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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:高傳凱
研究生(外文):Chwan-Kai Kao
論文名稱:貨櫃儲存場堆積策略模擬與儲位指派模式構建
論文名稱(外文):Container box stacking strategies simulation and slot assignment modeling in container yards
指導教授:藍武王藍武王引用關係
指導教授(外文):Lawrence W. Lan
學位類別:博士
校院名稱:國立交通大學
系所名稱:交通運輸研究所
學門:運輸服務學門
學類:運輸管理學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:90
中文關鍵詞:貨櫃儲位指派貨櫃儲存場堆積策略整數規劃
外文關鍵詞:container slot assignmentcontainer yardstacking strategyinteger programming
相關次數:
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摘要
貨櫃儲位指派係貨櫃進存前預先將貨櫃指定存放於特定儲位,為貨櫃進存前的先期計劃。由於貨櫃進存量及貨櫃屬性未能於事前精確預知,因此目前多由人工依經驗法則進行指派工作。此種指派方式之結果並不能保證能對儲區作最有效之運用,亦造成貨櫃存取時不必要的翻櫃作業,導致作業成本上昇。
本研究首先對貨櫃堆積策略進行探討,將作業時間區分為機具移動時間、存取貨櫃時間及翻櫃時間三部分,以平均每櫃作業時間最短為目標,針對跨載機、貨櫃堆積機及高架換載機等三種不同機具作業,依貨櫃屬性取得與否,區分為「進存時未知提領日期」及「進存時已知提領日期」兩大類,分別比較堆積策略之優勢順位。研究結果發現,不同的作業機具,其堆積策略各異,而機具移動時間對堆積策略之影響極微,翻櫃時間成為決定各堆積策略優勢順位之關鍵因素。
針對單儲區與雙儲區兩種儲區規劃及順序堆置與隨機堆置兩種法則,進行儲位指派模擬及參數變化之敏感度分析,發現儲位選擇自由度較高之單儲區規劃與隨機堆置法則,可得到較佳之指派結果。經分析貨櫃儲位指派問題特性可知,當以最小翻櫃次數為目標構建貨櫃儲位指派整數規劃模式時,由於翻櫃動作係產生在同一疊貨櫃上下層貨櫃之間,因此可將行與列之差異忽略,而降低儲位指派問題的維度。本研究所構建之貨櫃儲位指派模式可以LINGO軟體求解小規模之簡例,驗證本研究所構建之貨櫃儲位指派模式之有效性。
Abstract
Container slot assignment is to allocate container boxes to certain slots in advance. It is a preplanning procedure for container stowage. Because the information of all of container attributes are not precisely known in advance, the operators of container yards normally assign the boxes into slots by experience. This often causes inefficient usage of slot capacities with unproductive moves of containers, which represents an increase in operation cost.
This study develops six container stacking strategies and compares their moving efficiency. The attributes of containers are divided into two categories--attributes that are known and unknown in advance. The moves of containers utilize such equipment as straddle carrier, forklift, and transtainer. The operation time is composed of equipment moving, loading/unloading, and restowage time. By comparing the average operation times of various stacking strategies, we find that equipment moving time has little effect on strategies rankings, while restowage time dominates. In addition, this study also compares the numbers of unproductive moves in single and twin areas under ordered- and random-stacking strategies. It is found that single area random-stacking strategy is more efficient than twin areas ordered-stacking. This implies that a decrease of the freedom of container slots selection will lead to less efficiency of slot assignment.
Since shifting moves occur only at the same row and column in different layers, the interrelationship between row and column of container slot assignment can be ignored; therefore, this study formulates the container slot assignment problem as an integer programming model to minimize the number of unproductive moves. The model can be easily solved by LINGO package and the solutions have been validated with some simplified examples.
