(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210820801.7 (22)申请日 2022.07.12 (71)申请人 上海交通大 学 地址 200240 上海市闵行区东川路80 0号 申请人 上海国际港务 （集团） 股份有限公司 (72)发明人 秦威　庄子龙　方怀瑾　张战罗　 谭润芝　邹鹰　凌强　田宇　 杨靖培　 (74)专利代理 机构 上海交达专利事务所 31201 专利代理师 王毓理　王锡麟 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 16/901(2019.01) G06Q 10/06(2012.01) G06Q 10/08(2012.01)G06F 111/04(2020.01) (54)发明名称 自动化集装箱码头全域 集成网络调度方法 (57)摘要 一种自动化集装箱码头全域集成网络调度 方法， 根据自动化集装箱码 头全域集成调度免死 锁约束， 建立自动化集装箱码 头全域集成调度网 络模型， 将自动化集装箱码头全域集成调度问题 映射为调度网络； 然后计算调度网络中节点重要 度， 将其作为调度依据， 指导自动化集装箱码头 在多任务可加工时找出重要度大的任务 以及多 设备可用时选出重要度大的设备， 实现全域集成 调度。 权利要求书2页 说明书4页 附图4页 CN 115130316 A 2022.09.30 CN 115130316 A 1.一种基于复杂网络的自动化集装箱码头全域集成网络调度方法， 其特征在于， 根据 自动化集装箱码头全域集成调 度免死锁约束， 建立自动化集装箱码头全域集成调度网络模 型， 将自动化集装箱码头全域集成调度问题映射为调度网络； 然后计算调度网络中节点重 要度， 将其作为调度依据， 指导自动化集装箱码头在多任务可加工时找出重要度大 的任务 以及多设备 可用时选出重要度大的设备， 实现全域 集成调度； 所述的自动化集装箱码头全域集成调度网络模型， 是以调度事件为视角， 以调度事件 之间的约束关系为连边， 对自动化集装箱码头集成调 度问题进 行映射的网络模型， 具体为： G＝(V， E， W)， 其中V是节点集， 节点数为N＝|V|， 每个节点对应于一个集装箱在设备上的调 度事件； E是边集， 边数为M＝|E|； 每个连边调度事件之间的关系， 具体包括三种： 调度事件 由同一个设备进行执行， 调度事件同属于同一个集装箱的同一个业务阶段， 调度事件同属 于同一个集装箱但是业务阶段相邻； 权重矩阵W＝(wij)N×X是一个N阶方阵， wi， j表示从节点i 到节点j的边的权 重。 2.根据权利要求1所述的基于复杂网络的自动化集装箱码头全域集成网络调度方法， 其特征是， 所述的全域集成调度包括： 岸桥、 水平运输和陆侧箱区三个阶段的设备调度， 其 中岸桥包括主小车、 中转平台和门架小车三种资源， 水平运输部分采用的是带顶升机构的 自动导引车， 陆侧箱区包括 堆场支架和轨道吊两种资源。 3.根据权利要求1所述的基于复杂网络的自动化集装箱码头全域集成网络调度方法， 其特征是， 所述的免死锁约束， 是指避免集装箱码头出现任务在设备间的请求形成闭环， 涉 及任务均无法进入后续环 节情况的码头设备作业约束。 4.根据权利要求1所述的基于复杂网络的自动化集装箱码头全域集成网络调度方法， 其特征是， 所述的节点重要度， 通过从网络拓扑结构的角度对节点在 网络中的地位进行 的 评价， 具体 计算步骤包括： 1)更新网络模型， 根据业务及设备的变化信息， 对节点V， 连边E和权重W进行更新， 得到 最新的调度网络G， 并计算网络的邻接矩阵A＝(aij)； 邻接矩阵中aij＝1表示从节点vi∈V到 节点vj∈V存在连边， 对每一个节点， 计算其度值 其中： 表示入度， 表示出度； 2)根据所选择的评价指标， 计算节点重要度F＝f(G， v)， 其中： G为网络， v为目标节点， f ()为重要度评价指标； 所述的重要度评价指标， 根据实际运行的调度效率， 可选择任意一种： 其中： Γ(i)表示节点vi的邻居节点 集合。 