專利名稱:用于優(yōu)化運(yùn)輸方案的方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明針對一種用于為多個運(yùn)輸工具確定優(yōu)化運(yùn)輸方案以及根據(jù)所述方案來移動運(yùn)載工具的方法。本發(fā)明還針對一種用于確定優(yōu)化的運(yùn)輸判定集合的裝置。更特別地, 本發(fā)明針對通過以下方式來確定用于最大化貨物裝載和遞送程序的總的凈盈余(total net margin)的最優(yōu)解算(solution)確定用于運(yùn)輸包括一個或多個散裝材料(bulk materials)的貨物的航次集合(a set of voyages),以及在可用運(yùn)載群隊(fleet)中指配運(yùn)載工具以便在給定計劃時段期間實現(xiàn)航次。
背景技術(shù):
海上運(yùn)輸對很多產(chǎn)業(yè)(包括石油和氣油產(chǎn)業(yè))來說是重要的方面。海上運(yùn)輸是遠(yuǎn)距離船載散裝材料(例如,諸如原油這樣的散裝液體)的在經(jīng)濟(jì)上有吸引力的手段。因此, 日常通過在源位置和目的地位置之間的各種艦船而在大洋和大海上移動大容量散裝材料。 目的地港口(例如,煉油廠場所)可以在地理上分散在世界各地并且經(jīng)常遠(yuǎn)離所需要的散裝材料(例如,原油)的源。因為距離遠(yuǎn),所以運(yùn)輸成本顯著。例如,在2008年,一個大型公司的海上活動包括超過30,000個航次,在貨運(yùn)成本上總共接近$5億。另外,海上運(yùn)輸?shù)纳虡I(yè)環(huán)境是復(fù)雜和動態(tài)的,因為船運(yùn)選項的數(shù)目大并且根據(jù)需要運(yùn)輸?shù)牟牧系臄?shù)量、對運(yùn)輸?shù)臅r間限制、可用艦船和相關(guān)港口的物理限制、艦船合約款項和條件等而在任何給定時間是變化的。因此,海上運(yùn)輸調(diào)度判定是復(fù)雜和動態(tài)的。用于做出艦船運(yùn)輸判定的常規(guī)商業(yè)慣例是實施對可用選項的人工分析。有經(jīng)驗的人員將計算航次約束,估計經(jīng)濟(jì)的折衷,在時間上推進(jìn)航次事件以及評估潛在的判定。該人員還可以應(yīng)用啟發(fā)式商業(yè)規(guī)則和指南以及直覺力來開發(fā)可接受的貨物運(yùn)輸(即,搬運(yùn))程序。該過程是耗時的、不完備的,并且沒有理想的方式來知道所選擇的搬運(yùn)程序是否是最優(yōu)的。給定通常是大數(shù)目的可行航次、調(diào)度和艦船/航次指配,通過人工地一次考慮一個航次 (或一個艦船)來確定最優(yōu)搬運(yùn)程序,即使不是不可能的,也是很困難的。該困難由于各種指配判定之間的交互而進(jìn)一步復(fù)雜。(例如,如果將給定艦船指配給給定航次,那么該艦船對于一個或多個交替并行的航次不再可用)。即使由有經(jīng)驗的調(diào)度員來操作,交互的數(shù)目、可能的判定的數(shù)目,以及顯著因素的數(shù)目也太過復(fù)雜而不能充分地進(jìn)行人工優(yōu)化(特別是在用于做出商業(yè)判定的可接受的時間幀中)。當(dāng)人們嘗試考慮可被指配給給定艦船的一個或多個航次的順序時,該問題進(jìn)一步復(fù)雜化。另外,一旦已經(jīng)完成人工導(dǎo)出的航次集合和調(diào)度,那么以下做法是不切實際的頻繁地重復(fù)該調(diào)度過程以反映日??赡馨l(fā)生的商業(yè)環(huán)境中的改變,或者運(yùn)行若干不同的場景來測試特定約束可能對整個搬運(yùn)程序的影響。TurboRouter 是由 Norwegian Marine Technology Research Institute, MARINTEK Logistics新近開發(fā)的工具,并且其實施艦船航線和調(diào)度計算。然而,該工具基于的是啟發(fā)式方法而不是優(yōu)化方法。另外,該工具的目的是允許商業(yè)船運(yùn)公司(與租船方或貨主相對比而言)使得通過船運(yùn)除了必須船運(yùn)的合同貨物之外的可選貨物而獲得的收入最大化。存在很多船舶航線和調(diào)度領(lǐng)域中的出版物。一篇綜述文章是M. Christiansen、 K. Fagerholt 禾口D. Ronen 的"Ship routing and scheduling :status and perspectives,,, Transportation Science, 38 (1) :1-18, (2004)(通過引用的方式將其整體合并于此)。 一篇概述文章是由 C. Barnhart 禾口 G. Laporte 編輯的 M. Christiansen、K. Fagerhol t> B. Nygreen、D. Ronen 的“Marin e Transportation,,,Handbooks in Operations Research and Management Science =Transportation (2005) (ilil弓)。要注意的一份出版物是 Scheduling Ocean Transportation of Crude Oil, Management Science, G. G. Brown, G. W. Graves, D. Ronen, 33 (3) :335-346(1987)(通過弓丨用的方式將其整體合并于此)。該文章論述了原油海上運(yùn)輸問題。然而,在此描述的建模問題包括下面的假定和簡化(1)每個貨物(即,要船運(yùn)的原油)在單個裝貨港口和單個卸貨港口之間移動;(2)船運(yùn)的貨物必須總是全船負(fù)荷(即,貨物必須具有固定大小);以及(3) 每個艦船具有相同大小。另外,該模型的目標(biāo)函數(shù)是最小化成本而不是最大化凈盈余(即, 收入或價值減去成本)。要注意的另一份出版物是 Fleet management models and algorithms for an oil tanker routing and scheduling problem, H. D. Sherali, S. M. Al-Yakoob, Μ. M. Hassan, IIE Trans. 31 :395-406(1999)(通過引用的方式將其整體合并于此)。該文章也論述了原油海上運(yùn)輸建模問題。再一次,該建模問題特性在于使得每個航次必須由單個裝貨港口和單個卸貨港口構(gòu)成并且每個貨物必須是全船負(fù)荷。另外,目標(biāo)是最小化成本而不是最大化凈盈余。在該文章中論述的問題與前述文中的不同之處在于船舶不一定具有相同的大小并且存在船艙的明確處理。以上的工作都沒有提供表示一般艦船航線、調(diào)度和指配商業(yè)問題特性和/或約束的海上運(yùn)輸方案。例如,在典型的艦船調(diào)度問題中,每個航次由多個裝貨港口和多個卸貨港口構(gòu)成,搬運(yùn)的貨物可能在重量和/或體積上是變化的,并且可用于實施該航次的艦船可能在很多方面是變化的,包括但不限于容量和租賃類型(例如,現(xiàn)貨艦船(spot vessels) 和期約艦船(term vessels)).此外,以上工作都沒有為運(yùn)輸方案提供(相比于僅最小化成本而言)最優(yōu)地最大化總的凈盈余的海上運(yùn)輸程序。單是成本最小化方法并不總是可以提供最充分的結(jié)果,因為其沒有正確地表示艦船指配判定的經(jīng)濟(jì)影響,沒有適當(dāng)?shù)胤从吵銎诩s和現(xiàn)貨艦船的使用之間的折衷,并且沒有在一致的基礎(chǔ)上評價長的和短的航次。
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因此,如以下所述,已經(jīng)開發(fā)了用于確定最優(yōu)運(yùn)輸路線、貨物分配、調(diào)度以及指配判定并且根據(jù)那些判定來移動運(yùn)載工具群隊的新穎的方法。該方法通過在反映共同調(diào)度問題特性和約束的同時確定用于運(yùn)輸包括一個或多個散裝材料的貨物的航次集合以及在可用運(yùn)載群隊中指配運(yùn)載工具來實現(xiàn)航次,從而為貨物裝載和遞送程序確定使得總的凈盈余最大化的最優(yōu)解算。這樣的優(yōu)化方法不僅對海上運(yùn)送產(chǎn)業(yè)寓意深遠(yuǎn)并且也同樣適用于陸地 (例如,貨車運(yùn)輸業(yè))和空中運(yùn)輸。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種方法,用于優(yōu)化與向各個位置和從各個位置運(yùn)輸貨物的多個運(yùn)輸工具的運(yùn)輸調(diào)度相關(guān)聯(lián)的各種判定,以及根據(jù)所優(yōu)化的判定來移動所述多個運(yùn)輸工具。 更特別地,所述判定包括運(yùn)輸路線(即,航次)、實施運(yùn)輸路線的時間和順序,以及根據(jù)調(diào)度而指配來實施每個路線的船舶,以及在所設(shè)參數(shù)內(nèi)的貨物拾取和遞送的類型和數(shù)量。還提供了能夠執(zhí)行該優(yōu)化方法的裝置。盡管該方法在海上運(yùn)輸領(lǐng)域特別有益,但是該方法可以應(yīng)用于任何已知的運(yùn)輸領(lǐng)域,諸如用于通過陸地或通過空中運(yùn)送貨物的領(lǐng)域。在與使用海上艦船運(yùn)輸散裝材料貨物有關(guān)的特定實施例中,要優(yōu)化的各種判定包括供應(yīng)委任 (supply nominations)(包括供應(yīng)體積、散裝材料的等級,以及日期)、分配可用供應(yīng)以滿足分隔(segregation)要求、在多個運(yùn)載工具中的每個艦船的運(yùn)輸路線(即,航次),以及對各種運(yùn)河(諸如蘇伊士運(yùn)河)的使用(其合并了重新封裝、甩掛(drop and pick)以及根據(jù)情況的管道考慮)。所述方法包括優(yōu)化運(yùn)輸判定,這包括多個運(yùn)載工具的運(yùn)輸路線、對貨物的需求分配、貨物的供應(yīng)委任以及專門的運(yùn)輸選項的考慮。所述方法進(jìn)一步包括根據(jù)所優(yōu)化的運(yùn)輸判定來移動所述多個運(yùn)載工具。所述優(yōu)化可以被實施以便最大化在運(yùn)載工具上運(yùn)輸貨物的總的凈盈余、最小化運(yùn)輸運(yùn)載工具的成本,或者最優(yōu)化某個其它目標(biāo)函數(shù)。所述優(yōu)化運(yùn)輸判定方法包括(1)收集與多個供應(yīng)位置、多個需求位置、多個運(yùn)輸工具、要運(yùn)輸?shù)呢浳?、運(yùn)輸信息以及其它用戶定義的約束相關(guān)的數(shù)據(jù);(2)將所述數(shù)據(jù)用作混合整數(shù)線性編程模型的一部分,所述混合整數(shù)線性編程模型包括用于最大化凈利潤(或用于最小化所招致的成本)的目標(biāo)函數(shù)以及基于所述數(shù)據(jù)的多個約束;以及C3)獲得對所述混合整數(shù)線性編程模型的一個或多個解算。所述方法進(jìn)一步包括根據(jù)所優(yōu)化的運(yùn)輸解算來移動所述多個運(yùn)載工具。所述方法確定要實施的最優(yōu)路線,并且對于每個優(yōu)化的運(yùn)輸路線,確定每個運(yùn)載工具在該路線中到達(dá)的??空?例如,供應(yīng)/需求位置、運(yùn)河、加油等)、在每個供應(yīng)??空咎幯b載的貨物的數(shù)量和類型、在每個需求??空咎幮遁d的貨物的數(shù)量和類型、對裝載/卸載貨物的調(diào)度、所估計的運(yùn)送成本,以及指配給該航次的特定運(yùn)載工具。另外,對于在每個需求位置處的貨物的每個分組,所述方法可以確定關(guān)于遞送的庫存簡檔 (inventory profile)以及其它限制性約束(例如,包括所建議的散裝材料貨物的摻和比率(blend-down ratio))。在特定實施例中,以上的確定是使用計算機(jī)應(yīng)用來進(jìn)行的,并且通過例如圖形用戶接口(⑶I)或電子數(shù)據(jù)表來向用戶進(jìn)行顯示。所述方法還能夠確定使得總的凈盈余最大化的最優(yōu)解算,以便確定要實施的航次集合以及在可用運(yùn)載群隊中指配運(yùn)載工具來實施所述航次。替代地,可以基于最小化所招
