箱位分配及场桥调度是影响集装箱码头出口箱堆场作业效率的主要问题。面对集装箱码头泊位资源的稀缺以及堆场空间资源和机械设备资源有限的局面,合理调度场桥和分配出口箱箱位,是避免送箱集卡场内拥堵的有效举措,可以提高码头后方堆场资源的利用效率;同时能提高船舶的装载效率,减少船舶的在港停靠时间,提升对船舶公司及货主的服务水平。为提高出口箱堆场作业系统的作业效率,本文对平衡预翻箱与翻箱量的出口箱堆场作业系统优化问题进行了研究:(1)本文详细概述了集装箱码头堆场空间资源和机械设备资源;介绍和分析了集装箱码头堆场作业流程;概括了集装箱码头堆场相关优化问题。(2)考虑到出口箱送箱集卡实际到港时间具有不确定性,将决策周期划分为若干个小的时间段,模拟出口箱实时到场过程,随着到场出口箱信息的不断更新实时调度出口箱的堆存箱位,合理解决了出口箱到场序列的不确定性,使调度过程更加符合现实港口的调度情况。(3)构建平衡预翻箱与翻箱量的出口箱堆场多资源协同优化双层规划模型。该模型同时优化了出口箱进出场两个作业过程,在上层模型中,码头方依据船舶配载要求,以提箱装船作业时间最短为目标给实时入场的出口箱合理分配箱位,并把决策结果传递到下层;下层模型结合上层模型产生的堆存方案,首先优化预翻箱作业,然后再以堆存时间最短为目标将到场出口箱放置对应箱位,决策结果传递到上层,通过上下层模型间的不断反馈使堆场作业系统效率最优。(4)设计改进的遗传模拟退火算法(IGSAA)对模型进行求解,利用遗传算法(GA)改进模拟退火算法(SA)初始解的质量,克服了 GA容易陷入局部最优的缺陷,也解决了 SA收敛速度慢的问题。同时,引入一种自适应Metropolis准则,使SA解的跳变具有自适应性,更利于算法寻优。(5)为验证算法性能,给出原调度问题下界;为验证调度策略的有效性,对不同调度策略进行比较分析。实验结果表明,本文设计的IGSAA算法寻优性能强,求解结果优;提出的堆场调度策略显著优化了出口箱堆场运作效率,可为集装箱码头堆场多资源集成调度优化提供理论研究的新思路。