5.根据权利要求1～4中任一所述的基于复杂网络的自动化集装箱码头全域集成网络 调度方法， 其特 征是， 具体包括： 步骤1)对自动化 集装箱码头进行免死锁约束定义， 具体包括： 1.1)岸桥的中转平台卸船流与装船流进行分离， 当中转平台的卸船空间无空余时， 主 小车不进行卸船操作， 当中转平台的装船空间无空余时， 门架小车不进行装船操作； 1.2)堆场支架卸船流与装船流进行分离， 当堆场支架的装船空间无空余时， 轨道吊不权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115130316 A 2进行装船操作； 1.3)所有的L ‑AGV不允许同时进行装船作业； 步骤2)针对自动化集装箱码头全域集成调度问题， 建立调度网络模型， 将自动化集装 箱码头全域集成调 度问题映射为自动化集装箱码头全域集成调 度网络模型， 所建立的调 度 网络模型 由节点和有向连边构成， 节点的含义是某一个任务在某一台设备上 的调度事件， 连边则为调度事 件之间的约束关系； 步骤3)根据自动化集装箱码头设备交互关系和自动化集装箱码头全域集成调度网络 模型， 获得自动化 集装箱码头全域 集成调度网络； 自动化集装箱码头全域集成调度中多任务可加工时任务优先级的选定以及多设备可 用时选择合适的设备这两种基本调度问题均归结为调度网络中多个可选节点时如何确定 节点重要度的问题， 即计算节点重要度F＝f(G， v)， 其中： G为网络， v为目标节点， f()为重 要度评价指标； 所述的重要度评价指标， 根据实际运行的调度效率， 可选择任意一种： 其中： Γ(i)表示节点vi的邻居节点 集合。 6.根据权利要求5所述的基于复杂网络的自动化集装箱码头全域集成网络调度方法， 其特征是， 所述的约束关系包括： 1)时间约束关系(时间边)， 该连边单向， 由任务所对应的工艺路线所决定的先进行加 工的操作指向后加工的操作， 该连边的权重代表着任务从上一工序设备转移到下一工序设 备所需花费的时间； 2)空间抑制关系(空间边)， 该连边为双向， 存在于同一台设备对应的操作之间， 该连边 的权重代表着一个机器从一个任务切换到另外一种任务所需花费的时间； 3)业务约束关系(业务边)， 该连边为双向， 存在于 同一个任务对应的多台并行机操作 之间， 该连边没有权 重。 7.根据权利要求1所述的基于复杂网络的自动化集装箱码头全域集成网络调度方法， 其特征是， 自动化集装箱码头调 度过程中的动态随机性事件都需要及时更新到调度网络中 以确保根据调度网络决策 的实时最优性； 例如当任务完成或设备不再可用时， 需将对应的 节点从网络中删除； 当有新的任务 或设备资源加入时， 依据调 度网络模型， 需将对应的节 点 加入到网络中。 8.一种实现权利要求1～7中任一所述的基于复杂网络的自动化集装箱码头全域集成 网络调度方法的系统， 其特征在于， 包括： 免死锁约束及设备定义单元、 调度网络建模单元 和节点重要度计算单元， 其中： 免死锁约束及设备定义单元根据码头实际的设备信息和集 装箱业务信息， 进行操作事件及其关系的推理， 调度网络建模单元根据推理得到的操作事 件及其关系， 进行网络建模表征， 节点重要度计算单元根据所得到的调度网络计算节点重 要度数值， 根据重要度对节点进 行排序， 作为调度事件优先级的衡量指标， 进而找到 当前时 刻优先级最高的调度事 件作为决策内容。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115130316 A 3