集装箱码头课程设计.doc

摘 要 本文研究的是集装箱码头堆场的叉车管理问题，通过对叉车的指派问题和行走的最短路径问题的研究，达到科学的安排叉车装卸作业的目的。使用Excel办公软件，科学的分析和建模，成功解决以上物理运筹学的问题，得到最佳的生产分派方案。让人们认识到Excel强大的计算功能，也更加能熟练操作Excel，为以后的学习和工作打下基础。更认识到管理的数字化和科学化可以使物流运作中有限资源得到合理的计划、组织与分配，有效的协调和控制，达到最佳效益和效率。 关键字：集装箱码头叉车管理，指派问题，最短路径问题，物流运筹学，Excel…… 引言 集装箱叉车是集装箱码头的常用装卸机械，主要用于吞吐量不大的综合性码头进行集装箱的装卸、堆垛、短距离搬运、车辆的装卸作业，是一种多功能机械，具有机动性灵活、通用性好、应用广泛、性能可靠、造价低廉等特点。 因此，在集装箱堆场中，对叉车的管理显得十分重要，在叉车数量有限的情况下，如何分配作业，如何安排叉车的移动路线，最大限度使叉车的作用最大化，成了本次课程设计研究的课题。 我们选取了两个问题研究，一个是叉车所在处到各箱区的指派问题，另一个是叉车行走的最短路径问题。这些都属于物流运筹学的研究范畴。 传统的研究都建立在复杂的公式和大量的基础上，无形中增加了研究的难度，也容易出现误差。如果我们用熟悉的Excel来做，那么需要做的仅仅是在Excel表格中建立能够完全描述问题的模型而已，剩下的计算就由计算机代劳，大大减低了计算的难度。 在科学计算上，使用Excel可以进行变量求解、假设分析、规划求解等，提供了强大的表格计算功能、灵活的数据库管理功能、多方面的数据分析功能。本文详细介绍了应用Excel在物流运筹学中建模及求解的方法，通过例题进一步掌握运筹学有关方法原理、求解过程，提高学生分析问题和解决问题能力。 第二章 叉车所在处到各箱区的指派问题 1.指派问题介绍 在物流活动中经常遇到各种性质的指派问题（Assignment problem），有n项目运输任务，恰好有n辆车可以承担这些运输任务，由于车型，载重，路线以及司机对道路的熟悉程度等方面的不同，效率也不一样，于是产生了应指派哪辆车去哪里完成哪项运输任务，使总效率最高（或者路程最短，或时间最短）的问题，这类问题称为指派问题。 需要说明的是：指派问题实际上是一种特殊的运输问题。其中出发地是人，目的地是工作。只不过，每一个出发地的供应量都为1（因为每个人都要完成一项工作），每一个目的地的需求量都为1（因为每项工作都要完成）。 指派问题的假设: （1）被指派者的数量和任务的数量是相同的 （2）每一个被指派者只完成一项任务 （3）每一项任务只能由一个被指派者来完成 （4）每个被指派者和每项任务的组合有一个相关成本 （5）目标是要确定怎样进行指派才能使得总成本最小 2.算例 某集装箱码头有6处地方提供装卸用叉车，现要为6个箱区提供装卸服务，叉车存放处与箱区之间的距离见下表，试拟定分派方案 表2-1 叉车存放处与箱区之间的距离 一 二 三 四 五 六 1 51 82 49 62 35 61 2 32 39 59 75 91 60 3 37 49 70 61 42 42 4 55 60 58 62 47 53 5 39 50 49 36 40 43 6 92 50 50 70 61 40 3.建模 设Xij为指派人员i去做工作j（i，j＝1,2,3,4) 0 if第i台叉车不作业于j箱区 Xij∈ 1 if 第 i台叉车作业于j箱区 目标函数： Min Z= 51X11+82X12+49X13+62X14+35X15+61X16+......+40X66 约束条件： X11+X12+X13+X14+X15+X16=1 X21+X22+X23+X24+X25+X26=1 X31+X32+X33+X34+X35+X36=1 X41+X42+X43+X44+X45+X46=1 X51+X52+X53+X54+X55+X56=1 X61+X62+X63+X64+X65+X66=1 4. Excel求解过程 简单的手工计算当然也是能找出最优答案，有一种快捷的求解方法：匈牙利方法（Hungarian Method），但如果把例子改为40个叉车所在地去完成40个箱区的装卸任务，那手工计算就有一定的难度了。如果我们用熟悉的Excel来做，那么需要做的仅仅是在Excel表格中建立能够完全描述问题的模型而已，剩下的计算就由计算机代劳，大大减低了计算的难度，Excel的“规划求解”还是采用“单纯形法”来求解。 第一步： 把数据输入表中，上半部为数据