8致的成本來確定最優(yōu)解算。在航次集合中的每個航次是在計劃時段期間被啟動的,并且精確地概述了各種運(yùn)載工具將如何把貨物從一個或多個供應(yīng)位置(例如,裝貨港口)運(yùn)輸?shù)揭粋€或多個需求位置(例如,卸貨港口)。在一個實施例中,每個運(yùn)載工具可以在大小、形狀、容量、成本和租賃類型(例如,期約艦船與現(xiàn)貨艦船)方面不同。所述方法在確定可行選項以及最優(yōu)運(yùn)輸路線、調(diào)度和運(yùn)載工具/航次指配中考慮了多個輸入?yún)?shù),以便產(chǎn)生最高的總的預(yù)計凈盈余(或者替代地,以便產(chǎn)生最低的總的所招致的成本)??梢钥紤]的典型的判定包括但不限于以下內(nèi)容(1)供應(yīng)和⑵需求位置 (例如,港口),其可以具有不同的物理限制(例如,最大吃水、最大艦船長度和寬度等)、成本(例如,港口費(fèi)用)、物理位置、可估價性(ratability)要求、拾取/遞送時間窗口(例如,搬運(yùn)裝卸期限(Iaycan))、貨物的處理/消耗速率、貨物類型要求/可用性(例如,原油等級和/或摻和比率限制),以及最小化/最大化庫存限制;C3)在可用運(yùn)載群隊中的每個運(yùn)載工具的特定特性一諸如吃水、滿載/壓載速度、燃料消耗速率、運(yùn)載工具位置、貨物容量和其它參數(shù),它們確定了運(yùn)載工具是否可以滿足航次中的供應(yīng)和需求位置的約束;(4) 所運(yùn)送的不同類型的貨物(例如,不同等級的原油)及其體積、密度或其它屬性;以及(5) 各種運(yùn)輸屬性,諸如各種位置之間的距離、特殊路線的可用性(例如,可具有甩掛和重新封裝能力的運(yùn)河)、通行費(fèi)、統(tǒng)一費(fèi)率和燃料成本。優(yōu)選地,考慮了具有對凈盈余或所招致的成本造成可評估影響的所有問題特性(例如,輸入?yún)?shù))。所述方法可以被執(zhí)行多次以便探索在輸入數(shù)據(jù)、假設(shè)和指配約束方面的敏感性。 例如,用戶可以迫使該模型將給定運(yùn)載工具指配給給定航次并且使用所迫使的指配來重新優(yōu)化運(yùn)載工具調(diào)度。這可能對于表示已經(jīng)做出的判定或者分析迫使運(yùn)載工具指配的影響是有利的。本申請足夠快地估計了動態(tài)商業(yè)環(huán)境中的機(jī)會并且支持假設(shè)推測情形。在一個實施例中,本申請實現(xiàn)了對于在暢通的3GHz雙核個人計算機(jī)上運(yùn)行大約30-45分鐘的典型問題的計算。
根據(jù)下面給出的詳細(xì)描述和附圖,將更充分地理解本發(fā)明,附圖僅通過圖示的方式被給出。因此,這些附圖不是對本發(fā)明的限制。圖1描繪了本發(fā)明的一個實施例中在用戶和具有其各種接口和計算引擎的建模應(yīng)用之間的交互的示例性表示。圖2是根據(jù)本發(fā)明特定實施例的裝置的功能性的一部分的表示。圖3是根據(jù)本發(fā)明特定實施例的與用于根據(jù)優(yōu)化的運(yùn)輸判定集合來移動貨物的方法相關(guān)聯(lián)的步驟的表示。詳細(xì)附圖僅出于圖示的目的而提供。在各種說明性電子數(shù)據(jù)表中闡述的特定數(shù)據(jù)是用于假想但卻是代表性調(diào)度問題的假想但代表性的數(shù)據(jù)。因此,從其導(dǎo)出的結(jié)果是類似的假想但卻是代表性的。
具體實施例方式定義
在本說明書中的所有詞語旨在具有其最寬泛的常規(guī)含義。為了進(jìn)一步清楚,下面闡述了在本說明書中使用的一些術(shù)語的常規(guī)含義?!胺峙洹币庵富谀撤N偏好(例如,經(jīng)濟(jì)上的)向各種需求位置指配可用貨物,以便滿足目的地要求,同時滿足現(xiàn)有約束和限制。“摻和比率”表示限制散裝材料(例如,原油)的供應(yīng)等級的混合(或摻和)的約束集合,當(dāng)在單個運(yùn)載工具上遞送時,其對于需求位置分隔(segregation)(例如,港口分隔)是可接受的?!吧⒀b材料”意指當(dāng)裝載時未結(jié)合的(unbound)和基本上是液體的任何材料;換句話說,其是松散的未封裝形式。散裝材料的例子包括煤、糧食和石油產(chǎn)品。“貨物”意指由運(yùn)載工具運(yùn)輸?shù)娜魏萎a(chǎn)品或材料。在優(yōu)選實施例中,貨物是諸如原油這樣的散裝材料。 “代碼”包括源代碼和目標(biāo)代碼這二者?!皬?qiáng)制存貨義務(wù)(CSO) ”通常指的是要求要在指定地理區(qū)域內(nèi)維持的貨物(和/或等同產(chǎn)品)的某個最小體積的法律。例如,法定義務(wù)體積(LOV)是日本基于岸上或日本的領(lǐng)海內(nèi)散裝材料的總體積所計算的CS0。類似的法定或規(guī)定義務(wù)可以存在于海上、陸地或空中運(yùn)送中的其它運(yùn)輸點。如在此所使用的,CSO還將包括這些類似的過程?!靶枨笪恢谩币庵附邮盏剿\(yùn)輸?shù)呢浳锏牡胤??!靶遁d”、“需求”、“接收”和“目的地” 位置或地點(諸如港口)在此可互換地使用。“卸載程序”表示對卸載行動的調(diào)度(即,將貨物遞送到需求位置)并且包括一系列的運(yùn)載工具、需求位置、卸載目的地、貨物的類型、貨物的卸載體積,以及在給定時段(例如,一個月)中計劃的多個卸載行動的卸載日期。在特定實施例中,“卸載目的地”是在每個需求位置處散裝材料的分隔?!八臁背霈F(xiàn)在本發(fā)明的海上運(yùn)輸應(yīng)用的情景中。某些類別的海上艦船(舉例來說, 諸如超大型油輪(VLCC))無法在滿載貨物的同時通過某些運(yùn)河(例如,蘇伊士運(yùn)河)行進(jìn)。 甩掛(D&P)包括在進(jìn)入運(yùn)河之前(例如,在紅海的SuWma處)卸下足夠的貨物,從而使得船舶可以通過運(yùn)河。一旦已經(jīng)通過運(yùn)河,則船舶將裝載與在落點處卸載的量類似的(或更多)的數(shù)量。類似的過程可以存在于用于海上運(yùn)送的其它運(yùn)河處或用于陸地或空中運(yùn)送的其它運(yùn)輸點。如在此所使用的,“D&P”還將包括這些類似過程?!巴獠抗?yīng)”意指以下能力表示并包括尚未包括在裝載程序中的(例如,在需求位置處的)卸載的庫存效果。該方法可以用于表示區(qū)域或局部貨物供應(yīng),但不僅限于這樣的使用?!斑\(yùn)載群隊”意指兩個或更多運(yùn)載工具的分組。運(yùn)載群隊可以是同質(zhì)的(即,僅含一種運(yùn)載工具類型)或異質(zhì)的(即,含有兩個或更多不同的運(yùn)載工具類型)?!暗燃壗粨Q”必然伴有遞送原油的替換等級而不是所請求的等級以滿足在需求位置(例如,需求港口)處某個分隔的要求??梢灶A(yù)計,分站(substation)可以要求與原始要求不同的體積或重量,并且可以通過某種處罰或激勵來相應(yīng)地調(diào)整所替換的原油等級的收入或價值。“裝載程序”表示對裝載行為的調(diào)度(即,在供應(yīng)位置處裝載貨物)并且包括一系列的運(yùn)載工具、供應(yīng)位置、貨物類型、貨物的裝載體積,以及在給定時段(例如,一個月)中計劃的多個裝載行為的裝載日期?!皟粲唷笔鞘杖霚p去所招致的成本?!拔纬绦颉北硎緦τ趯⒇浳锕?yīng)到各種運(yùn)輸工具以便遞送到需求位置的調(diào)度。委任程序包括供應(yīng)位置、貨物的類型、貨物的裝載體積,以及在給定時段(例如,一個月)中用于多個供應(yīng)裝載行為的裝載日期。如在此所使用的,“最優(yōu)的”、“優(yōu)化”、“使得最優(yōu)化”、“最優(yōu)性”、“最優(yōu)化”以及那些
術(shù)語的衍生詞和其它形式以及語言上相關(guān)的詞語和短語并不旨在對要求本發(fā)明找到最佳解算或進(jìn)行最佳判定的意義上有所限制。盡管數(shù)學(xué)上最優(yōu)的解算可能事實上至多達(dá)到所有數(shù)學(xué)上的可用概率,但是優(yōu)化路線、方法、模型和過程的現(xiàn)實世界的實施例可能朝著這樣的目標(biāo)努力而實際上沒有完美實現(xiàn)。因此,受益于本公開的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解, 在本發(fā)明的上下文中,這些術(shù)語是更為通用的。這些術(shù)語可以描述朝著一個或多個解算努力(例如,比較兩個或更多解算以及選擇至少一個解算中的至少一部分),其可能是最佳可用的解算、優(yōu)選解算,或者在約束范圍內(nèi)提供特定益處的解算;或者持續(xù)地改進(jìn);或者改善;或者搜索目標(biāo)的最大值或高點;或者進(jìn)行處理以便減少罰函數(shù)(penalty function);寸寸?!翱晒纼r性”表示在某個時間段上以穩(wěn)定速率可獲得對一個或多個類型的貨物的供應(yīng)。用于海上運(yùn)輸應(yīng)用的可估價性裝載程序的例子將是在該時段中的每一天裝載總時段的每日平均體積(對于散裝材料的給定原油等級)。實際上,可估價性的更粗略定義經(jīng)常是優(yōu)選的,諸如在每四分之一個裝載時段期間裝載大約要裝載的總貨物的四分之一?!爸匦路庋b”指的是將所有或一部分貨物卸到轉(zhuǎn)載位置(例如,在AinSuWma處的 SUMED管道)中的過程,在轉(zhuǎn)載位置中,貨物可以被重新裝載到同一運(yùn)載工具上,或者重新裝載到不同的運(yùn)載工具上。當(dāng)按照與從運(yùn)載工具卸下的配置不同的配置將貨物的配置(例如,體積或類型)重新裝載到該運(yùn)載工具上時發(fā)生重新封裝。在海上運(yùn)輸?shù)那榫爸?,重新封裝的非限制性例子如下。僅運(yùn)載等級A原油的船舶1和僅運(yùn)載等級B原油的船舶2都在Ain SuWma處卸載了其貨物的一部分。然后,它們通過蘇伊士運(yùn)河,并且在Sidi Kerir 處重新裝載貨物,從而使得兩個船舶現(xiàn)在都運(yùn)載等級A和等級B原油。第二例子如下。船舶3正在運(yùn)載等級C原油,并且船舶4正在運(yùn)載等級D原油。兩個船舶都在Ain SuWma處 (完全)卸載。船舶5在Sidi Kerir處重新裝載來自船舶3的一部分貨物和來自船舶4的一部分貨物。船舶6正在運(yùn)載等級E原油,并且在Ain SuWma處卸載貨物。船舶7和船舶 8(較小的船舶)在Sidi Kerir處重新裝載來自船舶6的貨物。類似的過程可以存在于用于海上運(yùn)送的其它轉(zhuǎn)載位置處或用于陸地或空中運(yùn)送的其它運(yùn)輸點。如在此所使用的,重新封裝還將包括這些類似過程。該過程以下面的方式區(qū)別于甩掛(見上文)。當(dāng)同一運(yùn)載工具裝載了所卸載的同一貨物時(例如,以便允許通過蘇伊士運(yùn)河),這是沒有重新封裝的甩掛。然而,當(dāng)將與從運(yùn)載工具上卸載的貨物不同的貨物的組合裝載到該運(yùn)載工具上時,這被稱為重新封裝。類似類型的過程可以存在于其它管道、運(yùn)河或用于海上運(yùn)送使用的其它轉(zhuǎn)載位置處或用于其它運(yùn)送產(chǎn)業(yè)的其它特殊運(yùn)輸位置處?!耙蟆币庵笇σ韵聝?nèi)容的規(guī)定在給定上容限和/或下容限的情況下,在指定時間窗口期間(或者在計劃時段期間的任何時間)必須向需求位置處的特定分隔遞送的一個或多個類型(例如,散裝材料的等級)以及相關(guān)聯(lián)的數(shù)量(例如,體積)。通常,所述要求可
