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研究生:鄭景怡
研究生(外文):Jiing-Yi Jeng
論文名稱:貨櫃裝卸作業與岸肩載運機具指派之研究
論文名稱(外文):An analysis of dispatching transport vehicles in container loading and discharging operation
指導教授:盧華安盧華安引用關係
指導教授(外文):Hua-An Lu
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣海洋大學
系所名稱:航運管理學系
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:2004
畢業學年度:92
語文別:中文
論文頁數:102
中文關鍵詞:貨櫃堆積場橋式起重機極小極大化非線性整數規劃模式啟發式演算法
外文關鍵詞:container yardquay cranemin-maxnonlinear integer programming modelheuristic algorithm
相關次數:
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隨著國際物流之蓬勃發展,貨櫃運輸的重要性也與日俱增。港埠不僅是海上運輸服務的大門,其整體的營運績效亦影響航商之航線規劃。對定期航商而言,港埠經營績效之良窳,乃以貨櫃碼頭裝卸作業效率作為衡量的指標,而其又與碼頭後線支援有極為密切之關連。本研究以專用貨櫃碼頭之營運型態為對象,探討碼頭岸肩與貨櫃堆積場間,載運貨櫃車輛之派遣規劃。此一課題可分解為兩個子題,即每個櫃次存放與提領儲區位置之指派,以及櫃次任務裝載拖車之車輛指派。前者為策略層面的區位指派原則應用,後者則需考量作業層次上拖車載運之特性。本研究在各櫃次之橋式起重機與貨櫃堆積場作業時間已知的前提下,建構一極小極大化之非線性整數規劃模式,並發展符合實務作業之啟發式演算法進行求解。在演算法則中,配合拖車任務指派與運程時間之推算,處理橋式起重機與拖車等候之相對關係;並利用貨櫃堆積場實務作業時間之間距,以隨機處理拖車在此所需花費之時間。模式與演算法則之目標,都在減少岸邊進行貨櫃裝卸作業之總工作時間,但演算法則中另外賦予車次完成所有載運任務時間儘可能平均化之指派原則。
有關儲區存放或提領位置的指派策略,本研究利用「由近至遠」、「由遠至近」、「一遠一近」、「隨機選取」四種距離原則做為藍本,另配合目前實務之裝卸作業型態,即全卸全裝、依艙位序進行裝卸與同時裝卸,進行不同拖車數之指派分析。實證案例乃是藉由國內某大貨櫃裝卸公司所提供之各船次裝卸資料,其結果顯示在毫不考慮載具於儲區間連結的狀況,且排除進口卸櫃多為空櫃而必須存放至遠端儲區的情形,「由近至遠」通常為最佳的儲區指派原則。而將所有櫃次合理地予以同時裝卸型態的順序調整,並使載具指派任務能巧妙地銜接後,確能有效減少車次空車的路程,達到縮短時間、作業效率提升的成效。至於演算法運用於實例之解算績效亦極為良好。故本研究所提之研究方法,除可提供貨櫃裝卸公司預先之拖車指派規劃與完工時間的估算,就長期規劃課題而言,更可作為機具數量與部署決策之參考。
Marine container transportation has become more important as the booming development of international logistics. Sea port is the gate of shipping services as well as its operational performance also affects carrier’s port selection for route planning. Among all assessing criteria, operational performance of container terminals, which has close relationship with the whole transferring processes of container movement on terminals, is just the critical assessment of the liner company. In this research we focus on the field of private container terminal to address the dispatching problem of truck trailers to support transferring tasks between quay cranes and yard areas. This topic can be decomposed into two sub-problems. The first one needs to assign the storage/pickup locations for every import/export tasks, then, to dispatch the served vehicle for each one. The former problem can apply some strategic principles to allocate storages, while the latter must consider the carrying characteristics of truck trailers. Given the waiting time of crane and yard handling for each task, we formulate a min-max nonlinear integer programming model for multiple track trailers working with one crane. A heuristic algorithm is also designed for solving it according to certain operational concepts. They include four assignment principles of container storage/pick-up location, i.e. shortest-route assignment, furthest-route assignment, shortest and furthest-route mixed assignment, and random assignment, as well as three loading and discharging patterns, i.e. whole discharging plus loading, bay-to-bay, and double cycle operation. We exploit the algorithm to analysis some real-world cases. The results show that shortest-route assignment can obtain a fair performance as same as double cycle operation, if the real environment of container terminal can match the requirement of handling. Our study can provide company not only the dispatching program of truck trailers and the estimated time period of tasks finished but also the required number of deployed truck trailers for a long-term planning.
目 錄
謝辭 Ⅰ
中文摘要 Ⅱ
英文摘要 Ⅳ
目錄 Ⅵ
圖目錄 Ⅸ
表目錄 XII

