维空间中的多个集装箱1的箱区20。提供单个起重机21用于如箭头24所 示在箱区内移动集装箱(重堆叠操作)，如箭头25所示将集装箱从输入位 置22插入箱区中(插入操作)，和如箭头26所示将将集装箱从箱区移出到 输出位置23 (移出,)。输入和输出位置设置在箱区20外部，分别位于 箱区"陆路侧"的专用空间27和箱区"海路侧"的专用空间28中。配置 成与港口物流系统(PLS)通信的起重机控制单元(CCU)通过给队列分 配集装箱移步来控制起重机的移动。PLS通知CCU集装箱应当储存在哪 个箱区中，并且CCU控制集装箱在箱区20内的处理、以及从输入位置22 和输出位置23位于其中的外部专用空间27和28进行的插入和移出操作。 CCU设置有内部存储器或CCU可访问的外部存储器29。关于集装箱标识 的信息、各集装箱的当前位置(CP)、距离移出的时间TUR、和期望输出 位置(OUT )被存储在存储器29中。通常在各外部专用空间27和28中 有几个可用的输出位置和输入位置。应当注意本发明可以实现用于整个箱区的分区30，如结合图3a至3c 描述的。箱区可以取决于起重机的数量和分配给各起重机的任务而被动态 地分成分区。这将从结合图4的描述中变得显而易见。图3a至3c示出了根据本发明的重堆叠操作。结合图2描述的箱区20 的分区30在该实施方式中包括布置在二乘四集装箱区域中的二十个集装 箱，在该区域中最大高度为四个集装箱。产生具有三十二个可用位置的三 维空间。单个起重机(未显示)按照由布置在队列中的所需集装箱移步所 限定的时间移动集装箱。队列包括用于执行^L据本发明的重堆叠的多个算 出的集装箱移步。重堆叠通常被执行以将分区内的集装箱放到与当前位置相比更有利的 位置。该任务是在没有新集装箱要插入分区30中、并且没有集装箱要从分 区30中移出时进行的。插入和移出操作优先于重堆叠^Mt，并且当CCU 从PLS接收到插入或移出集装箱的指令时优选地立即中断重堆叠的过程。结合图3a至3c描述重堆叠过程的主要操作。在起重机可以开始将集 装箱从它们的当前位置(CP)移动到新位置(NP)之前，CCU计算用于 存在于分区30内的各集装箱的值R。计算值R基于距离从箱区移出集 装箱的时间(TUR),和将集装箱从当前位置(CP)移动到选定外部输出 位置(OUT)的时间。可以在下面找到如何计算值R的更详细描述。各集装箱的计算值R是集装箱的当前位置与分区中所有其他集装箱相 比有多优化的度量。本发明的目的是减小分区内所有集装箱的计算值R的 总和，所以通常选择移动具有最高值R之一的集装箱。图3a示出了当选 择在当前位置CP1的集装箱"1"时的情况。识别可选位置(AP)并计算 各AP的相应值R新用于标识选定集装箱"1"的新位置NP1，该新位置 如虚线标示。可以在下面找到如何计算值R新以及如何从多个AP中选择 NP1的更详细描述。为了能够将集装箱"1"从其当前位置移走，需要将位于集装箱"1" 之上的集装箱"A"从其当前位置CPA重新安置到重置位置RPA，如图 3a中所示。识别可用重置位置(ARP)并且计算各ARP的相应R重置用 于标识集装箱"A"的重置位置RP1，该重置位置RP1如虚线标示。可以 在下面找到如何计算值R重置以及如何从多个ARP中选择RP1的更详细 描述。计算所需的集装箱移步，并且现在创建具有以下形式的集装箱移步队列任务 ID 移步2 'T， CP"NP!该队列被分配M重机(在该示例中只有一个起重机)，第 一任务被启 动，即，将集装箱A从其当前位置移动到选定重置位置。