11以用于需求位置,或者(更具體和優(yōu)選地)用于在需求位置處的特定分隔。“現(xiàn)貨艦船”通常是為一個航次租賃的艦船。在特定實施例中,短語“現(xiàn)貨艦船”還可以包括具有類似短期可用性的任何艦船?!肮?yīng)位置”意指獲得用于運(yùn)輸?shù)呢浳锏牡攸c。在此可互換地使用“裝載”、“供應(yīng)” 和“起源”位置或站點(諸如港口)?!捌诩s艦船”是租賃了規(guī)定的時間段的艦船。在特定實施例中,短語“期約艦船”還可以包括具有類似長期可用性的任何艦船(例如,完全或部分自有的艦船、定期租賃(time charter) (bareboat charter)等)。“運(yùn)輸方案”表示用于將貨物從一個或多個供應(yīng)位置運(yùn)輸?shù)揭粋€或多個需求位置的詳細(xì)整體計劃。該方案包括諸如以下信息貨物的拾取和投放的時間、要拾取或投放的貨物的數(shù)量和類型、特殊運(yùn)輸位置(例如,諸如蘇伊士運(yùn)河這樣的運(yùn)河)的使用,以及向特定的拾取和投放任務(wù)指配運(yùn)載工具。本發(fā)明的一個目標(biāo)是優(yōu)化這些和其它運(yùn)輸判定以得到最優(yōu)運(yùn)輸方案?!邦愋汀痹谪浳镱愋偷那榫持卸x了貨物的構(gòu)成或性質(zhì),諸如貨物中所含的產(chǎn)品或材料。例如,在散裝材料的運(yùn)輸中,所述類型指的是原油的等級?!斑\(yùn)載工具”意指任何船舶、游艇、飛機(jī)、火車、貨車或運(yùn)輸?shù)娜魏纹渌鼨C(jī)械裝置。“艦船”意指任何船舶、游艇或其它水上行走運(yùn)載工具?!昂酱巍币庵冈趦蓚€或更多點之間無論是通過陸地、大海還是空中行進(jìn)或經(jīng)過的任何過程。在此交換地使用術(shù)語“航次”、“路線”和“運(yùn)輸路線”。模型的目標(biāo)、輸入和輸出根據(jù)本發(fā)明的方法包括以下步驟優(yōu)化多個運(yùn)輸判定,以便獲得最優(yōu)或接近最優(yōu)的解算;以及根據(jù)優(yōu)化的運(yùn)輸判定的集合,通過移動多個運(yùn)輸工具來機(jī)械地運(yùn)輸貨物。要優(yōu)化的多個運(yùn)輸判定包括用于多個運(yùn)輸工具的運(yùn)輸路線、在所設(shè)參數(shù)內(nèi)對于要由多個運(yùn)輸工具運(yùn)輸?shù)揭粋€或多個需求位置的貨物的分配、在所設(shè)參數(shù)內(nèi)對于由多個運(yùn)輸工具從一個或多個供應(yīng)位置拾取的貨物的委任、對特殊運(yùn)輸位置的使用,以及對多個運(yùn)載工具中的每個運(yùn)載工具的運(yùn)載工具指配。所述優(yōu)化步驟包括收集數(shù)據(jù),將所收集的數(shù)據(jù)用作混合整數(shù)線性編程模型的一部分,以及獲得所述混合整數(shù)線性編程模型的解算以便得到優(yōu)化的運(yùn)輸判定的集合。所述收集步驟聚集了與供應(yīng)位置、需求位置、運(yùn)輸工具、要運(yùn)輸?shù)呢浳?、各種運(yùn)輸信息以及附加限制或約束有關(guān)的信息?;旌险麛?shù)線性編程模型包括目標(biāo)函數(shù)和多個約束。所述目標(biāo)函數(shù)可以用于最大化在計劃的時段中特定運(yùn)輸方案的凈盈余。替代地,在特定實施例中,該目標(biāo)函數(shù)可以最小化在計劃的時段中特定運(yùn)輸方案的所招致的成本。也可以采用與經(jīng)濟(jì)或財務(wù)問題有關(guān)的其它目標(biāo)函數(shù)。此外,根據(jù)從所述收集步驟收集的數(shù)據(jù)來制定所述混合整數(shù)線性編程模型的約
束ο盡管在此將使用海上運(yùn)輸例子(在此稱為“海運(yùn)實施例”)來更詳細(xì)地描述本發(fā)明,但是舉例來說,本發(fā)明的其它應(yīng)用確實是可能的,諸如陸地、空中以及混合的陸地/空中/海上運(yùn)輸。對海上運(yùn)輸例子的使用不應(yīng)當(dāng)被解釋成限制了本發(fā)明的范圍或應(yīng)用。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解的,在此描述的方法確實也適用于陸地或空中運(yùn)輸問題。
示例性實施例的一般目標(biāo)在本發(fā)明的一個實施例(海運(yùn)實施例)中,本發(fā)明是一種用于優(yōu)化海上運(yùn)輸方案的運(yùn)輸判定的方法,諸如供應(yīng)委任、對可用供應(yīng)的分配、運(yùn)輸路線(即,航次)、對專業(yè)化運(yùn)輸位置(例如,蘇伊士運(yùn)河或具有甩掛或重新封裝能力的其它位置)的使用,以及對用于各種裝載/卸下任務(wù)的運(yùn)載工具的指配。在某些實施例中,所述方法使用計算機(jī)應(yīng)用來優(yōu)化多個海上運(yùn)載工具(即,艦船)的海運(yùn)航次。所述應(yīng)用包括代碼,當(dāng)被執(zhí)行時,所述代碼確定出用于使得總的凈盈余最大化的最優(yōu)解算,從而在計劃時段期間進(jìn)行路線選擇、調(diào)度并指配可用運(yùn)載群隊中的運(yùn)載工具來移動貨物。于是,在所述計劃時段期間啟動每個航次來運(yùn)輸貨物。在該實施例中,多個運(yùn)輸工具可以包括海上艦船的運(yùn)載群隊。艦船的運(yùn)載群隊可以是異質(zhì)的(heterogeneous)。例如,在該運(yùn)載群隊中的每個艦船可以在大小、形狀、貨物運(yùn)載容量等方面不同。更特別地,每個運(yùn)載工具的貨物容量可以在體積容量以及重量容量方面不同。甚至對于在同一類別內(nèi)的運(yùn)載工具(諸如超大型油輪(VLCC)艦船)來說這也是成立的。另外,該運(yùn)載群隊可以在經(jīng)濟(jì)成本方面有所不同。例如,運(yùn)載群隊可以包括期約艦船、自有艦船、空船租賃、現(xiàn)貨艦船等的任何組合。優(yōu)選地,運(yùn)載群隊包括期約艦船和現(xiàn)貨艦船這二者。在一個實施例中,不管其租賃方的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)如何,在運(yùn)載群隊中的每個艦船都被分類為期約艦船或現(xiàn)貨艦船。在該實例中,可用于多個指配的艦船(例如,完全或部分自有的艦船、定期租賃、空船租賃等)通常被分類為期約艦船,并且僅可用于一個指配的艦船通常被分類為現(xiàn)貨艦船。替代地,運(yùn)載群隊可以是同質(zhì)的(homogenous)。此外,在該實施例中,所述一個或多個供應(yīng)位置中的至少一個是海上港口(即,供應(yīng)港口)。類似地,所述一個或多個需求位置中的至少一個是海上港口(即,需求港口 )。而且在該實施例中,至少一個部分貨物是散裝材料,諸如原油。散裝材料可以包括各種等級的原油。每個航次定義(即,運(yùn)輸路線)指定了與該問題有關(guān)的屬性和/或約束。這些屬性和約束可以包括但不限于以下(1)需要拜訪的供應(yīng)/需求位置;(2)需要在每個位置處裝載或卸載的特定貨物的身份、類型和體積范圍;(3)要在每個位置處裝載或卸載的貨物的數(shù)量的上容限和下容限;(4)在每個位置處必須發(fā)生裝載或卸載的允許時間窗口 ;(5)在各個時間在每個供應(yīng)位置處可獲得的貨物的可估價性;以及(6)在特定需求位置處要遞送的每個類型貨物的體積的上界/下界。每個航次定義可以包括對多個供應(yīng)位置和多個需求位置的拜訪,并且可以具有包括多個類型(例如,原油的不同等級)的貨物。因此,在一個實施例中,每個航次包括裝載分段(loading segment),在裝載分段中,在特定于位置的數(shù)量范圍內(nèi)和在特定于位置的裝載時段內(nèi)從一個或多個供應(yīng)位置裝載一個或多個類型的貨物(例如,三個不同等級的原油)。在該實施例中,每個航次進(jìn)一步包括卸載分段,在卸載分段中,在特定于位置的數(shù)量范圍內(nèi)和特定于位置的卸載時段內(nèi)在一個或多個需求位置處卸載一個或多個類型的貨物。優(yōu)選地,在每個航次中,裝載的總的貨物等于卸載的總的貨物。因此,在一個實施例中,在裝載分段中裝載的每個類型的貨物的總量等于在卸載分段中卸載的每個類型的貨物的總量。然而,還可以考慮以下情形在航次之前貨物已經(jīng)在運(yùn)載工具上,或者在航次結(jié)束時貨物維持在運(yùn)載工具上。
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基于(下述)給定的輸入集合,所述方法得到優(yōu)化的運(yùn)輸判定的集合。然后,基于這些優(yōu)化參數(shù),由一組運(yùn)輸工具來機(jī)械地運(yùn)輸貨物??梢允褂糜糜趯⒉牧蠌囊粋€位置機(jī)械地移動到另一個位置的任何裝置來執(zhí)行對貨物的運(yùn)輸。在海運(yùn)應(yīng)用中,例如,運(yùn)輸裝置可以包括船舶或其它艦船。在基于陸地的應(yīng)用中,所述裝置可以包括貨車和其它汽車。模型的輸入在確定最優(yōu)分配調(diào)度、委任調(diào)度、運(yùn)輸路線、對專業(yè)化運(yùn)輸位置的使用以及運(yùn)載工具指配中,所述方法考慮了許多輸入?yún)?shù)和變量,以便產(chǎn)生最高的總的凈盈余(或者替代地,最小化所招致的凈成本)。下面描述了這些輸入的許多例子。然而,在此以及通過該說明書所提供的例子不是限制性的。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將理解,下面所列出的示例性輸入不是窮盡性的,并且在本發(fā)明中也可以包括在此給出的那些內(nèi)容的精神中的其它相關(guān)輸入。優(yōu)選地,考慮了對凈盈余或所招致的成本具有可評估效果的所有輸入?yún)?shù)和變量。另外,還考慮了與混合整數(shù)線性編程模型中的各種約束有關(guān)的所有變量。在根據(jù)本發(fā)明的方法中,所述收集步驟包括收集與一個或多個供應(yīng)位置有關(guān)的數(shù)據(jù)。該信息可以包括供應(yīng)站點的物理位置,包括將各種供應(yīng)位置分類成地區(qū)或其它地理區(qū)域。該信息還可以包括關(guān)于貨物的可用性(包括類型和數(shù)量)以及該可用性的時間(即, 窗口)的數(shù)據(jù)。該信息還可以包括對特定供應(yīng)位置的任何運(yùn)載工具限制或約束。例如,特定供應(yīng)港口可以對進(jìn)入港口的艦船的貨物容量、錨位(berth)、重量或吃水進(jìn)行限制。該信息還可以包括與供應(yīng)位置相關(guān)聯(lián)的任何港口費(fèi)用或其它通行費(fèi)。在海運(yùn)實施例中,所述方法的收集步驟可以包括特定于海運(yùn)的供應(yīng)位置數(shù)據(jù),諸如通常在海上港口中找得到的信息或限制。該信息可以與例如特定等級的原油的可用性有關(guān)。此外,該信息可以包括打包或貨物大小規(guī)則或限制。另外,該信息可以包括針對拾取多于或少于貨物目標(biāo)量的容限。該信息還可以包括與可估價性相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)(即,與運(yùn)載工具一次性取回總的出貨不同,隨時間向運(yùn)載工具按定量配給供應(yīng)貨物量)。在根據(jù)本發(fā)明的方法中,所述收集步驟包括收集與一個或多個需求位置有關(guān)的數(shù)據(jù)。該信息可以包括需求站點的物理位置。這還可以包括諸如貨物在需求位置處的庫存和消耗調(diào)度這樣的因素,從而允許確定何時可能需要更多的貨物供應(yīng)。該信息還可以包括對特定需求位置的要求集合,諸如貨物的類型和數(shù)量、所遞送的貨物的經(jīng)濟(jì)單位價值、遞送時間窗口,以及分組或分隔要求。在海運(yùn)實施例中,所述方法的收集步驟可以包括收集特定于海運(yùn)的需求位置數(shù)據(jù),諸如通常在海上港口中找得到的信息或限制。該信息可以包括在分隔中各種原油等級的構(gòu)成或摻和比率。該信息還可以包括對特定需求位置的任何運(yùn)載工具限制或約束。例如, 特定的需求港口可以對進(jìn)入港口的艦船的貨物容量、錨位、重量或吃水進(jìn)行限制。該信息還可以包括與需求位置相關(guān)聯(lián)的任何港口費(fèi)用或其它通行費(fèi)。另外,該信息可以包括針對卸載多于或少于指定貨物量的容限。在一些實例中,這些容限可以充當(dāng)貨物量的“軟”或“相對”界限。在一些實例中,在成本上可以超過這些軟界限(例如,在軟界限之上或之下每桶原油某個量的美元)。另外,一些需求位置可以具有所謂的硬或絕對界限。與軟界限不同, 不可以超過這些容限。該信息還可以包括與在需求位置處所要求的特定分隔有關(guān)的信息, 包括當(dāng)前分隔庫存、分隔消耗速率或調(diào)度、分隔摻和比率(例如,摻和要求、限制和比率)、 貨物的遞送數(shù)量的經(jīng)濟(jì)單位價值,以及對于成本或其它處罰來說超過庫存限制的靈活性。該信息還可以與針對外部供應(yīng)或船上交貨(ex-ship)要求的合成限制有關(guān)。在某些實施例中,所述數(shù)據(jù)收集步驟還可以收集與指定的地理區(qū)域有關(guān)的數(shù)據(jù)。 需求和/或供應(yīng)位置可以被分組成各個地理區(qū)域(例如,阿拉伯灣、紅海、日本、歐洲、美國等)。在海上運(yùn)輸實施例中,供應(yīng)港口和/或需求港口可以被分組到特定供應(yīng)和/或需求區(qū)域中。這些區(qū)域中的每個區(qū)域可以具有與其相關(guān)聯(lián)的屬性集合,包括在此提及的屬性中的任何一個。另外,這些區(qū)域可以具有特殊屬性,諸如CS0(或者例如在日本的情況下是L0V)。在根據(jù)本發(fā)明的方法中,所述收集步驟進(jìn)一步包括收集與多個運(yùn)輸工具有關(guān)的數(shù)據(jù)。所述數(shù)據(jù)收集步驟收集來自在該組中的每個運(yùn)載工具的數(shù)據(jù),包括大小、重量、貨物容量限制、速度(滿載和壓載這二者)、起始位置,以及燃料消耗速率。起始位置信息的形式可以是所估計的到達(dá)時間(ETA)、所估計的出發(fā)時間(ETD)或最后已知的位置。關(guān)于運(yùn)載工具的容量限制的信息可以被表達(dá)為體積、重量或測量值的任何其它相關(guān)單位。