摘 要

对港口设备的维护是保证设备正常运行、货物顺利输送的关键，设备故障可能导致运输中断，对系统整体的吞吐量造成不可忽视的影响。因此通过合理的调度尽量减少中断对总通量造成的影响是本论文的研究目的。

针对上述问题，本文首要目标是使吞吐量最大化（第一阶段），其次是减少调度工作数（第二阶段）。本文用混合整数规划模型来描述港口装卸设备维护作业的年度调度问题，但是该问题是强NP难（strongly NP-hard）问题，传统的优化方法不适合实际应用的求解。因此本文通过滚动时域（通过一系列更短期的目标（比如：月）得到广时域（也就是每年）目标近似结果的算法）获得与最优解更接近的调度方案。

实验后本文得出：用滚动时域法所产生的总吞吐量，要比直接用全局时间进行计算所产生的总吞吐量大的多。对于全局时间问题（没有分割成时间窗），在第二阶段的调度工作数量大大减少，而对于滚动时域法来说，第二阶段的调度工作数量几乎和第一阶段一样，才能得到第一阶段的吞吐量。

本文呈现的模型和方法具有更广泛的适用性：可以被应用于在网络流合理建模的生产设置中，以总通量最大化为主要目标，对网络组件进行常规维修。大多数矿业供应链，散货供应链，无论是煤炭，铁矿石，其他矿物质，还是小麦，肥料等都符合应用范畴。

关键词：港口设备，维修调度，网络流，混合整数规划，滚动时域

ABTRACT

The maintenance of port equipments is the key to ensure the normal operation of equipment and the smooth delivery of goods,equipment failure may lead to the interruption of transport, the overall system throughput caused by the impact can not be ignored. Therefore, the research direction of this thesis is to minimize the impact of disruptions on the total flux through reasonable scheduling.

In view of the above problems, the primary goal of this paper is to maximize the throughput (the first phase), and the second is to reduce the number of scheduling (second stage). In this paper, using mixed integer programming model to describe the annual scheduling problem in the maintenance of a port handling equipment, but the problem is NP hard in the strong sense (strongly NP hard)problem, the traditional optimization method is not suitable for solving practical application. Therefore, in this paper, through a series of more short-term objectives (such as: the monthly) to get a wide range (that is, the annual target approximation algorithm) to obtain the optimal solution closer to the scheduling scheme.

After the experiment, it is concluded that the total throughput generated by the rolling horizon method is much larger than that of the total throughput. For the global problem of time (not divided into time windows), a considerable reduction in the number of job scheduling in the second stage, and for the rolling horizon method, the number of job scheduling of the second stage almost and the first stage as to get throughput of the first stage.

The model and method presented in this paper have a wider applicability: it can be applied to the production setting of network flow, the main objective of the total flux maximization, the routine maintenance of network components. Most mining supply chain, bulk supply chain, whether it is coal, iron ore, or other minerals, or wheat, fertilizer and so on are in line with the scope of application.

Key words：port equipment；Maintenance scheduling；network flow；mixed integer programming，rolling horizon

目 录

摘 要 I

ABTRACT II

目 录 1

第1章 绪 论 1

1.1论文研究的背景及意义 1

1.1.1研究背景 1

1.2 设备维护工作现状以及相关研究 2

1.2.1 我国企业设备维护工作现状 2

1.2.2 设备维护作业国内外研究现状 3

1.3.1 研究内容 5

1.3.2 论文结构 5

第2章 动态网络的研究现状以及相关理论 7

2.1动态网络流的研究现状 7

2.2 动态网络流相关理论 8

2.2.1 网络与最大流 8

2.2.2 动态网络流与动态规划 9

第3章 网络图的构建及MIP配置 10

3.1测试网络图的描述 10

3.2 混合整数规划模型的配置 11

第4章 全局时间法和滚动时域控制方法 14

4.1减少潜在开始时间数 14

4.2 滚动时域控制法 15

4.2.1 滚动时域法的定义 15

4.2.2 滚动时域调度策略的要素 15

4.2.3 基于滚动时域的调度 16

第5章 实验结果分析与比较 18

5.1实验结果分析 18

5.2实验结果比较 19

第6章 总结与展望 20

6.1总结 20

6.2 展望 20

6.3 经济效益分析 21

参考文献 22

致 谢 24

附录A 25

附录B 29

第1章 绪 论

1.1论文研究的背景及意义

1.1.1研究背景

近年来随着国内经济发展，相应码头的各种专业设备只得夜以继日的作业。为了保证系统顺利运作，合理的维护对于港口企业提高生产效益具有十分重要的意义。而现代工业生产系统规模越大，设备也就越复杂，维护工作调度也就越困难。

对装卸设备定期维护和保养是保证设备正常运行、货物顺利输送的关键。设备维护作业调度计划往往以年为单位，由专门的调度人员根据实际情况制定。当前各专业码头在实际生产和设备运行过程中，调度员采取的是半人工方法，目前这种方法在较大型专业码头的生产运行当中均较少考虑到如何对运行维修计划进行适当优化以达到提高设备利用率并降低运营成本的问题。