然后CCU选择 另一集装箱"2",优选地是具有第二最高值"R"的集装箱，其位于如图 3b中所示的CP2。识别并选择集装箱"2"的新位置NP2，如虚线标示。 为了能够将集装箱"2"从其当前位置移走，需要将位于集装箱"2"之上 的集装箱"B"从其当前位置CPB重新安置到重置位置RPB,如图3b中 所示。识别并选择集装箱"B"的重置位置RPB，如虚线标示。计算将集装箱"2"从其当前位置CP2移动到新位置NP2所需的集装 箱移步算出的集装箱"2"的移步 任务 m 赵1 "B，， CPB—RPB2 "2" CP2— NP2这些集装箱移步可以添加到起重机的队列任务的末尾，例如:起重机的队列 任务 迈 舰 魅23"A" CPA—RPA 移动中 "1" CP!—NPi "B" CPB—RPB4 "2" CP2—NP2该状态域指示起重机目前正忙于执行任务1。在一些情况下可能更高效的是在起重机完成它目前进行的任务之后重 排任务的顺序以利用起重机的实际位置.在该情况下可能更有利的是重排 集装箱"1"和"B"的集装箱移步。重排的目的是最小化、或至少减少执 行起重机队列中的任务所需的时间。这导致由CCUM重机分配集装箱 移步的改进队列。起重机的改进队列 任务 迈 赵 1 "A" CPA—RPA状态 移动中23"B,CPB—NPB CP-RP,4 "2" CP2—NP2当已经完成移动集装箱"A"的任务时，如图3b中所示的，起重# 决于CCU将哪个队列分配^重机来执行队列中的下一个任务，即，首先将集装箱"r移动到它的新位置，然后将集装箱"b"移动到它的重置 位置，或者首先将集装箱"b"移动到它的重置位置，然后将集装箱"r 移动到它的新位置。在起重机执行队列中的分配任务的同时，CCU继续选择要移动的集装 箱以"优化"分区30中集装箱的位置。选择将集装箱"3"从其当前位置 CP3移动到新位置NP3，并且选择将集装箱"4"从其当前位置CP4移动说明书第7/13页到新位置NP4，如图3c中的虚线所示。为了移动选定集装箱不需要移动 其他集装箱，但是需要移动集装箱"1"才能将集装箱"3"移动到它的新 位置NP3。直到集装箱"3"已经移动到它的新位置NP3，才能将集装箱 "4"移动到它的新位置NP4。作为示例，如下重排起重机队列中的任务 并且添加集装箱"3"和"4"的集装箱移步起重机的新队列任务][2移步状态注幹—"A"CPA—RPA完成(RPa現在是集装箱"A"的CPa)—"B"CPB—RPB完成(RPb現在是集装箱"B"的CPb)1CP!—NPi移动中2"3"CP3—RP33CP2—NP24"4"CP4—NP4完成的移步优选地从队列中除去，不过上面是包括的以阐明哪些移步已^L执行。图3c示出了在集装箱"1"的移动完成之后分区30中集装箱的 位置。CCU可访问的存储器包含各集装箱的当前位置，并且当移步完成时 (其由状态域中的"完成"指示)，被移动集装箱的当前位置在存储器中 被更新，如注释域中所示.重堆叠^Mt继续进行，直到存在于分区30内的所有集装箱的计算值R 的总和被最小化，或者直到重堆叠操作被插入操作或移出操作中断.在优选实施方式中，在选择另一集装箱之前，更新由于将选定集装箱 移动到新位置而受到影响的各集装箱的计算值R。在结合图3a至3c所示 的示例中，应该更新位于集装箱"A"重置位置RPA之下的集装箱的计算 值，以及位于集装箱"1"新位置NP1之下的集装箱的计算值。这些更新 值将由于在上面的附加集装箱而增加。然后当选^^要移动的下一个集装箱 时将考虑更新值。有可能下一个集装箱将是位于集装箱"1"新位置NP1的之下的集装箱，那么需要先移动该集装箱才能移动集装箱"r。