在一個實施例中,所述方法的收集步驟考慮了多個海上艦船。在該實施例中,收集了與以下內(nèi)容有關(guān)的信息艦船容量、散裝材料密度,以及在供應(yīng)/需求位置約束和運(yùn)載工具大小、形狀、速度和燃料消耗速率之間的交互。另外,在貨物包括不同的散裝材料(例如, 不同等級的原油)的某些實施例中,這些散裝材料通常具有不同的密度,這影響了可以運(yùn)載多少貨物。供應(yīng)和需求位置(例如,港口)對于使用該位置的運(yùn)載工具將具有不同的物理限制(例如,最大吃水、最大艦船長度和寬度,等等)。每個運(yùn)載工具的特定物理特性(例如,吃水和其它參數(shù))確定了運(yùn)載工具是否可以滿足特定路線(即,航次)的位置約束。而且,每個運(yùn)載工具的滿載速度、壓載速度和燃料消耗速率也影響凈盈余和所招致的成本,并且在所述收集步驟中被收集。此外,考慮了現(xiàn)貨艦船和期約艦船這二者的成本數(shù)據(jù)。對于現(xiàn)貨艦船來說,考慮了諸如逾期費(fèi)、超額費(fèi)、部分貨物最小值(part cargo minimum)等的因素。對于期約艦船來說,考慮了諸如燃料成本、港口費(fèi)、其它費(fèi)用和其它處罰的因素。如果特定航次足夠短而使得運(yùn)載工具可以實施在給定計劃時段(例如,一個月) 內(nèi)啟動的一系列連續(xù)航次,那么可以將運(yùn)載群隊中的任何長期約運(yùn)載工具(例如,在海運(yùn)應(yīng)用中的期約艦船)指配給多個依序航次用于該計劃時段。通常,類別“期約艦船”將包括可用于多個指配的任何艦船,包括定期租賃、完全和部分自有艦船、空船租賃等。然而,僅當(dāng)期約艦船可以滿足在多個航次指配中的每個航次的每一個約束(包括時間約束、港口約束等)時,才可以進(jìn)行這樣的多個航次指配。通常不允許短期或依個案(case-by-case)運(yùn)載工具(例如,在海上運(yùn)輸應(yīng)用的情況下是現(xiàn)貨艦船)實施多個航次,因為它們通常是在單個航次的基礎(chǔ)上被租用的。然而,在一些實例中允許通過現(xiàn)貨艦船進(jìn)行這樣的連續(xù)航次。類似地,通常不允許具有提供了類似短期可用性的租賃條款的運(yùn)載工具(即,由于其租賃的受限性質(zhì)而基本上是現(xiàn)貨艦船的那些艦船)來實施多個航次。在根據(jù)本發(fā)明的方法中,所述收集步驟進(jìn)一步包括收集與要運(yùn)輸?shù)呢浳镉嘘P(guān)的數(shù)據(jù)。在該組信息中的因素包括貨物的類型、每個貨物類型的物理屬性(例如,密度或特殊處理要求,諸如貨物加熱),以及每個貨物類型的經(jīng)濟(jì)價值。在海運(yùn)實施例中,所述方法的收集步驟可以包括收集特定于海運(yùn)的供應(yīng)等級數(shù)據(jù)。該信息可以包括原油的物理屬性,諸如每個供應(yīng)等級的密度和經(jīng)濟(jì)價值。在一個實施例中,所述一個或多個散裝材料是液體散裝材料。優(yōu)選地,所述一個或多個散裝材料是一個或多個不同等級的石油或石油衍生產(chǎn)品,諸如原油、LNG、柴油、汽油等。更優(yōu)選地,所述一個或多個散裝材料是一個或多個不同等級的原油。在散裝材料是原油的情況下,需求位置通常是精煉廠或服務(wù)于精煉廠的港口。本發(fā)明的一個特定商業(yè)應(yīng)用是針對諸如VLCC的油輪從源位置向精煉廠位置的原油(或類似的石油液體)運(yùn)輸進(jìn)行優(yōu)化。在根據(jù)本發(fā)明的實施例中,所述收集步驟進(jìn)一步包括收集與各種運(yùn)輸信息有關(guān)的數(shù)據(jù)。該運(yùn)輸信息包括與將貨物從一個位置移動到另一個位置相關(guān)聯(lián)的一般約束類別。例如,在該類別中的信息可以包括各種位置(例如,供應(yīng)和需求位置)之間的距離。這些距離可以被表達(dá)成長度(例如,海里)或者基于給定運(yùn)載工具速度的時間。而且,該類別可以包括與用于將貨物從一個位置運(yùn)輸?shù)搅硪粋€位置的統(tǒng)一費(fèi)用有關(guān)的信息。該類別還可以包括通行費(fèi)(例如,運(yùn)河通行費(fèi))或者租用者或貨物主人帳戶的其它費(fèi)用(例如,按照世界運(yùn)價 (Worldscale)的固定費(fèi)率差、管道資費(fèi)(pipeline tariffs)或原油價格位置差)。在海運(yùn)實施例的情況下,運(yùn)輸信息類別可以包括與在各種位置(諸如既可以裝載又可以卸載貨物的運(yùn)河或港口位置)處的甩掛能力有關(guān)的信息。甩掛信息可以包括時間、 成本、貨物限制,或者通常與該過程相關(guān)聯(lián)的其它約束。該類別還可以包括運(yùn)送成本,包括世界運(yùn)費(fèi)率(world scale rates)、逾期成本和燃料成本。此外,該類別可以包括與甩掛或重新封裝相關(guān)聯(lián)的管道成本。根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的方法還允許針對任何判定變量的強(qiáng)迫指配。例如,在某些實施例中,所述收集步驟可以收集用戶施加的限制,諸如將某個運(yùn)載工具指配給某些任務(wù)、供應(yīng)位置或需求位置,以及指定就體積和時間方面而言在程序中已經(jīng)固定的供應(yīng)委任??梢栽跇?gòu)造混合整數(shù)線性編程模型時使用在本發(fā)明的數(shù)據(jù)收集步驟中收集的以上信息。以上信息可以用于構(gòu)造該模型的目標(biāo)函數(shù)或約束。在某些實施例中,與成本(例如,特定路線的運(yùn)送成本、通行費(fèi)、燃料費(fèi)用等)或收入(例如,某個貨物的經(jīng)濟(jì)價值)相關(guān)聯(lián)的信息變?yōu)槟繕?biāo)函數(shù)的一部分,其最大化總的凈盈余或最小化總的所招致的成本。在這些實施例中,在數(shù)據(jù)收集步驟中收集的其余信息被用于形成該模型的約束。模型的輸出本發(fā)明的方法確定了最大化總的凈盈余或最小化所招致的成本的運(yùn)輸判定的優(yōu)化集合。因此,運(yùn)輸調(diào)度方可以將該方法用作用于確定最優(yōu)運(yùn)輸路線、供應(yīng)委任、需求分配、 對特殊運(yùn)輸位置的使用以及基于給定數(shù)據(jù)集合的運(yùn)載工具指配的工具。在一個實施例中, 在委任程序的確定之后,所述方法向運(yùn)輸調(diào)度方提供了以下信息(1)從多個可用運(yùn)載工具中選擇的用于每個指配(基于時間、容量等)的可行運(yùn)載工具;( 針對運(yùn)載工具/航次指配的推薦;C3)在航次指配的每段旅程(leg)中要裝載和卸載的貨物的體積、類型和重量;(4)在每個推薦的航次中針對每個位置拜訪以及裝載和卸載事件的時間;( 每個航次的凈盈余;(6)所有航次指配的總的凈盈余;以及(7)期約船舶的前向位置(forward position)以及運(yùn)載群隊調(diào)度。附加輸出可以包括每個運(yùn)載工具/航次對的估計的運(yùn)送成本、每個供應(yīng)和需求位置的庫存簡檔、所建議的摻和比率、在特殊運(yùn)輸位置處的甩掛或重新封裝的使用、對每個運(yùn)載工具/航次對和分隔的委任調(diào)度(包括可估價性),以及對每個運(yùn)載工具/航次對和分隔的分配調(diào)度。在某些實施例中,本發(fā)明的方法輸出了優(yōu)化的運(yùn)輸判定集合。在該集合中的判定可以包括用于多個運(yùn)輸工具的運(yùn)輸路線(即,航次)(包括在每個位置處的特定時間和任務(wù)以及對于給定運(yùn)載工具的航次的總的凈盈余)、對于要運(yùn)輸?shù)叫枨笪恢玫呢浳锏姆峙?(包括要卸載的貨物的時間、類型以及容限)、從供應(yīng)位置拾取的貨物的委任(包括貨物可用性的調(diào)度以及容限),以及對于每個航次的運(yùn)載工具指配。還可以輸出其它相關(guān)信息,諸如經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)、各種位置的名稱、與每個位置相關(guān)聯(lián)的成本,等等。執(zhí)行該模型的裝置在某些實施例中,所述優(yōu)化方法的形式是在常規(guī)計算機(jī)處理器(例如,3GHz單處理器個人計算機(jī))上運(yùn)行的計算機(jī)應(yīng)用。處理器可以是單個獨(dú)立處理器。處理器還可以是彼此直接連接的一些交互式處理器,或者在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)(例如,局域網(wǎng)或因特網(wǎng))上彼此間接連接的一些交互式處理器。涉及對計算機(jī)應(yīng)用的使用的某些實施例還可以包括數(shù)據(jù)錄入和存儲設(shè)備接口。數(shù)據(jù)錄入存儲接口可以集成到應(yīng)用或與應(yīng)用對接。用于該應(yīng)用的數(shù)據(jù)錄入和存儲可以按照很多方式來實現(xiàn)。所述應(yīng)用可以使用Excel或另一類型的電子制表軟件,作為數(shù)據(jù)錄入和存儲接口。替代地,可以利用ERP (企業(yè)資源計劃)系統(tǒng),諸如SAP、Oracle和JD Edwards或商業(yè)數(shù)據(jù)倉庫(BDW)或其它類型的商業(yè)應(yīng)用。所述應(yīng)用包括定義計算、仿真和數(shù)學(xué)模型的代碼,并且請求被集成到應(yīng)用或與應(yīng)用對接的優(yōu)化解算器來解算數(shù)學(xué)模型。優(yōu)選地,使用諸如AIMMS、GAMS、ILOG OPL、AMPL或 Xpress Mosel的建模系統(tǒng)軟件來編寫代碼。然而,還可以使用包括C++、FORTRAN和MATLAB 的任何計算機(jī)編程語言來編寫所述代碼。在一個實施例中,使用AIMMS來編寫所述應(yīng)用,并且所述應(yīng)用采用AIMMS用戶接口。優(yōu)選地,解算器能夠解算線性編程和混合整數(shù)線性編程問題。優(yōu)選的解算器包括CPLEX、XpreSS、KNITRO和XA。然而,可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其它解算器。在這些實施例中由所述應(yīng)用生成的輸出是用于最大化總的凈盈余的最優(yōu)解,從而將可用運(yùn)載工具組中的運(yùn)載工具指配給航次集合,以便將貨物從具有委任要求的一個或多個供應(yīng)位置運(yùn)輸?shù)骄哂懈鞣N分配要求的一個或多個需求位置。使用任何一種上述數(shù)據(jù)錄入和存儲應(yīng)用(例如,Excel, ERP, BDff等),所述輸出均可以被輸出和保存為文件。在一個實施例中,使用Excel接口來實現(xiàn)數(shù)據(jù)錄入和存儲,并且用AIMMS建模語言來編寫程序,并且該程序請求CPLEX解算器來解算該程序中的數(shù)學(xué)建模問題。在該實施例中,所述程序利用AIMMS接口來進(jìn)行執(zhí)行和輸出。然后,所述結(jié)果可以被傳送(例如,輸出或復(fù)制)回Excel并被存儲為Excel文件。圖1圖示了在用戶和能夠?qū)嵤┍景l(fā)明的特定實施例的方法的一部分的建模應(yīng)用之間的可能的交互,其示出了各種接口和計算引擎。用戶(例如,船舶調(diào)度方)輸入商業(yè)數(shù)據(jù),包括與庫存位置、產(chǎn)品消耗、運(yùn)送成本等有關(guān)的數(shù)據(jù)。使用數(shù)據(jù)輸入接口(例如,在諸如 Microsoft Excel的電子制表軟件中的電子數(shù)據(jù)表)來輸入所述數(shù)據(jù)。然后,所述數(shù)據(jù)被輸出到優(yōu)化引擎(即,混合整數(shù)線性編程模型),其通過確定用于運(yùn)輸貨物的航次集合以及指配可用運(yùn)載群隊中的運(yùn)載工具以最大化總的凈盈余(或者在某些實施例中,最小化總的所招致的成本)來確定貨物裝載和遞送程序的優(yōu)化。得到的結(jié)果(其然后可被存儲)包括所推薦的運(yùn)載工具/裝載/卸下調(diào)度、庫存規(guī)劃以及其它優(yōu)化的運(yùn)輸判定。然后,可以使用例如電子數(shù)據(jù)表向用戶顯示這些結(jié)果。因此,本發(fā)明的一個實施例是一種能夠執(zhí)行在此所描述的優(yōu)化方法的裝置。所述裝置包括從以下當(dāng)中選擇的處理設(shè)備單個處理器、彼此直接連接的多個交互式處理器,或者在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上彼此間接連接的多個交互式處理器。