双碳目标下基于改进型NSGA-II算法的港口作业调度优化算法

作     者：刘树东 吴昊 丛佳 顾播宇 

作者机构：天津城建大学计算机与信息工程学院 

出 版 物：《计算机应用》 (Journal of Computer Applications)

年 卷 期：2024年

学科分类：12[管理学] 081505[工学-港口、海岸及近海工程] 1201[管理学-管理科学与工程(可授管理学、工学学位)] 081104[工学-模式识别与智能系统] 08[工学] 0815[工学-水利工程] 0835[工学-软件工程] 0811[工学-控制科学与工程] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金(62204168) 天津市科委企业科技特派员项目(23YDTPJC00450) 

主　　题：“双碳”目标 碳排放 码头运营成本 港口作业调度优化算法 NSGA-II算法 

摘      要：随着全球气候变化问题的日益严峻，我国提出了碳达峰和碳中和的“双碳目标。而港口作为物流枢纽和货物集散地，其碳排放问题尤为突出。针对港口作业调度优化问题，考虑船舶到港时间、货物装卸需求、岸桥作业能力及碳排放成本等关键因素，构建了最小化碳排放成本和码头运营成本的作业调度优化模型并提出了一种双碳目标下基于改进型NSGA-II(Non-dominated Sorting Genetic Algorithm II)算法的港口作业调度优化算法E-NSGA-II(Improved Non-dominated Sorting Genetic Algorithm II)，首先对算法的编码策略、种群初始化方法、交叉变异操作进行调整，其次设计了不可行解的基因修复算子，并引入了自适应交叉与变异概率机制。实验结果表明，与FCFS(First Come First Service)调度算法相比，所提出算法在模型求解中总成本下降了7.9%，碳排放成本下降了19.7%，码头运营成本下降了6.5%。研究结果丰富了多目标优化算法和港口作业调度理论，为港口企业实现绿色调度、降低运营成本、提升经济效益提供了有力支持。