当从多 个可选位置中选择集装箱"r的新位置NPi时，优选地要考虑这些Wt，如下面更详细描述的。集装箱参数，例如CPi、 TURi、 OUTi、类型、尺寸等，存储在存储 器中。各集装箱i的当前位置CPi在集装箱被移动时更新，但是如果起重 机设置有用于当集装箱在分区中移动时;^验集装箱ID的装置，那么所述 的CPi也可以定期地更新。这种装置可以包括条形码读取系统、无线电发 射机应答系统、图像识别系统等。集装箱的计算值R基于TUR和^ "移动时间"(TFM )， M TFM 基于当前位置和输出位置确定。当前位置和输出位置是存储在存储器中的 集装箱参数。计算TFM作为将选定集装箱从其当前位置移动到预期输出 位置的估计时间。在CP和OUT之间的中间位置的集装箱可能影响算出的 TFM。优选的是TFM还基于为了便于选定集装箱的移动而重置集装箱例 如结合图3a至3c所述的集装箱"A"和集装箱"B"的时间(TFR)。图4示出了由两个起重机41a和41b服务的箱区40的俯视图。不是箱 区40的一部分的区域42、 43设在箱区的每一侧，每个区域设置有输出位 置OUT和输入位置IN。包括微处理器nP和内部存储器44的起重机控制 单元CCU与起重机41a和41b通信。外部指挥中心EEC，例如港口物流系统，与CCU通信，以启动4吏用 可用输入位置之一将集装箱插入箱区40中的插入操作，或者启动将集装箱 从箱区40移出到可用输出位置之一的移出操作。结合图5描述了箱区40 的优化过程，其中该过程以启动优化时的步骤50开始。为了有效优化箱区 内的集装箱的位置，系统必需知道指示将各集装箱定位在箱区内某个位置 的合适性的参数。所以在步骤51中计算值R,该值反映将各集装箱从箱区 (或分区，如果未选"^整个箱区的话)内的位置移动到正确输出位置所花 的时间。如上所述，R基于距离将集装箱从箱区移出的时间(TUR)，和将集装 箱从当前位置(CP)移动到选定外部输出位置(OUT)的时间。当插入集 装箱时，TUR和期望OUT从PLS提供或计算。PLS也可以在后面的阶段 提供该信息(参见下文)。此外，TFM可以基于为了便于移动位于下面的集装箱而重新安置集装 箱的时间(TFR)。与位于集装箱堆最顶上的集装箱相比，位于两个集装箱 之下的集装箱的TFM将包括TFR。箱区内多数集装箱的TUR远高于16TFM,所以TUR将是优化过程的基本^。值R应当看作是与各集装箱相关的成本函数，其代表将该特定集装箱 从其当前位置运送到另 一位置所花的时间，该另 一位置是最可能将该集装 箱从箱区中移至的位置(优选地考虑必须首先移走堆叠在该集装箱上面的 其他集装箱)。然后引入权重以给予预计马上就要递送的集装箱以更高的 成本。值R存储在布置在CCU内的存储器44中，并且过程继续到步骤52, 在步骤52中CCU检查是否有来自PLS的将集装箱插入箱区40中或从箱 区移出集装箱的任何指令。如果有中断重堆叠过程的指令，那么过程继续 到步骤53，在步骤53中CCU确定中断过程的类型。下面描述与插AJMt 和移出操作相联系的步骤。如果^ PLS接收到指令，那么过程继续到步骤62以通过选择集装 箱执行重堆叠操作。优选地选择具有最高值R(或成本函数)的集装箱。 然后在箱区内识别选定集装箱的可选位置(AP)，如结合图3a至3c所述 的，并且与在步骤51中计算值R—样来计算各AP的新值R新。基于下 列^从AP中选择选定集装箱的新位置该选定集装箱的CP的计算值 R，其AP的计算新值R新，和基于将集装箱从CP移动到各AP的时间的 传送成本(TC )。 