所述裝置還包括用于優(yōu)化海上運(yùn)輸調(diào)度的計算機(jī)建模應(yīng)用。此外,所述裝置包括數(shù)據(jù)錄入和存儲應(yīng)用,其是計算機(jī)應(yīng)用的一部分或被集成地連接到計算機(jī)應(yīng)用,用于輸入包括但不限于以下的數(shù)據(jù)所期望的航次、可用運(yùn)載工具,以及要優(yōu)化的計劃時段。另外,所述裝置包括解算器,所述解算器被集成到建模應(yīng)用或與建模應(yīng)用對接,其能夠解算線性編程問題和混合整數(shù)線性編程問題。此外,所述裝置包括輸入和報告應(yīng)用,其是計算機(jī)應(yīng)用的一部分或被集成地連接到計算機(jī)應(yīng)用,用于輸出包括但不限于以下的結(jié)果艦船裝載和卸載調(diào)度、庫存規(guī)劃,以及盈余??梢园凑针娮訑?shù)據(jù)表或者在其它系統(tǒng)中使用的其它格式來顯示和輸出所述輸出。通常,如圖2所示,例如,根據(jù)特定實施例的裝置收集輸入信息(例如,特定于位置的數(shù)據(jù)、關(guān)于可用運(yùn)載工具的信息、貨物可用性信息、需求要求等)。該信息用于形成混合整數(shù)線性編程(MILP)模型。該模型被解算,產(chǎn)生了優(yōu)化的輸出信息01、02和03 貨物信息 (例如,航次路線、貨物類型和數(shù)量)、供應(yīng)委任,以及運(yùn)載工具指配。然后,這些輸出可用于根據(jù)優(yōu)化的運(yùn)輸方案來運(yùn)輸貨物。本發(fā)明還提供了一種用于優(yōu)化多個運(yùn)輸判定的裝置,其中,所述運(yùn)輸判定包括用于多個運(yùn)輸工具的運(yùn)輸路線、對要運(yùn)輸?shù)揭粋€或多個需求位置的貨物的分配,以及對來自一個或多個供應(yīng)位置的貨物的拾取。所述裝置包括數(shù)據(jù)收集應(yīng)用,用于收集與所述一個或多個供應(yīng)位置、所述一個或多個需求位置、所述多個運(yùn)輸工具、要運(yùn)輸?shù)呢浳?、運(yùn)輸信息和附加限制有關(guān)的數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)收集應(yīng)用還能夠向生成所述混合整數(shù)線性編程模型的建模系統(tǒng)提供所述數(shù)據(jù)。所述模型包括用于最大化總的凈盈余(或者用于最小化總的所招致的成本)的目標(biāo)函數(shù)以及基于所收集的數(shù)據(jù)的多個約束。所述裝置還包括解算器,用于獲得所述混合整數(shù)線性編程模型的解算,以便得到優(yōu)化的運(yùn)輸判定的集合。所述裝置包括用于向用戶顯示解算器的結(jié)果的用戶顯示器以及以下能力經(jīng)由電子數(shù)據(jù)表或其它鏈接來輸出結(jié)果用于在其它系統(tǒng)中使用。解算引擎所述解算引擎可以將所述混合整數(shù)線性編程模型作為一個大問題或一系列較小的分量問題來進(jìn)行解算。在某些實施例中,為了改進(jìn)計算性能,可以將整個優(yōu)化問題劃分成子部分。在這些實施例中,網(wǎng)絡(luò)中的各個過程可以同時作用于整個方法的不同部分以加快處理時間。所述解算引擎可以將所述模型作為一個大問題或一系列較小的分量問題來進(jìn)行解算。優(yōu)選地,為了改進(jìn)計算性能,可以將整個優(yōu)化問題劃分成子部分。在該實施例中,所述應(yīng)用首先基于時間和物理的運(yùn)載工具/航次約束(例如,在以上列出的運(yùn)輸判定中的那些約束)來確定每個可行運(yùn)載工具/航次/裝載事件/卸載事件組合。第二步驟涉及作為一個集成的解算步驟的對航次的優(yōu)化選擇、向航次指配運(yùn)載工具,以及針對所選航次一運(yùn)載工具指配而言的對裝載事件和卸載事件的最優(yōu)指配,以便最大化總的凈盈余。還優(yōu)選的是,作為至少一個混合整數(shù)線性編程部分來解算該優(yōu)化問題(或上述第二步驟)。兩個明確的選擇包括作為一個混合整數(shù)線性編程部分的優(yōu)化問題的解算,或者通過將該問題分解成一系列較簡單的子問題來解算該優(yōu)化問題。還可以通過組合一些或全部子部分和數(shù)學(xué)編程部分來修改所述應(yīng)用。
航次生成供應(yīng)輸入數(shù)據(jù)和要求(即,需求)輸入數(shù)據(jù)被用來確定在數(shù)據(jù)集合(用于正被解算的商業(yè)案件的數(shù)據(jù))中“活動的”裝載和卸載位置(例如,供應(yīng)和需求港口)的完整集合。 該活動的位置集合連同位置使用規(guī)則(例如,裝載限制、容限等)一起用于構(gòu)造候選裝載位置(即,供應(yīng)位置)港序(rotation)的集合,在每個港序中其具有不超過指定最大數(shù)目的裝載位置。候選裝載位置港序是一系列的一個或多個活動裝載位置,其滿足特定于位置的規(guī)則/限制(如在為所述一個或多個供應(yīng)位置所收集的約束數(shù)據(jù)中提供的那些)以及附加限制(每個裝載位置可在港序中被訪問最大次數(shù)(優(yōu)選地是一次))。類似的過程被用于確定候選卸載(即,需求)位置港序。接下來,對于每個貨物類型,通過基于額定體積和上容限對輸入數(shù)據(jù)值求和,使用針對供應(yīng)(通過裝載位置)和需求(通過卸載位置)的輸入數(shù)據(jù)來確定在每個裝載位置港序和每個卸載位置港序中的潛在貨物數(shù)量。另外,計算了受約束的貨物潛能(potential), 其包括位置容量限制的影響(例如,港口吃水限制、港口等級最大貨物限制等)和其它裝載或卸載位置約束(例如,卸載港口摻和比率),以便減少對于裝載和卸載港序的潛在貨物數(shù)量(例如,在港序中最后的裝載港口處具有嚴(yán)格吃水約束的裝載港序可能由于該物理約束而導(dǎo)致減少的貨物潛能)。這些計算的結(jié)果是LoadRotationGradePotential(Ir, c)LoadRotationConstrGradePotential(v, Ir, c)DischargeRotationGradePotential(dr, c)DischargeRotationConstrGradePotential(ν, dr, c)其中,“ Ir”表示裝載港序,“dr”表示卸載港序,“C”表示供應(yīng)等級,“V”表示運(yùn)載工具,并且所計算的貨物潛能代表最大載重量(例如,以kTon為單位)。最后,構(gòu)造了作為裝載港序和卸載港序的組合的潛在航次。對于該計算,假定對于每種類型(例如,原油等級),在航次中裝載的貨物數(shù)量必須在該航次期間被完全卸載,則必須計算在每個潛在航次中對于每個類型的貨物(例如,原油等級)的潛在裝載數(shù)量和潛在卸載數(shù)量的最小值(較小者)。該貨物潛能表示對于每個潛在航次的貨物的最大量。如前所述,在具有和不具有 (如以上列出的)所述約束的情況下實現(xiàn)所述計算從而產(chǎn)生VoyageCargoPotential(v, voy)VoyageConstrCargoPotential(ν, voy)以便表示針對運(yùn)載工具/航次對的最大貨物載重量(例如,以kTon為單位)。 VoyageCargoPotential (v, voy)除以運(yùn)載工具的容量(例如,以kTon為單位的艦船DWT限制,或者替代地,以kTon為單位的部分貨物最小值),以便計算可用于每個潛在航次/運(yùn)載工具配對的運(yùn)載工具容量的最大分?jǐn)?shù)(maximum fraction )。RatioVCP(ν, voy) = VoyageCargoPotential(ν, voy)/VehicleCapkTon(ν)RatioVConstrCP (ν,voy) = VoyageConstrCargoPotential (v, voy) / VehicleCapkTon(v)如果分?jǐn)?shù)Rati0VC0nStgrCP(V,voy)大于用戶指定的最小利用量(例如,0. 75或 75% ),則將潛在航次/運(yùn)載工具對添加到候選航次/運(yùn)載工具配對的集合。對每個裝載港序、卸載港序和運(yùn)載工具都重復(fù)該過程。這得出了可行航次/運(yùn)載工具對的集合。對于被確定為可行運(yùn)載工具/航次對,使用RatioVCP (v,voy)來標(biāo)識那些具有被使用不止一次的潛能的航次。例如,
將暗示該對vl/voyABC是可行對,并且對于該對來說存在被使用兩次的充分貨物潛能。對于在可行航次/運(yùn)載工具對集合中的每個航次/運(yùn)載工具對,確定了可被實施的可行裝載和卸載活動(或事件、或任務(wù))。在該過程中,考慮了用于每個航次的裝載和卸載位置以及供應(yīng)信息(委任)和需求要求(分配)來標(biāo)識可能的匹配。例如,沒有拜訪特定裝載位置的航次無法滿足針對該裝載位置的裝載位置活動。另一個航次可以拜訪兩個裝載位置(例如,港口 A之后是港口 B),但是,如果(通過在所收集的數(shù)據(jù)中的開始和結(jié)束日期而給出的)供應(yīng)窗口使得第二位置(例如,港口 B)處用于供應(yīng)的裝載窗口結(jié)束于第一位置(例如,港口 A)處用于供應(yīng)的裝載窗口開始之前,則所述另一個航次可能無法在這些裝載位置處裝載貨物。因為每個候選航次均具有所定義的港口拜訪順序(例如,由計數(shù)變量 η來指定,其中η = 1,2,3,…N)和相關(guān)聯(lián)的位置(例如,供應(yīng)港口和需求港口),所以該過程的結(jié)果產(chǎn)生了下面的信息集合,其可以例如通過下面的數(shù)組來表示。FeasibleVehicleVoyagelEvent (ν, voy, n,p,IEvent)FeasibleVehicleVoyagedEvent (v, voy, n,p,dEvent)在上文中,ν表示運(yùn)載工具,voy表示候選航次,η表示位置順序,ρ表示位置(例如, 港口),IEvent表示裝載事件,并且dEvent表示卸載事件??尚械拿總€v-voy-n-p-lEvent 的組合在 FeasibleVehicleVoyagelEvent (ν, voy, η, ρ, IEvent)中將被指配值 1( 一),并且可行的每個 v_voy-n-p-dEvent 的組合在 FeasibleVehicleVoyagedEvent (ν, voy, η, ρ, dEvent)中將被指配值1 ( 一)。不可行的組合將具有缺省值O (零)。以上函數(shù)中的任一個函數(shù)的結(jié)果均可被存儲為多維數(shù)組或其它矩陣。供應(yīng)委任優(yōu)化模塊以上航次生成過程得出了所有可行航次選項的集合V。每個特定航次選項ν e V 含有用于所有航次/運(yùn)載工具對、其位置順序、位置(例如,港口)和裝載事件/卸載事件的一個特定的航次集合。然后,使用混合整數(shù)線性編程模型來在所有可行航次選項的該集合V內(nèi)進(jìn)行優(yōu)化,以便選擇導(dǎo)致最大凈收益盈余的特定航次選項V。如此,所述混合整數(shù)線性編程模型包括一目標(biāo)函數(shù),其具有以下項目總的所生成的收入減去對于每一個ν e V所招致的成本。該線性編程模型的解算提供了使得總的凈盈余最大化的供應(yīng)委任調(diào)度、分配調(diào)度和航線(即,航次)。對于航次選項的特定集合中的每一個ν e V的凈盈余可以被表示為NWv = REVv-ICv,其中NMv表示對于航次選項ν e V的凈盈余,REVv是由航次選項集合ν中的所有航次所生成的總的收入,并且ICv是由航次選項集合ν中的所有航次所招致的總的成本。然后,針對提供了最大凈收益盈余的特定航次選項ν來解算該模型。在該特定實施例中,目標(biāo)函數(shù)具有用于以下三個數(shù)組中的每個數(shù)組的判定變量FEAS_SV(其定義了運(yùn)載工具 / 航次對)、FeasibleVehicleVoyagelEvent 和 i^easibleVehicleVoyagedEvent。線性編程模型的解算將含有來自FEAS_SV內(nèi)的所選擇的