第一章 緒論 1
1-1 研究動機與目的 1
1-2 研究範圍 2
1-3 研究方法 4
1-4 研究流程 5

第二章 文獻回顧 8
2-1 貨櫃碼頭作業系統 8
2-2 岸肩載運機具調度 12
2-3 車輛路線暨排程問題 13
2-4 其他相關機具策略 15

第三章 岸肩載具作業分析 18
3-1 貨櫃碼頭作業流程 18
3-2 貨櫃裝卸作業分析 21
3-3 岸肩載運機具作業分析 23
3-3-1 連續狀態之基本組合 23
3-3-2 不同作業型態之工作連結 26
3-4 岸肩載運機具配合裝卸作業之分析 29
3-5 小結 32

第四章 數學模式之構建 34
4-1 模式假設 34
4-2 模式概念 37
4-3 數學模式 39
4-4 求解演算法 43
4-4-1 演算法架構 43
4-4-2 貨櫃儲區指派 45
4-4-3 拖車任務指派 46
4-4-4 演算流程 46
4-5 簡例分析 49
4-5-1 儲區指派結果 50
4-5-2 拖車暨櫃次任務的指派 52
4-6 小結 57

第五章 實證分析 58
5-1 實證案例背景 58
5-2 實證案例一 62
5-3 實證案例二 67
5-4 實證案例二 72
5-5 實證案例四 77
5-6 實證案例五 82
5-7 綜合分析 87
5-7-1 儲區指派原則與派遣拖車數間之相關性分析 88
5-7-2 裝卸作業型態與派遣拖車數間之相關性分析 91
5-7-3 平均電腦試算時間之相關性分析 96
5-7-4 總結 96