TC优选地还基于为了便于将选定集装箱移动到NP而重 新安置集装箱的时间。在另一个实施方式中，基于减小、优选是最小化选定集装箱的成本C 来选择NP:C-R新(APn)-R(CP)+K^TCn，其中n^l到N (1) -R(CP)是在当前位置的计算值， -R新(APn)是第n个可选位置的计算新值 -Id是常数，优选小于l (Kfl)-TCn是将所述选定集装箱从当前位置移动到第n个可选位置的计算 出的传送成本，并且-N是可用可选位置的数量。在可选实施方式中，选定集装箱是当选定集装箱已经移动到NP时将 减小所有集装箱的值R的总和的集装箱。在该情况下，需要计算箱区中所有集装箱的各可选位置的新值R新，才可以选择集装箱。如上所述执行寻 找箱区中各集装箱的NP的计算。当已经确定新位置(NP)时，过程继续到步骤63，在该步骤63中， 计算必需的移步，以能够将选定集装箱从CP移动到NP。这些移步可以包 括重新安置堆叠在选定集装箱上面的集装箱，等等。为了给需要重新安置 的集装箱选#^合适的重置位置(RP )，必须计算每个可用重置位置(ARP ) 的值、成本函数、R重置，如上所述。R重置的计算基于与在步骤51中所 有集装箱的R的计算相同的M，并且在下面更详细地描述了 RP的选择。当已经在步骤63中算出移步时，在步骤64中CCU创建用于^^起重 机41a、 41b执行任务的队列。如果在队列中有待执行的任务，那么在创 建队列时就可能要考虑这些，如上面结合闺3a至3c所述的。也有可能重 排起重机的队列之间的任务，从而进一步减小执行任务所需的时间。在步骤65中起重机执行分配给各队列的下一个任务，并且过程继续到 步骤66，在该步骤66中包含成本函数R的数据库被更新。算出的集装箱 移步将影响箱区中一些集装箱的计算值R。这些值优选地在过程继续到步 骤67之前被更新。然而，如果在步骤67中决定应该选择另一个集装箱， 那么有可能省略步骤66以有利于包括步骤51。如果应当选择另一个集装 箱，那么过程通过箭头69返回到步骤52 (除非步骤66被省略，这时过程 返回到步骤51)。如果不应当选择其他集装箱，则过程在步骤68中结束。插入搡作当从PLS接收到启动将新集装箱45插入箱区40中的指令时将出现中 断。从PLS发送的指令包括-集装箱ID，-输入位置(海路侧/陆路侧)IN。此外，可以包括关于"距离移出的时间"TUR和期望输出位置的信息 以便将集装箱插入箱区中.这些集装箱参数不是执行插入^Ht所必需的， 但是知道TUR和OUT将改进箱区的未来重堆叠操作，原因是在插入操作 期间新集装箱45可能位于更有利的位置。如果要插入的集装箱的TUR对 于系统来说是未知的，那么优选地使用位于箱区40内的集装箱的存储TUR 来估计TUR，并且估计值被存储在存储器44中。估计值被计算出来作为箱区40内集装箱的存储TUR的平均值。如果未提供用以插入集装箱的 OUT,那么优选地将OUT选择为箱区40的中心位置。PLS自然可以在指 定集装箱从箱区40中移出之前的任何时间更新它的TUR和OUT。插入位置由CCU基于箱区中各可用插入位置(AIP)的计算值R插入 和计算传送成本(TC)进行选择。R插入基于与值R相同的参数，参见 上面，区别在于TFM被选择为将集装箱从各AIP移动到OUT所需的时 间。TC基于将新集装箱从外部输入位置(IN)移动到各AIP所需的时间.还可以基于由于在各AIP插入集装箱而受到影响的各集装箱的更新计 算值R、并且为了最小化更新的计算值R和选定IP的插入值R插入的总 和，来选择新集装箱的插入位置(IP)。