20運(yùn)載工具/航次對,并且對于這些運(yùn)載工具/航次配對,該解算將選擇在每個航次/船舶對內(nèi)被服務(wù)的裝載和卸載事件。航次運(yùn)送成本因為現(xiàn)在已經(jīng)在已知的位置拜訪順序的情況下預(yù)先生成了每個航次,所以可以計算用于每個航次的統(tǒng)一費(fèi)用(如在標(biāo)題為“System for Optimizing Transportation Scheduling"的美國專利申請No. 12/285,651中那樣,通過引用的方式將其整體合并于此)。用于航次的基線成本是統(tǒng)一費(fèi)用、0.01、世界運(yùn)費(fèi)率(表示為百分比)和部分貨物最小值的乘積。這些值都是給定的或已知的。在優(yōu)化步驟期間將計算附加運(yùn)送成本(例如, 超額和逾期費(fèi)),因為這些取決于判定變量的結(jié)果(例如,運(yùn)載工具的調(diào)度、被裝載和卸載的貨物的數(shù)量,等等)。在優(yōu)化模型內(nèi)的所生成的航次的使用FEAS_SV、FeasibIeVehicIeVoyageIEvent 禾口 FeasibleVehicleVoyagedEvent (統(tǒng)稱為“可行性數(shù)組”)定義了可行航次的空間以及對航次的可行的利用(例如,可由特定運(yùn)載工具/航次對來實施的裝載和卸載活動)。所述優(yōu)化模型含有二進(jìn)制判定變量,其取值為O或1,以便為由FEAS_SV、FeasibleVehicleVoyagelEvent和 i^easibleVehicleVoyagedEvent所定義的可行選項表示“否”或“是”判定。換句話說,航次生成步驟定義了可能的動作的集合,并且所述混合整數(shù)線性程序在該可能的動作集合內(nèi)進(jìn)行了優(yōu)化。通常,因為供應(yīng)位置和需求位置的可能的組合的數(shù)目可以很大,所以所生成的可能的航次的數(shù)目也可以很大。為了讓在該發(fā)明中的方法有效(即,可使用、可實行、可實施),用于石角定 FEAS_SV、FeasibleVehicleVoyagelEvent 禾B FeasibleVehicleVoyagedEvent 的過程充當(dāng)了關(guān)鍵角色以便僅生成最小數(shù)目的可行組合。然而,該過程也必須同時是全面的并且包括生成最優(yōu)委任計劃所需要的所有選項。在目標(biāo)函數(shù)中的項在某些實施例中,所述混合整數(shù)線性編程模型考慮了上述約束中的每個約束以便產(chǎn)生使得總的凈盈余最大化的運(yùn)送航線、分配調(diào)度和委任調(diào)度。在這些實施例中,所述總的凈盈余變?yōu)槟繕?biāo)函數(shù)。所述總的凈盈余可以按照其最簡單的形式被表示為針對運(yùn)輸方案中的每個運(yùn)載工具/航次對的凈盈余的總和。例如,可以通過下式來表示總的凈盈余NM = Rev-IC = Σ iNM = Σ iRev- Σ iIC (等式 1)其中“匪”表示針對運(yùn)輸方案的總的凈盈余,“Rev”表示針對運(yùn)輸方案的總收入, “IC”表示針對運(yùn)輸方案的總的所招致的成本,“Σ iNM”表示針對運(yùn)輸方案中的每個單獨(dú)運(yùn)載工具/航次對的每個凈盈余的總和,“Σ iRev”是通過運(yùn)輸方案中的每個單獨(dú)運(yùn)載工具/ 航次對所掙到的每個收入的總和,并且Σ iIC是由運(yùn)輸方案中的每個運(yùn)載工具/航次對所招致的每個成本的總和。同樣如等式1所示,各個凈盈余可以簡單地被表示為運(yùn)載工具/航次對的收入減去運(yùn)載工具/航次對的所招致的成本。所招致的成本可以包括運(yùn)送成本(例如,現(xiàn)貨艦船成本和期約艦船航次成本)、庫存軟界限成本以及庫存持有成本??梢匀缦麓_定收入。每個所選擇的航次-運(yùn)載工具對(沒有被選擇的航次-運(yùn)載工具對不準(zhǔn)運(yùn)輸任何貨物)將具有關(guān)聯(lián)數(shù)量的被裝載和卸載的貨物。因而,對于每個需求位置和分隔對,可以基于在需求位置/分隔對處卸載的貨物量以及所卸載的貨物的單位價值來計算收入。例如,可以通過下式來表示在每個需求位置/分隔對處的每種類型的貨物的收入IndRevenue1, DLjSEG =貨物的單位價值*卸載量(等式2)其中,“hdRevenuem”是在特定位置(DL)處的給定類型的貨物⑴的收入, 并且(SEG)是特定分隔,“貨物的價值”是特定貨物類型的經(jīng)濟(jì)單位價值(其例如可以被表示為每體積的單位貨幣(currency)、每質(zhì)量的單位貨幣或每單位的單位貨幣,舉例來說,諸如US$/桶的原油),并且“卸載量”是在位置“DL”處被卸載到分隔“SEG”中的類型“type” 的貨物的數(shù)量。所述卸載量可以用體積、質(zhì)量或單位來表示。優(yōu)選地,“卸載量”單位對應(yīng)于 “貨物的價值”單位。在運(yùn)輸方案中,在所有需求位置DL處、所有適當(dāng)?shù)姆指鬝EG以及所有貨物類型T 上,對在每個需求位置處的每個類型的貨物的收入進(jìn)行求和。該求和等同于針對該運(yùn)輸方案的總的凈收入。如上所述,所招致的成本可以包括運(yùn)送成本、庫存軟界限和庫存持有成本。優(yōu)選地,根據(jù)本發(fā)明的混合整數(shù)線性編程模型在其目標(biāo)函數(shù)中至少包括運(yùn)送成本和庫存軟界限成本。然而,還可以考慮附加成本。運(yùn)送成本可以根據(jù)是使用短期運(yùn)載工具(例如,現(xiàn)貨艦船)還是使用長期運(yùn)載工具(例如,期約或租賃艦船)而發(fā)生變化?,F(xiàn)在將使用現(xiàn)貨艦船的例子來描述短期運(yùn)載工具的運(yùn)送成本。然而,雖然使用該例子,但是應(yīng)當(dāng)理解,對于其它類型的運(yùn)輸工具也可以使用類似的過程。在現(xiàn)貨艦船的背景下,運(yùn)送成本可以是以下內(nèi)容的函數(shù)部分貨物最小值、超額費(fèi)率、逾期費(fèi)率,或者諸如容量、載重量限制等的其它艦船細(xì)節(jié)。使用這些考慮,可以通過下式來表示單個現(xiàn)貨艦船的運(yùn)送成本FCostSsv, V0Y = FR*WSRate*(PCMin+0Tonnage*0Rate*0· 01)*0· 01+DRate*DDays (等式3)其中"FCostSsv, J是實施航次(VOY)的特定現(xiàn)貨艦船(SV)的運(yùn)送成本,“FR”是航次統(tǒng)一費(fèi)率(即,該航次的世界運(yùn)價KKKWorldscalelOO)費(fèi)率)并且通常單位是美元/噸, WSRate是被表示為百分比的市場世界運(yùn)費(fèi)率,“PCMin”是部分貨物最小值(通常用千噸來表示),"ORate"是被表示為WSRate的百分比的超額費(fèi)率,“OTonnage"是在PCMin以上的貨物的噸數(shù),"DRate"是逾期費(fèi)率(通常用數(shù)以千計的美元/天來表示),并且“DDays”是超過所允許的裝卸時間的天數(shù)(為此要估定逾期費(fèi))。在期約艦船的背景下,運(yùn)送成本可以是以下內(nèi)容的函數(shù)船用燃料消耗速率(在空載、壓載和滿載時)、凈租金價值、船用燃料成本、港口費(fèi)用,或者諸如艦船容量、載重量成本或通行費(fèi)這樣的其它船舶或港口參數(shù)。使用這些考慮,可以通過下式來表示在給定航次或一系列航次期間單個期約艦船的運(yùn)送成本FCostTiv,V0Y =消耗的燃料*燃料成本+費(fèi)用+通行費(fèi)+凈租金價值*NHdays(等式 4)其中“FCostTTV,TOY”表示實施特定航次(VOY)的特定期約艦船(TV)的運(yùn)送成本, “消耗的燃料”表示由期約艦船消耗的通常用公噸來表示的燃料量(這進(jìn)而可以是所行進(jìn)的距離、燃料消耗速率和其它相關(guān)因素的函數(shù)),“燃料成本”表示由艦船所使用的通常用$/公噸來表示的燃料的單位成本,“費(fèi)用”包括由需求位置所收取的任何費(fèi)用(諸如港口費(fèi)用),“通行費(fèi)”表示在艦船的航次期間所要求的任何通行費(fèi)(諸如運(yùn)河通行費(fèi)),“凈租金價值”表示用于期約運(yùn)載工具的凈租金價值(參見下文),并且“NHdays”表示期約運(yùn)載工具空載的天數(shù)。可以從假定(或預(yù)計)期約運(yùn)載工具當(dāng)在特定貿(mào)易路線中被指配給典型航次時所掙到的日費(fèi)率來導(dǎo)出上述凈租金價值。凈租金價值可以用于表示在運(yùn)載工具空載期間錯失的機(jī)會。另外,在期約運(yùn)載工具的空載時間期間可存在附加燃料消耗,并且相關(guān)聯(lián)的成本可以被添加到凈租金價值。類似于針對逾期時間的所估計的現(xiàn)貨運(yùn)載工具逾期成本,可以如下面的等式5中所示那樣計算期約運(yùn)載工具空載時間的成本。舉例來說,通過將下面的公式包括在所招致的成本項中,或者通過將類似項合并到等式4中(如上所示),在目標(biāo)函數(shù) (例如,用于確定凈盈余的等式)中可以說明該考慮。在其它實施例中,該模型沒有說明凈租金價值。FCostTIdleTV,V0Y = idle_time* (凈禾且金價值+idle_fuel_consumption_cost)(等式 5)在等式5中,“FC0StTIdleTV,TOY”表示實施航次(VOY)的每個期約運(yùn)載工具(TV) 的空載時間成本,“idle_time”表示特定的期約運(yùn)載工具空載的時間量(例如,用小時或天來表示),“凈租金價值”表示按照某個單位時間的運(yùn)載工具的價值,并且,“idle_fUel_ C0nsUmpti0n_C0st”表示對于特定的期約運(yùn)載工具來說按照某個單位時間的空載燃料消耗成本。在可行運(yùn)載工具/航次對集合中用于每個現(xiàn)貨艦船的運(yùn)送成本可以使用等式3來計算,并且在所有現(xiàn)貨艦船SV和所有航次VOY上對其進(jìn)行求和以便得到總的現(xiàn)貨艦船運(yùn)送成本。類似地,在可行運(yùn)載工具/航次對集合中用于每個期約艦船的運(yùn)送成本可以使用等式4來計算,并且在所有期約艦船TV和所有航次VOY上對其進(jìn)行求和以便得到總的期約艦船運(yùn)送成本。然后,可以將總的現(xiàn)貨艦船運(yùn)送成本和總的期約艦船運(yùn)送成本求和到一起,以
便得到總的運(yùn)送成本??偟倪\(yùn)送成本進(jìn)而可被用作在目標(biāo)函數(shù)的所招致的成本項中的項目??梢匀缦麓_定庫存軟界限成本。接收位置(例如,需求港口)可以具有分隔庫存限制,其具有軟界限和硬界限這二者。對于價格來說,可以超過軟界限,只要卸載的貨物對于給定分隔而言保持在庫存硬界限之內(nèi)。因此,這些成本在目標(biāo)函數(shù)的所招致的成本項中可以是重要的因素。庫存軟界限成本可以被表示為以下內(nèi)容的函數(shù)由于超過軟界限而付出的成本、超過這些界限所提供的貨物量,以及軟界限本身(即,基本庫存最小值和最大值)。 使用這些考慮,可以通過下式來表示在特定需求位置處對于特定運(yùn)載工具的庫存軟界限成本ISBCostDL seg =超量貨物*由于超過而付出的成本 (等式6)其中"ISBCostm SEe”表示在特定需求位置(DL)處用于特定分隔的庫存軟界限成本,“超量貨物”表示超過用于特定位置的最小或最大庫存界限的貨物量(其進(jìn)而可以是卸載的貨物量和特定位置的軟界限的函數(shù)),并且“由于超過而付出的成本”是與超過軟界限的每單位貨物相關(guān)聯(lián)的成本(例如,其可以用每單位貨物的美元來給出)。在運(yùn)輸方案中,可以在所有需求位置DL和分隔SEG上對庫存軟界限成本進(jìn)行求和。該求和等同于用于該運(yùn)輸方案的總的庫存軟界限成本,其進(jìn)而可以被包括在目標(biāo)函數(shù)的所招致的成本項中。庫存持有成本可以被確定為平均庫存水平與持有成本(例如,其可以用每單位貨物的美元來給出)相乘的乘積。例如,這可以被表示為下面的等式。IHCCostn =平均庫存*持有成本 (等式7)在運(yùn)輸方案中,可以在所有需求位置DL和分隔SEG上對庫存持有成本進(jìn)行求和。 該求和等同于用于該運(yùn)輸方案的總的庫存持有成本,其進(jìn)而可以被包括在目標(biāo)函數(shù)的所招致的成本項中。上述成本項中的每一個(通過等式3-7所表示的)可以被求和以便得到對于特定運(yùn)輸方案的總的所招致的成本(IC)。換句話說,總的運(yùn)送成本(對于現(xiàn)貨和期約運(yùn)載工具這二者來說)、總的庫存軟界限成本以及總的庫存持有成本可以加在一起以便得到總的所招致的成本。某些實施例可以排除這些項中的一個或多個,并且其它實施例可以包括附加項(諸如過境營運(yùn)資本(transit working capital)的成本、貨物或艦船保險成本,以及油品損耗成本)。優(yōu)選地,所招致的成本至少包括總的運(yùn)送成本和總的庫存軟界限成本。從總的收入中減去總的所招致的成本(如等式1所示)以便得到總的凈盈余。在某些實施例中,總的凈盈余被用作目標(biāo)函數(shù),并且該目標(biāo)函數(shù)說明了收入和所招致的成本這二者。因此,這里描述的約束和輸入變?yōu)榛旌险麛?shù)線性編程模型的約束和判定變量。