第六章 結論與建議 98
6-1 本文結論 98
6-2 後續研究建議 100
6-3 研究貢獻 102



參考文獻 103

附錄一 程式C++ 111
附錄二 高雄港70號貨櫃碼頭場地佈置圖 129
附錄三 高雄港70號貨櫃基地儲區規劃圖 130

圖目錄
圖1-4-1 研究流程圖 7
圖3-1-1 貨櫃基地進、出口貨櫃作業流程 19
圖3-3-1 卸櫃與卸櫃之連結狀態 23
圖3-3-2 卸櫃與裝櫃之連結狀態 23
圖3-3-3 裝櫃與卸櫃之連結狀態 24
圖3-3-4 裝櫃與裝櫃之連結狀態 25
圖3-3-5 全卸全裝的岸肩載運機具之調度特性 26
圖3-3-6 依艙位序進行裝卸的岸肩載運機具之調度特性 27
圖3-3-7 同時裝卸的岸肩載運機具之調度特性 28
圖4-2-1 模式概念之簡例說明 38
圖4-4-1 模式流程圖 48
圖4-5-1 由近至遠儲區指派下的車次任務分配 55
圖4-5-2 由近至遠儲區指派下的車次儲區位置移動與時間遞延 56
圖5-2-1 實例一之原始個案裝卸順序求解結果 63
圖5-2-2 實例一之依艙位序裝卸型態求解結果 63
圖5-2-3 實例一之全卸全裝裝卸型態求解結果 64
圖5-2-4 實例一之同時裝卸裝卸型態求解結果 65
圖5-2-5 實例一各裝卸型態下之最佳效率比較圖 67
圖5-2-6 實例二之原始個案裝卸順序求解結果 68
圖5-2-7 實例二之依艙位序裝卸型態求解結果 69
圖5-2-8 實例二之全卸全裝裝卸型態求解結果 69
圖5-2-9 實例二之同時裝卸裝卸型態求解結果 70
圖5-2-10 實例二各裝卸型態下之最佳效率比較圖 72
圖5-2-11 實例三之原始個案裝卸順序求解結果 73
圖5-2-12 實例三之依艙位序裝卸型態求解結果 74
圖5-2-13 實例三之全卸全裝裝卸型態求解結果 74
圖5-2-14 實例三之同時裝卸裝卸型態求解結果 75
圖5-2-15 實例三各裝卸型態下之最佳效率比較圖 76
圖5-2-16 實例四之原始個案裝卸順序求解結果 78
圖5-2-17 實例四之依艙位序裝卸型態求解結果 78
圖5-2-18 實例四之全卸全裝裝卸型態求解結果 79
圖5-2-19 實例四之同時裝卸裝卸型態求解結果 80
圖5-2-20 實例四各裝卸型態下之最佳效率比較圖 82
圖5-2-21 實例五之原始個案裝卸順序求解結果 83
圖5-2-22 實例五之依艙位序裝卸型態求解結果 84
圖5-2-23 實例五之全卸全裝裝卸型態求解結果 85
圖5-2-24 實例五之同時裝卸裝卸型態求解結果 85
圖5-2-25 實例五各裝卸型態下之最佳效率比較圖 87
圖5-2-26 實例一中以平均裝卸效率進行各儲區指派原則之評比分析
88
圖5-2-27 實例二中以平均裝卸效率進行各儲區指派原則之評比分析
89
圖5-2-28 實例三中以平均裝卸效率進行各儲區指派原則之評比分析
89
圖5-2-29 實例四中以平均裝卸效率進行各儲區指派原則之評比分析
90
圖5-2-30 實例五中以平均裝卸效率進行各儲區指派原則之評比分析
90
圖5-2-31 實例一中各裝卸型態之平均效率分析圖 91
圖5-2-32 實例二中各裝卸型態之平均效率分析圖 92
圖5-2-33 實例三中各裝卸型態之平均效率分析圖 93
圖5-2-34 實例四中各裝卸型態之平均效率分析圖 94
圖5-2-35 實例五中各裝卸型態之平均效率分析圖 94

表目錄
表4-5-1 簡例之起重機工作順序表 49
表4-5-2 簡例說明之儲區指派結果 51
表4-5-3 各儲區指派原則下裝卸完成時間表 53
表5-1-1 實證案例之特色 61
表5-2-1 實例一各裝卸型態配合不同車次數之電腦解算時間 66
表5-2-2 實例一各裝卸型態下之最佳效率 66
表5-2-3 實例二各裝卸型態配合不同車次數之電腦解算時間 71
表5-2-4 實例二各裝卸型態下之最佳效率 71
表5-2-5 實例三各裝卸型態配合不同車次數之電腦解算時間 76
表5-2-6 實例三各裝卸型態下之最佳效率 76
表5-2-7 實例四各裝卸型態配合不同車次數之電腦解算時間 81
表5-2-8 實例四各裝卸型態下之最佳效率 81
表5-2-9 實例五各裝卸型態配合不同車次數之電腦解算時間 86
表5-2-10 實例五各裝卸型態下之最佳效率 86
表5-2-11 各實證案例之平均電腦試算時間 96
參 考 文 獻
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