在可选实施方式中，基于减小(优选最小化)被插入集装箱的成本C 插入来选择插入位置(IP):C插入-R插入(AIPr)十K3*TCr ，其中r=l到R ( 2 )其中-R插八(AIPJ是在第r个可用插入位置的计算插入值， -K3是常数，优选大于l(K一l)-TCr是用于将额外的集装箱从当前位置移动到第r个可用插入位置 的计算传送成本，并且-R是可用插入位置的数量。这可以参考图4进行解释。CCU从PLS接收到插入来自在"海路侧" 的外部输入位置IN的集装箱45的指令，重堆叠操作被中断。各起重机均 具有JNMt的任务队列，如结合图3a至3c所述。系统优选地配置成让插 入操作优先，并且在"海路侧"操作的起重机41a中的任务将仅在CCU 已经选择IP之后才被执行。分配M重机41b的队列不受插入^Mt影响， 并且可以考虑将箱区分成动态分区46a和46b每个起重机服务于箱区40 的一个分区，所述分区可以是重叠的。如上所述选择插入位置，并且重排分配^重机41a的队列中的任务 以包括尽可能快地将新集装箱插入到IP所要求的移步。当重排起重机41a 的队列中的任务时，需要考虑分配M重机41b的任务，以避免不必要的 延迟和起重机间碰撞的危险。19由插入集装箱的指令启动的过程结合图5描述，并且该过程包括 陽步骤54,选择插入位置(IP)，-步骤55，计算为了便于移动集装箱以将其从外部输入位置(IN )插 入到所述箱区的分区内的插入位置(IP)所需的多个集装箱移步，-步骤56，将所需的多个集装箱移步引入各起重机的队列中，和-步骤57，通过控制所述至少一个起重机来执行如在队列中排列的集 装箱移步。在步骤56中，优选地按优先顺序排列将集装箱插入到箱区中所需的移 步。在过程继续到步骤66之前，优选地进行在步骤57中执行的集装箱移 步直到集装箱已经被插入到箱区40中，并且，箱区内每个受影响的集装箱 的值R都被更新并且存储在存储器44中。移出操作当从PLS接收到启动箱区40内的集装箱47的移出^Mt指令时也将出 现中断。从PLS发送的指令包括集装箱ID，-输出位置(海路侧/陆路侧)OUT。不需要其他信息CCU就能够计算将选定集装箱从箱区移出到正确输 出位置OUT所必需的移步。应当注意，先前存储的期望输出位置可能不 同于包含在要移出集装箱的指令中的输出位置。如果选定集装箱位于箱区 内另一个集装箱之下，那么需要将该集装箱移到重置位置。该过程类似于 在重堆叠操作期间在箱区内移动集装箱所需的过程，如结合图3a至3c所 述的。重置位置(RP)的选择将影响中断操作一结束就将开始的未来的重 堆叠操作。可以在下面找到如何选择合适RP的更详细描述。由移出集装箱的指令启动的过程结合图5描述，并且该过程包括步骤 53之后的步骤-步骤58，确定将从箱区移出的集装箱的当前位置(CP)，-步骤59，计算为了便于待移出的集装箱的移动所需的多个集装箱移 步，优选地包括将布置在待移出集装箱之上的任何集装箱重新安置 到各自的重置位置(RP)，以及将待移出的集装箱移动到选定外部输出位置(OUT),-步骤60，将所需的多个集装箱移步引入一个或两个(必要时)起重 机的队列中，和-步骤61，通过控制各起重机来执行如在队列中排列的集装箱移步。在步骤60中，优选地按优先顺序排列将集装箱从箱区移出所需的移 步，并且在步骤59中对需要重置的各集装箱的RP的选《^基于可用重置位 置(ARP)的计算重置值(R重置)，如上面更详细所述的。在过程继续 到步骤66之前，优选地进行在步骤61中执行的集装箱移步直到集装箱已 经从箱区40中移出，并且箱区内每个受影响的集装箱的值R被更新并存 储在存储器44中。