在其它實施例中,目標(biāo)函數(shù)使得總的所招致的成本最小化,并且收入并不是目標(biāo)函數(shù)中的因素??梢钥闯?,對總的凈盈余進(jìn)行最大化將同時導(dǎo)致(a)由于收入項而造成空艙費(fèi)的減少/最小化,(b)對于運(yùn)載工具的空載時間的減少/最小化,(c)通過(例如,基于航次統(tǒng)一費(fèi)率和/或航次成本)選擇優(yōu)選的航次來最大化運(yùn)輸程序的效率,(d)對諸如船用燃料成本(以及其它費(fèi)用和收費(fèi))這樣的航次成本的減少/最小化,(e)基于相當(dāng)?shù)?(comparative)運(yùn)送成本來最大化對期約和現(xiàn)貨運(yùn)載工具的利用,(f)通過考慮相對應(yīng)的運(yùn)送成本來最大化對運(yùn)載工具類選項的利用,(g)使得對于可用供應(yīng)向所允許的需求位置和(根據(jù)情況的)相應(yīng)分隔的分配最大化,以及(h)當(dāng)超過軟界限時和/或當(dāng)招致了持有成本時所招致的庫存成本減少/最小化。注意到,用于每個可行運(yùn)載工具/航次對的每個單獨(dú)的凈盈余是計算得出的預(yù)測,主要是因為必須預(yù)測所招致的成本,其在運(yùn)載工具實際完成航次之前可能都不是確定已知的。關(guān)于可行的多個運(yùn)載工具/航次指配,先前描述的所有概念均保持有效并且凈盈余的概念仍然適用?;诿總€航次以及每個航次期間港內(nèi)的滿載部分,加上在第一滿載航次之前和在連續(xù)航次之間的壓載和任何空載部分,加上在所實施的最后一個滿載航次之后的壓載和任何空載部分(以便返回原則裝載區(qū)域中的參考位置),對燃料消耗進(jìn)行計算。其它成本和收入項在被應(yīng)用于多航次組合時是可添加的。另外,所述混合整數(shù)線性編程模型可以包括用于確保每個期約運(yùn)載工具被準(zhǔn)許進(jìn)行不超過一個航次組合(其中,組合可以由一個或多個連續(xù)航次組成)的約束。一個解算過程一種方法是使用通用混合整數(shù)線性編程解算器來直接解算該模型。使用了 CPLEX、 Xpress.XA.KNITRO或另一 MILP解算器的適當(dāng)?shù)幕旌险麛?shù)線性編程優(yōu)化例程可被用于解算所述混合整數(shù)線性編程問題。優(yōu)選的解算過程雖然在生成解算的有效平衡集合時預(yù)處理是有效的(即,其消除了若非如此可能會造成問題的規(guī)模過分地大的某些不必要的航次選項),但是,利用通用混合整數(shù)線性編程解算器的對模型的直接解算可能在可接受的處理時間量中并不產(chǎn)生解。對于這樣的實例, 在本發(fā)明的方法的某些應(yīng)用中,可能期望在解算過程中在某些步驟期間臨時簡化該模型, 以便在仍然保留優(yōu)化的效力的同時實現(xiàn)更有利的處理時間。因而,已經(jīng)開發(fā)了使用簡化模型的下面的解算方法。這些解算中的每一個均可被獨(dú)立地用作完整模型(即,該模型的結(jié)果成為用于運(yùn)輸貨物的基礎(chǔ)),或者它們可如上所述那樣彼此依賴(即,步驟3輸入來自步驟2的結(jié)果,等等)。步驟1 該問題的所選擇的復(fù)雜特征被簡化以便產(chǎn)生易于優(yōu)化(解算)的模型,并且該模型被解算。優(yōu)選地,該解算產(chǎn)生原始模型的近似解,以及用于最大化(最小化)凈盈余(成本)目標(biāo)函數(shù)的上(下)限目標(biāo)。所述模型的一個這樣的簡化版本是其中忽略了需求位置庫存約束的版本。(注意到,在某些其它實施例中,可以做出其它假定,或者可以移除其它約束,從而使得整個模型被簡化)。因為這可以是簡化得多的模型,所以其可以在比原始的“全”模型少得多的時間內(nèi)進(jìn)行解算(使用具有缺省或定制解算器設(shè)置的通用混合整數(shù)線性程序解算器)。而且,因為該模型的結(jié)果不需要滿足庫存限制,所以目標(biāo)函數(shù)值變成過度樂觀的結(jié)果,并且為全模型的目標(biāo)函數(shù)值提供了上限(或高目標(biāo))。換句話說,該簡化的模型的結(jié)果可以表示“最佳情況”情形。根據(jù)該步驟的解算還包括所選擇的運(yùn)載工具/ 航次對的集合(例如,來自集合FEAS-SV內(nèi)的運(yùn)載工具/航次指配的子集)。為了方便,在步驟1中獲得的目標(biāo)函數(shù)值將被稱為0BJ_1。步驟2 在步驟2中,原始模型(具有庫存限制)被解算,但是航次的可行集合被減少(例如,時間受限)成為全集FEAS_SV的子集。經(jīng)減少的集合(RED_FEAS_SV)可以被定義成僅包括從步驟1導(dǎo)出的最優(yōu)航次(例如,對于在步驟1的解算中所選擇的每個航次, 令RED_FEAS_SV(v,voy) = FEAS_SV(v,voy))。這極大地減少了問題的大小,但卻考慮了在步驟1中被簡化(或忽略)的復(fù)雜因素(例如,需求港口庫存約束)。使用缺省或定制解算器設(shè)置,可以利用通用混合整數(shù)線性編程解算器來對該問題直接進(jìn)行解算。因為該問題不包括可行運(yùn)載工具/航次選項的全集,這里獲得的解算不一定是原始問題的最優(yōu)解。然而, 該解算仍然提供了可行運(yùn)輸方案,因為其滿足原始模型的所有約束。該目標(biāo)函數(shù)值提供了關(guān)于原始問題的目標(biāo)函數(shù)值的下限(即,當(dāng)考慮可行運(yùn)載工具/航次選項的全集時,其可能可以獲得更優(yōu)解)。該步驟被稱為“構(gòu)造啟發(fā)”,因為其構(gòu)造了對原始問題的可行解算。事實上,其可以是對原始問題的最優(yōu)解算,但是并不對此進(jìn)行保證。令0BJ_2作為在步驟2中獲得的目標(biāo)函數(shù)值,并且令Delta0BJ_l-2作為來自步驟1和步驟2的目標(biāo)函數(shù)值之差(即 Delta0BJ_l-2 = 0BJ_1_0BJ_2)。如果 ABS (Delta0BJ_l_2)(其中 ABS ()表示絕對值)是可接受的小值,那么便已找到了對該問題的可接受的解算。在該情況下,該方法可以跳至步驟 6。步驟3 原始FEAS_SV數(shù)組被恢復(fù)為可行選項的全集。將來自步驟2的解算提供作為步驟3中的解算過程的起始點(或初始解算)。使用通用混合整數(shù)線性編程解算器來解算該問題。這可以通過對于指定的時間段在CPLEX中使用稱為解算修正(Solution
25Polishing)的特定方法來實現(xiàn)。替代地,可以對于指定的時間段在CPLEX中使用缺省方法來解算該問題。來自步驟3的結(jié)果潛在地是對步驟2的解算的改進(jìn)(然而,保證其不比對步驟2的解算更糟糕)。因此,該步驟被稱為改進(jìn)啟發(fā)步驟。取決于所提供的時間限制以及在混合整數(shù)線性編程模型中的困難程度,解算器可以在達(dá)到該時間限制之前收斂到被證明的最優(yōu)解。如果這樣的話,則不需要步驟4。令0BJ_3作為在步驟3中獲得的目標(biāo)函數(shù)值,并且DeltaOBJ_l-3是來自步驟1和步驟3的目標(biāo)函數(shù)值之差(S卩,DeltaOBJ_l_3 = 0BJ_1-0BJ_3)。如果ABS(DeltaC)BJ_l-3)是可接受的小值,那么便已找到了對該問題的可接受的解算。在該情況下,該方法可以跳至步驟6。步驟4 對解算空間約減啟發(fā)(solution-space redunction heuristic)加以應(yīng)用。例如,可以應(yīng)用下面的條件可以對不超過在根據(jù)步驟3的解算中所使用的用戶指定數(shù)目(例如,兩個)的航次進(jìn)行改變。這是啟發(fā)式方法,因為其假定根據(jù)步驟3的解算的某個部分是最優(yōu)的,并且解算器必須保持這些判定固定且僅對航次判定的子集進(jìn)行所允許的改變。這通過在所述混合整數(shù)線性編程模型中添加以下約束來實現(xiàn)該約束限制了運(yùn)載工具/航次對的數(shù)目,該數(shù)目可以從等于零的值變成等于一的值(即,用于對航次和關(guān)聯(lián)運(yùn)載工具指配進(jìn)行選擇的相關(guān)聯(lián)的二進(jìn)制變量)。該步驟的所添加的約束使得以下更有可能 混合整數(shù)線性編程解算器將在可接受的時間量內(nèi)收斂到被證明的最優(yōu)解。令0BJ_4作為在步驟4中獲得的目標(biāo)函數(shù)值,并且DeltaOBJ_l-4是來自步驟1和步驟4的目標(biāo)函數(shù)值之差 (即,DeltaOBJ_l-4 = 0BJ_1_0BJ_4)。如果 ABS(DeltaOBJ_l_4)是可接受的小值,那么便已找到了對該問題的可接受的解算。在該情況下,該方法可以跳至步驟6。如果已經(jīng)超過了用于步驟4的所允許的時間限制,則跳至步驟6。否則,計算Delta0BJ_4-3作為來自步驟4 和步驟3的目標(biāo)函數(shù)值之差(即,Delta0BJ_4-3 = 0BJ_4-0BJ_3)。步驟5 如果來自步驟4的結(jié)果事實上是對來自步驟3的結(jié)果的改進(jìn),則這是可 (多次)采取的可選步驟。如果DeltaOBJ_4-3大于指定量,那么更新所述解算空間約減,以便反映步驟4中所獲得的當(dāng)前最佳解,并且重復(fù)步驟4和5,直到達(dá)到時間限制,或者當(dāng)來自步驟4的連續(xù)解算的目標(biāo)函數(shù)值之差小于指定量時。步驟6 給定最優(yōu)解或接近最優(yōu)解,將數(shù)學(xué)模型解算變換成供應(yīng)委任程序和對應(yīng)的裝載和卸載調(diào)度,這變?yōu)橐扇〉耐扑]動作。用戶可以將來自步驟1-5中的任何一個步驟的輸出(即,目標(biāo)函數(shù)的結(jié)果)(但是優(yōu)選地是來自步驟2-5的輸出)選擇作為優(yōu)化的運(yùn)輸方案。因而,舉例來說,如果用戶確定來自步驟3的輸出可接受,則用戶可以在該點停止所述定制方法并且將來自步驟3的結(jié)果用作運(yùn)輸方案。現(xiàn)在將參照表1和2為上述定制解算方法的非限制性實施例描述示例性解算。首先,該模型根據(jù)以上的步驟1移除了所有的需求港口分隔庫存約束。然后,解算該模型以便最大化總的凈盈余。如下面的表1中所示,該凈盈余的值是$492,000。接下來,在步驟1的解算中所進(jìn)行的運(yùn)載工具/航次指配(例如,在RED_FEAS_SV數(shù)組中的運(yùn)載工具/航次對被限制成包括航次15、22、55和14 被用來定義為對新模型可能的運(yùn)載工具/航次指配, 如步驟2中所示。然而,該第二模型并沒有考慮需求港口分隔庫存約束。該模型被解算,產(chǎn)生總的凈盈余的第二值(在這種情況下,是如表1中所示的_$603,000)。接下來,確定了步驟1的總的凈盈余(0BJ_1)和步驟2的總的凈盈余(0BJ_2)之差。如果該差的絕對值小 (即,在某個容限內(nèi)),那么該解算被認(rèn)為是可接受的,并且不再運(yùn)行另外的模型。然而,如果該差不足夠小(如表1中的例子所示),則該方法前進(jìn)到步驟3。在該步驟中,恢復(fù)了可能的運(yùn)載工具/航次指配的原始全數(shù)組,但是來自步驟2的輸出被用作初始條件或起始點。 該新模型被解算,產(chǎn)生第三總的凈盈余(0BJJ3)。將該新值與步驟1中的總的凈盈余的值進(jìn)行比較,并且如果該差的絕對值足夠小,則該方法終止并且不再運(yùn)行另外的模型。然而,如果該差不足夠小,則該模型前進(jìn)到步驟4。在該步驟中,將解算空間啟發(fā)應(yīng)用到該模型,并且該新的模型再次被解算。該解算產(chǎn)生第四總的凈盈余(OBJ_4),將其與第三總的凈盈余 (0BJ_3)或第一總的凈盈余(0BJ_1)進(jìn)行比較。如果這些值之間的差是小的,那么該方法終止并且不再解算另外的模型。然而,如果該差不足夠小,則根據(jù)需要可以重復(fù)步驟4。在該例中,第四總的凈盈余和第三總的凈盈余之間沒有差別。因而,第四步驟對達(dá)到改進(jìn)解算沒有幫助。但是,優(yōu)化器在合理的時間段中成功地收斂了步驟4的模型。在這種情況下,該方法可以終止,并且對步驟4的解算可被用作該問題的解算。表權(quán)利要求