目 錄
致謝
中文摘要 I
英文摘要 II
目錄 III
圖目錄 VI
表目錄 VIII
第一章 緒論
1.1 研究動機與目的 1
1.2 研究範圍與限制 2
1.2.1 研究範圍 2
1.2.2 研究限制 3
1. 3 研究架構與方法 3
1.4 研究內容與流程 4
1.4.1 研究內容 4
1.4.2 研究流程 4
第二章 文獻回顧
2.1 貨櫃儲存場相關研究 7
2.1.1 貨櫃堆積場作業效率 8
2.1.2 場地規劃與作業策略 10
2.1.3 作業機具路線規劃 12
2.1.4 儲位指派 13
2.2 其他相關研究 14
2.2.1 貨櫃輪積載計畫 15
2.2.2 自動化倉儲貨物儲位指派 16
2.2.3排艙、自動化倉儲作業與本研究之關聯性 17
2.3 文獻綜合評析 18
第三章 貨櫃儲位指派作業與堆積策略探討
3.1 貨櫃集散站設施配置與作業流程 20
3.1.1 貨櫃集散站基本設施 20
3.1.2 貨櫃集散站作業流程 21
3.2 貨櫃儲位指派 23
3.2.1 貨櫃儲位指派的意義 23
3.2.2 貨櫃儲位指派法則 23
3.2.3 貨櫃儲位指派所遭遇之問題 26
3.2.4 改善儲位指派問題的可行方式 27
3.3 每一疊貨櫃產生翻櫃之機率推導 28
3.4 貨櫃堆積策略探討 31
3.4.1 不同作業機具貨櫃堆積方式及作業時間分析 31
3.4.2 作業策略構建 37
3.4.3 簡例測試 38
第四章 貨櫃儲位指派之模擬分析
4.1 單儲區儲位指派 49
4.1.1 簡例測試 49
4.1.2 順序堆置模擬結果 51
4.1.3 隨機堆置模擬結果 53
4.2 雙儲區之儲位指派 60
4.2.1 順序堆置模擬結果 61
4.2.2 隨機堆置模擬結果 64
第五章 貨櫃儲位指派模式構建與求解
5.1 問題特性分析 67
5.2 模式構建 70
5.3 模式求解 73
5.3.1 簡例一(15只貨櫃) 72
5.3.2 簡例二(30只貨櫃)及敏感度分析 77
5.4 討論 81
第六章 結論與建議
6.1 結論 83
6.2 建議 85
參考文獻 87
作者簡歷 91
圖目錄
圖1.1 研究架構 4
圖1.2 研究流程 6
圖3.1 貨櫃集散站貨櫃流向示意圖 23
圖3.2 貨櫃分群組所考量因素階層圖 26
圖3.3 各貨櫃提領機率相同下雙層貨櫃堆疊機率示意圖 28
圖3.4 各貨櫃提領機率相同下三層貨櫃堆疊機率示意圖 29
圖3.5 各貨櫃提領機率不同下雙層貨櫃堆疊機率示意圖 30
圖3.6 各貨櫃提領機率不同下三層貨櫃堆疊機率示意圖 30
圖3.7 貨櫃儲位示意圖 32
圖3.8 跨載機作業方式示意圖 34
圖3.9 貨櫃堆積機作業方式示意圖 35
圖3.10 高架換載機作業方式示意圖 36
圖3.11 跨載機作業翻櫃單位時間變化時各種堆積策略優勢順位變化情形 41
圖3.12 翻櫃單位時間變化時高架換載機各種堆積策略優勢順位變化情形 44
圖3.13 資訊不完全下翻櫃單位時間變化時堆積機各種堆積策略優勢順位變化情形 47
圖4.1 順序堆置的儲位選擇流程 51
圖4.2 隨機堆置的儲位選擇流程 55
圖4.3 完全已知貨櫃提領順序情形下不同儲位選擇次數上限及完全未知提領順序翻櫃數分佈累計圖 57