在可选实施方式中，重置位置(RP)基于减小、优选最小化各个额外 的集装箱的成本C重置C重置=议M(ARPra)-R(CP)+ K2*TCm，其中m=l到M ( 3 )其中-R(CP)是在当前位置的计算值，隱R重置(ARP加)是在第m个可用重置位置的计算重置值-K2是常数，优选大于l (K2>1)-TCm是将额外集装箱从当前位置移动到第m个可用重置位置的计 算传送成本，并且-M是可用重置位置的数量。优化的目的是减小存在于各箱区或箱区的分区内的所有集装箱的计算 值R(成本函数)的总和。所描述的过程优选地实现为计算机程序，所述 程序配置成当在计算机上执行时将进行箱区或分区中的多个集装箱的位 置的优化。优选地用所述计算M序对计算机可读介质进行编码。本发明还涉及一种用于优化箱区(或箱区的分区)中的多个集装箱的 位置的系统。所述系统适于控制配置成移动所述箱区(或分区)内的所述 集装箱的至少一个起重机21、 41a、 41b，并且还设置有配置成用于执行优 化过程的起重机控制单元CCU。
权利要求
1.一种用于优化箱区(20)中的多个集装箱的位置的方法，其中，至少一个起重机(21)配置成用于移动所述集装箱，其特征在于为所述箱区(20，30)提供起重机控制单元(CCU)，在所述方法中执行以下步骤A识别将从所述箱区的分区(30)内的当前位置(Cp)移动到分区(30)内的新位置(NP)的选定集装箱(i)，B计算为了便于步骤A中的选定集装箱的移动所需的多个集装箱移步，C将所需的多个集装箱移步安排在各起重机(21)的队列中，和D通过控制所述至少一个起重机(21)来执行如队列中排列的集装箱移步。
2. 根据权利要求l所述的方法，其中所述方法还包括 E对于分区内的另一选定集装箱重复步骤A至E。
3. 根据权利要求2所述的方法，其中，步骤C还包括重新排列队列中 的集装箱移步，以减少执行各起重机(21)的队列中的集装箱移步所需的 时间。
4. 根据权利要求3所述的方法，其中，步骤C的目的是最小化执行各 起重机(21)的队列中的集装箱移步所需的时间。
5. 根据权利要求3到4中任一项所述的方法，其中，所述分区由连接 到起重机控制单元(CCU)的两个起重机服务，并且步骤C还包括重新排 列起重机的队列之间的集装箱移步。
6. 根据权利要求1到5中任一项所述的方法，其中，所述方法包括选 择分区(30)以构成整个箱区。
7.根据权利要求1到6中任一项所述的方法，其中，如下执行步骤A中的识别a) 确定所述箱区的分区内的各集装箱的当前位置(CP),b) 基于下列各项计算所述分区中各集装箱的值(R):-距离将集装箱从箱区移出的时间(TUR),和-将集装箱从当前位置(Cp)移动到选定外部输出位置(OUT) 所需的时间(TFM)，c) 为选定集装箱识别分区内的多个可选位置(AP)，d) 基于与步骤b)中的计算值(R)相同的^计算选定集装箱的各可 选位置(AP)的新值(R新)，以及e) 基于下列各项从所述多个可选位置(AP)中选择集装箱的新位置 (NP):-集装箱的当前位置(Cp)的计算值(R)，-集装箱的可选位置(AP)的计算新值(R新)，和-基于将所述集装箱从当前位置(Cp)移动到各可选位置(AP) 所需的时间的计算传送成本(TC )。
8. 根据权利要求7所述的方法，其中所述方法还包括f) 更新由于将选定集装箱移动到新位置(NP)而受到影响的各集装 箱的计算值(R)。
9. 根据权利要求7或8任一项所述的方法，其中，步骤e)中的传送成 本(TC)还基于为了^t于将选定集装箱移动到新位置(NP)而重置集装 箱的时间.