1.一種用于運(yùn)輸散裝材料的方法,其包括(I)接收數(shù)據(jù)集合,所述數(shù)據(jù)集合包括(a)多個供應(yīng)位置和多個需求位置的標(biāo)識;(b)對于每個供應(yīng)位置,與其物理位置和散裝材料可用性有關(guān)的信息;(c)對于每個需求位置,與其物理位置和散裝材料要求有關(guān)的信息;(d)用于將散裝材料從供應(yīng)位置運(yùn)輸?shù)叫枨笪恢玫倪\(yùn)載工具群隊的標(biāo)識,以及與每個運(yùn)載工具的容量、成本和可用性有關(guān)的信息;(e)對于每個類型的散裝材料,根據(jù)其潛在處置而與該類型的散裝材料的經(jīng)濟(jì)價值有關(guān)的信息;(f)與運(yùn)輸所述散裝材料的成本有關(guān)的信息;(II)公式化數(shù)學(xué)模型,所述數(shù)學(xué)模型包括多個約束和用于凈收益盈余的目標(biāo)函數(shù);其中,所述目標(biāo)函數(shù)包括與以下內(nèi)容有關(guān)的判定變量供應(yīng)委任參數(shù)、針對需求位置處的要求而言對散裝材料的供應(yīng)的分配,以及通過所述運(yùn)載工具在供應(yīng)位置和需求位置之間的航次;(III)利用來自所述數(shù)據(jù)集合的數(shù)據(jù)或者使用來自所述數(shù)據(jù)集合的數(shù)據(jù)所計算的參數(shù)來填充所述數(shù)學(xué)模型;(IV)獲得所述數(shù)學(xué)模型的一個或多個解算;以及(V)基于所述數(shù)學(xué)模型的解算來物理地運(yùn)輸所述散裝材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中,與供應(yīng)委任參數(shù)有關(guān)的判定變量包括針對以下內(nèi)容的判定變量要委任的散裝材料的類型、要委任的散裝材料的體積,以及對于在供應(yīng)位置處裝載所述散裝材料的調(diào)度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中,與對散裝材料的供應(yīng)的分配有關(guān)的判定變量包括針對以下內(nèi)容的判定變量在每個需求位置處的散裝材料的卸載體積。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中,與通過運(yùn)載工具進(jìn)行的航次有關(guān)的判定變量包括針對以下內(nèi)容的判定變量向所述航次指配運(yùn)載工具,以及對所述運(yùn)載工具中的每個運(yùn)載工具來說的供應(yīng)和需求位置拜訪、裝載和卸載的順序。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中,與在供應(yīng)位置處的散裝材料可用性有關(guān)的信息包括與以下內(nèi)容有關(guān)的信息可用散裝材料的類型、可用散裝材料的體積,以及散裝材料的時間可用性。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中,與在需求位置處的散裝材料要求有關(guān)的信息包括與以下內(nèi)容有關(guān)的信息需求位置分隔、每個分隔可接受的散裝材料的類型、每個分隔的庫存容量、每個分隔的處理速率、所要求的散裝材料的類型、所要求的包括容限的散裝材料的體積,以及對散裝材料遞送的時間要求。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中,與運(yùn)載工具的可用性有關(guān)的信息包括運(yùn)載工具的時間可用性和物理位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中,所述數(shù)據(jù)集合進(jìn)一步包括以下信息中的一個或多個信息,所述信息涉及在供應(yīng)位置、需求位置或航次處的運(yùn)載工具限制;運(yùn)載工具的速度和燃料消耗;運(yùn)載工具成本;將供應(yīng)位置和需求位置分類到地理區(qū)域中; 對每個供應(yīng)位置和需求位置的限制; 對于每個供應(yīng)位置和需求位置的費(fèi)用或資費(fèi); 航次費(fèi)用、資費(fèi)或通行費(fèi); 運(yùn)送成本;以及旅程距離。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法,其中,所述數(shù)據(jù)集合進(jìn)一步包括以下信息中的一個或多個信息,所述信息涉及現(xiàn)貨成本和期約成本;對每個供應(yīng)位置和需求位置的吃水限制、貨物限制和錨位限制; 運(yùn)河通行費(fèi);甩掛或重新封裝費(fèi)用;以及管道成本。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中,用于所述數(shù)學(xué)模型的約束包括與在需求位置處的處理限制有關(guān)的約束。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法,其中,與處理限制有關(guān)的約束包括對摻和規(guī)格或摻和比率的約束。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中,用于所述數(shù)學(xué)模型的約束包括供應(yīng)委任的可估價性。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中,所述數(shù)據(jù)集合包括與將需求位置分類到地理區(qū)域中有關(guān)的信息,并且其中,用于MIP模型的約束包括與以下內(nèi)容有關(guān)的要求相對于每個地理區(qū)域,要由運(yùn)載工具遞送的或在該區(qū)域處保留的貨物的最小量或最大量。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中,所述數(shù)學(xué)模型是混合整數(shù)編程模型。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中,所述混合整數(shù)編程模型是混合整數(shù)線性編程模型。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中,獲得所述數(shù)學(xué)模型的所述一個或多個解算包括步驟通過移除所述數(shù)學(xué)模型的一組或多組約束來獲得第一解算;以及通過對所述數(shù)學(xué)模型的子問題進(jìn)行解算來獲得第二解算,其中,基于所述第一解算,所述數(shù)學(xué)模型的一個或多個判定變量保持恒定或不被理會。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法,其中,用于所述數(shù)學(xué)模型的約束包括庫存約束和摻和約束,并且其中,通過忽略所述庫存約束、所述摻和約束或這二者來獲得所述第一解算。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法,其中,獲得所述數(shù)學(xué)模型的所述一個或多個解算進(jìn)一步包括步驟通過將第二解算用作初始可行解算的局部搜索啟發(fā)來獲得第三解算;以及通過約減用于所述數(shù)學(xué)模型的解算空間來獲得第四解算。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法,其中,所述第二解算是通過構(gòu)造啟發(fā)來獲得的,所述第三解算是通過改進(jìn)的啟發(fā)來獲得的,并且所述第四解算是通過解算空間約減來獲得的。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法,其中,所述第一解算是用于所述目標(biāo)函數(shù)值的上界, 并且所述第二解算是用于所述目標(biāo)函數(shù)值的下界。
21.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法,其中,所述第一解算包括對所選航次集合的確定,并且其中,通過對所述數(shù)學(xué)模型的子問題進(jìn)行解算來獲得所述第二解算,其中不理會與非所選航次有關(guān)的判定變量。
22.—種計算機(jī)裝置,其包括(I)存儲器設(shè)備,所述存儲器設(shè)備存儲數(shù)據(jù)文件,所述數(shù)據(jù)文件含有(a)多個供應(yīng)位置和多個需求位置的標(biāo)識;(b)對于每個供應(yīng)位置,與其物理位置和散裝材料可用性有關(guān)的信息;(c)對于每個需求位置,與其物理位置和散裝材料要求有關(guān)的信息;(d)用于將散裝材料從供應(yīng)位置運(yùn)輸?shù)叫枨笪恢玫倪\(yùn)載工具群隊的標(biāo)識,以及與每個運(yùn)載工具的容量、成本和可用性有關(guān)的信息;(e)對于每個類型的散裝材料,與該類型的散裝材料的經(jīng)濟(jì)價值有關(guān)的信息;(f)與運(yùn)輸所述散裝材料的成本有關(guān)的信息;(II)所述計算機(jī)裝置可執(zhí)行的建模應(yīng)用,所述建模應(yīng)用用于填充數(shù)學(xué)模型,所述數(shù)學(xué)模型包括多個約束和用于凈收益盈余的目標(biāo)函數(shù);其中,所述目標(biāo)函數(shù)包括與以下內(nèi)容有關(guān)的判定變量供應(yīng)委任參數(shù)、針對需求位置處的要求而言對散裝材料的供應(yīng)的分配,以及通過運(yùn)載工具在供應(yīng)位置和需求位置之間的航次;(III)所述計算機(jī)裝置可操作的解算器,用于獲得所述數(shù)學(xué)模型的一個或多個解算。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的計算機(jī)裝置,其進(jìn)一步包括顯示器,所述顯示器用于顯示基于所述數(shù)學(xué)模型的解算的輸出。
24.一種含有計算機(jī)可執(zhí)行指令程序的非暫時的計算機(jī)可讀存儲介質(zhì),所述計算機(jī)可執(zhí)行指令程序用于實現(xiàn)用來確定對散裝材料的運(yùn)輸?shù)姆椒ú襟E,所述方法步驟包括(I)讀取數(shù)據(jù)文件,所述數(shù)據(jù)文件包括(a)多個供應(yīng)位置和多個需求位置的標(biāo)識;(b)對于每個供應(yīng)位置,與其物理位置和散裝材料可用性有關(guān)的信息;(c)對于每個需求位置,與其物理位置和散裝材料要求有關(guān)的信息;(d)用于將散裝材料從供應(yīng)位置運(yùn)輸?shù)叫枨笪恢玫倪\(yùn)載工具群隊的標(biāo)識,以及與每個運(yùn)載工具的容量、成本和可用性有關(guān)的信息;(e)對于每個類型的散裝材料,與該類型的散裝材料的經(jīng)濟(jì)價值有關(guān)的信息;(f)與運(yùn)輸所述散裝材料的成本有關(guān)的信息;(II)使用所述數(shù)據(jù)文件來填充數(shù)學(xué)模型,所述數(shù)學(xué)模型包括多個約束和用于凈收益盈余的目標(biāo)函數(shù);其中,所述目標(biāo)函數(shù)包括與以下內(nèi)容有關(guān)的判定變量供應(yīng)委任參數(shù)、針對需求位置處的要求而言對散裝材料的供應(yīng)的分配,以及通過運(yùn)載工具在供應(yīng)位置和需求位置之間的航次;(III)獲得所述數(shù)學(xué)模型的一個或多個解算。
25.根據(jù)權(quán)利要求M所述的計算機(jī)可讀存儲介質(zhì),其中,所述方法步驟進(jìn)一步包括基于所述數(shù)學(xué)模型的解算來創(chuàng)建輸出。全文摘要
提供了一種用于貨物的最優(yōu)運(yùn)輸?shù)姆椒ê脱b置。該方法包括優(yōu)化多個運(yùn)輸判定,以及通過根據(jù)優(yōu)化的運(yùn)輸判定的集合來移動多個運(yùn)載工具,從而機(jī)械地運(yùn)輸貨物。所述判定包括運(yùn)輸路線和對運(yùn)輸工具的調(diào)度、對于要通過運(yùn)輸工具運(yùn)輸?shù)揭粋€或多個需求位置的貨物的分配、對于通過運(yùn)輸工具從一個或多個供應(yīng)位置拾取的貨物的委任、對專業(yè)化運(yùn)輸位置的使用,以及對每個運(yùn)輸工具的運(yùn)載工具指配。通過以下方式來優(yōu)化判定集合收集與各種運(yùn)輸判定有關(guān)的數(shù)據(jù)、將所收集的數(shù)據(jù)用作混合整數(shù)線性編程模型的一部分,以及獲得該模型的解算以便得到優(yōu)化的運(yùn)輸判定的集合。
文檔編號G06Q50/30GK102422313SQ201080019902
公開日2012年4月18日 申請日期2010年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月5日
發(fā)明者F·黎, G·R·科西斯, J·宋, K·C·弗曼, L·蔡, M·奧斯默, P·H·沃里克, T·A·惠頓 申請人:??松梨谘芯抗こ坦?br>