圖4.4 80%的貨櫃提領順序已知情形下不同儲位選擇次數上限翻櫃數分佈累計圖 57
圖4.5 50%的貨櫃提領順序已知情形下不同儲位選擇次數上限翻櫃數分佈累計圖 58
圖4.6 30%的貨櫃提領順序已知情形下不同儲位選擇次數上限翻櫃數分佈累計圖 58
圖4.7 已知不同百分比的貨櫃提領順序及不同選擇儲位次數之CPU時間比較圖 59
圖4.8 已知不同百分比的貨櫃提領順序及不同選擇儲位次數之最少翻櫃次數比較圖 59
圖4.9 已知不同百分比的貨櫃提領順序及不同選擇儲位次數之最大翻櫃次數比較圖 59
圖4.10 已知不同百分比的貨櫃提領順序及不同選擇儲位次數之平均翻櫃次數比較圖 60
圖4.11 雙儲區順序堆置儲位指派翻櫃次數模擬結果 63
圖4.12 最佳儲位分配比率與預知貨櫃離開時間比率比較圖 64
圖4.13 雙儲區隨機堆置最少翻櫃次數與儲位選擇次數上限變化圖 66
圖5.1 貨櫃儲位指派時空網路示意圖 69
圖5.2 貨櫃儲位指派問題之特性 70
圖5.3 簡例一最佳指派結果示意圖 76
圖5.4 簡例二A 三層堆疊,四個底層儲位最佳指派結果示意圖 79
圖5.5 簡例二B 三層堆疊,五個底層儲位最佳指派結果示意圖 79
圖5.6 簡例二C 三層堆疊,六個底層儲位最佳指派結果示意圖 79
圖5.7 簡例二D 二層堆疊,五個底層儲位最佳指派結果示意圖 80
圖5.8 簡例二E 二層堆疊,六個底層儲位最佳指派結果示意圖 80
表目錄
表2.1 貨櫃儲位指派相關研究最佳化目標比較表 19
表3.1 不考慮貨櫃之到達順序及提領順序時跨載機作業各堆積策略所需時間比較表 39
表3.2 到達順位與離開順位分配次數統計表 40
表3.3 考慮貨櫃之到達順序及提領順序時跨載機作業各堆積策略所需時間比較表 41
表3.4 跨載機作業各種堆積策略之優勢順位隨to變化情形 42
表3.5 不考慮貨櫃之到達順序及提領順序時高架換載機各堆積策略所需時間比較表 43
表3.6 考慮貨櫃之到達順序及提領順序時高架換載機各堆積策略所需時間比較表 44
表3.7 高架換載機各種堆積策略之優勢順位隨to變化情形彙整表 44
表3.8 不考慮貨櫃之到達順序及提領順序時貨櫃堆積機各堆積策略所需時間比較表 45
表3.9 考慮貨櫃之到達順序及提領順序時貨櫃堆積機各堆積策略所需時間比較表 46
表3.10 貨櫃堆積機各種堆積策略之優勢順位隨to變化情形彙整表 47
表3.11 不同作業機具各種堆積策略優勢順位 48
表4.1 模擬簡例所使用之貨櫃到離順序 50
表4.2 單儲區順序堆置最小翻櫃次數模擬結果 53
表4.3 單儲區隨機堆置CPU時間及翻櫃次數模擬結果(模擬50次)56
表4.4 雙儲區順序堆置情況下之最小翻櫃次數模擬結果 61
表4.5 雙儲區隨機堆置情況下之模擬結果(模擬50次) 65
表5.1 貨櫃到達、離開事件之順序 69
表5.2 簡例一待指派貨櫃之到達、離開順序 74
表5.3 簡例一之常數變數 75
表5.4 簡例一求解結果 76
表5.5 簡例二待指派貨櫃之到達、離開順序 77
表5.6 簡例二之常數變數 78
表5.7 簡例二敏感度分析最佳指派翻櫃次數比較 80
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