10.根据权利要求7到9中任一项所述的方法，其中，步骤e)中新位 置(NP)的选择基于减小选定集装箱的成本C:C-R新(APn)-R(CP)+K^TCn，其中n4到N-R(CP)是在当前位置的计算值，-R新(APJ是在第n个可选位置的计算新值，-K4是常数，优选小于l(Kfl)隱TCn是将所^定集装箱从当前位置移动到笫n个可选位置的计算 传送成本，并且-N是可用的可选位置的数量。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，步骤e)中的选^基于最小 化选定集装箱的成本C。
12. 根据权利要求7到11中任一项所述的方法，其中，步骤c)还包括 在步骤c)中识别多个可选位置之前基于计算值(R)选择集装箱。
13. 根据权利要求12所述的方法，其中，在步骤c)中选择具有最高值 (R)的集装箱。
14. 根据权利要求7到13中任一项所述的方法，其中，移动所需的所 述时间(TFM )还基于为了便于步骤b)和步骤d)中的选定集装箱的移动而 重置集装箱的时间(TFR)。
15. 根据权利要求7到14中任一项所述的方法，其中，所述方法还包 括重置选定集装箱之外的额外集装箱以^更于到新位置(NP)的移动，各额 外集装箱被重新布置到重置位置(RP )。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，各额外集装箱的重置位置 (RP)的选择基于与步骤e)中可用重置位置(ARP)的新位置的选择相同 的M，并且各可用重置位置(ARP)的计算重置值(R )基于与步骤 b)中各可用重置位置(ARP)的计算值(R)相同的M。
17.根据权利要求7到16中任一项所述的方法，其中，距离各集装箱 移出的时间(TUR )在各集装箱ii/v箱区时被传M重W^制单元(CCU), 或者，如杲在集装箱进入箱区时要插入集装箱的距离移出的时间是未知 的，就使用存储的集装箱的距离移出的时间(TUR)来估计距离移出的时 间(TUR)。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，距离移出的时间(TUR)的 所述估计值&重机控制单元(CCU)可访问的、所存储的箱区内集装箱 的多巨离移出的时间的平均值。
19.根据权利要求7到18中任一项所述的方法，其中，步骤a)包括从 所述起重机控制单元(CCU)可访问的存储器(DB)中检索各集装箱的 当前位置(CP)，所述存储器(DB)还包括在当前位置(CP)的各集装 箱的最新计算值(R)。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述方法还包括通过检索集 装箱的标识而在每次移动集装箱时确认并更新存储器(DB )中各集装箱的 当前位置(CP)。
21.根据权利要求1到20中任一项所述的方法，其中，当从外部指挥 中心(PLS)接收到将集装箱从箱区移出到选定外部输出位置(OUT)的 指令时中断优化，并且在过程从步骤A重新开始之前由起重机控制单元 (CCU)执行以下步骤F确定将要从箱区中移出的集装箱的当前位置(CP),G计算为了便于在步骤F中选定的集装箱的移动所需的多个集装箱 移步，H将所需的多个集装箱移步引入到各起重机的队列中，和I通过控制所述至少一个起重机来执行如队列中排列的集装箱移步。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，将集装箱从箱区移出所需的 移步在队列中被确定优先次序。
23.根据权利要求21或22所述的方法，其中，步骤G中的计算基于g淋布置在要移出的集装箱之上的任何集装箱重新安置到各自的重置 位置(RP)，和h)将要移出的集装箱移动到选定外部输出位置(OUT)。
24.根据权利要求23所述的方法，其中，步骤h)中各额外集装箱的重 置位置(RP)的选择基于与步骤e)中所有可用重置位置(ARP)的新位置 的选择相同的参数，并且，各可用重置位置(ARP)的计算重置值(R重置) 基于与步骤b)中各可用重置位置(ARP)的计算值(R)相同的W:。
25.根据权利要求24所述的方法，其中，步骤h)中重置位置(RP) 的选择基于减小各额外集装箱的成本C:C=R (ARPm)-R(CP)+K2*TCm,其中m=l到M-R(CP)是在当前位置的计算值，-R重置(ARPm)是在第m个可用重置位置的计算重置值， -K2是常数，优选大于l (K2>1)-TCm是将额外集装箱从当前位置移动到第m个可用重置位置的计 算传送成本，并且-M是可用重置位置的数量。
26.根据权利要求1到25中任一项所述的方法，其中，当从外部指挥 中心(PLS)接收到将集装箱从外部输入位置(IN)插入到箱区中的指令 时中断优化，并且在过程从步骤A重新开始之前执行以下步骤j计算为了便于将从外部输入位置(IN)插入到所述箱区分区内插入 位置(IP)的集装箱的移动所需的多个集装箱移步，K将所需的多个集装箱移步引入到各起重机的队列中，和L通过控制所述至少一个起重机来执行如在队列中排列的集装箱移 步。
27. 根据权利要求26所述的方法，其中，从箱区插入集装箱所需的移 步在队列中被确定优先次序。
28. 根据权利要求26或27所述的方法，其中，步骤J中集装箱的插 入位置(IP)的选择基于-可用插入位置(AIP)，-各可用插入位置(AIP)的值(R插人)，值(R插人)基于与步骤b) 中各可用插入位置(AIP)的计算值(R)相同的^故，和-基于将所述集装箱从外部输入位置(IN)移动到各可用插入位置 (AIP)所需时间的计算传送成本(TC)。
29. 根据权利要求28所述的方法，其中，步骤J中集装箱的插入位置 (IP)的选择基于-由于在各可用插入位置(AIP)插入集装箱而受到影响的各集装箱 的更新计算值(R)，和-最小化更新计算值(R)与选定插入位置(IP)的插入值(R插入) 的总和的目的。
30. 根据权利要求29所述的方法，其中，步骤J)中插入位置(IP)的 选择还基于减小被插入集装箱的成本C插八C插入=11插入(AIPr)十K3*TCr，其中r=l到R國R插入(AIPr)是在第r个可用插入位置的计算插入值，-K3是常数，优选大于l (K3>1)-TCr是将额外集装箱从当前位置移动到第r个可用插入位置的计算传送成本，并且-R是可用插入位置的数量。
31.根据权利要求1到30中任一项所述的方法，其中，优化的目的是 减小存在于分区内的所有集装箱的计算值(R)的总和。
32. —种计算机程序，其配置成当在计算机上执行时根据权利要求1 到31中任一项执行箱区或箱区的分区中的多个集装箱的位置的优化。
33. —种用根据权利要求32所述的计算机程序编码的计算机可读介质。
34. —种用于优化箱区中多个集装箱的位置的系统，所述系统适于控 制配置成移动所述箱区内的所述集装箱的至少一个起重机(21、 41a、 41b ), 其特征在于，所述系统包括配置成执行根据权利要求1到31中任一项所述 的方法的起重机控制单元(CCU)。
全文摘要
本发明涉及一种用于优化箱区(20)中多个集装箱的位置的方法，其中，至少一个起重机(21)配置成移动所述集装箱。提供起重机控制单元(CCU)，在其中执行以下步骤识别将从所述箱区(20)的分区(30)内的当前位置CP移动到分区(30)内的新位置NP的选定集装箱；计算为了便于前一步骤中选定集装箱的移动所需的多个集装箱移步；将所需的多个集装箱移步布置在各起重机(21)的队列中；以及通过控制所述至少一个起重机(21)来执行如队列中排列的集装箱移步。本发明还涉及一种计算机程序，一种用所述计算机程序编码的计算机可读介质，和一种用于优化箱区中多个集装箱的位置的系统。
文档编号G06Q10/00GK101329579SQ20081012694
公开日2008年12月24日 申请日期2008年6月18日 优先权日2007年6月19日
发明者克拉斯·海登贝克, 埃里克·林德伯格, 斯特凡·伊斯拉埃尔松, 比约恩·亨里克松, 阿尔夫·伊萨克松 申请人:Abb研究有限公司