数据驱动的港口群水路集疏运服务优化策略研究
批准号:
72101223
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
邱璇
依托单位:
学科分类:
物流与供应链管理
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
邱璇
中文摘要
水路运输具有运量大、成本低、能耗少、可靠性高等优势,在综合运输系统中扮演着重要的角色。本项目依托港口物流多源数据,以水路集疏运服务系统为研究对象,针对服务定价策略和调度机制,建立双层规划模型探究利益主体之间的交互关系,并利用数据驱动的方法,研究动态定价与调度策略,进一步降低水运服务的运营成本、提高港口企业的效益、增加服务的弹性。首先,基于多源数据挖掘水运需求的动态性和运输系统的特点,并利用机器学习方法对集疏运需求进行预测;其次,基于港口企业与货主之间的交互关系构建双层规划模型,分析最优定价和调度决策,并考虑港口群企业之间的竞合关系,建立双重博弈模型;然后,针对水路集疏运系统的不确定性,构建基于滚动计划的动态定价和调度模式,并结合运输需求、港口状态、船舶状态等实时信息,研究实时定价和调度决策以及设计在线优化算法;最后,将研究成果在具有典型水路集疏运系统的枢纽港企业进行应用和效果验证。
英文摘要
Waterway transport plays an essential role in freight transport industry through providing high capacity and reliable transport service, reducing carbon emission and cost, and relieving traffic congestion. This project studies the dynamic transport service pricing and scheduling problem in a waterway transport system based on multi-source data in port logistics, with the objective of improving the profit of port enterprises, reducing the transportation cost, and improving transport service resilience. Specifically,this project will first conduct data mining regarding the dynamics of the transport demands as well as the characteristics of the waterway transport system, and make demand forecast by using machine learning methodologies. Second, a bilevel model with one port enterprise as the leader and multiple shippers as followers will be developed for obtaining the optimal transport service pricing and scheduling, and a dual game theoretic model will be formulated considering the co-opetition in port clusters. Third, regarding the uncertainty in waterway transport systems, a dynamic pricing and scheduling scheme will be proposed based on the rolling horizon approach; and the online pricing and scheduling decisions and optimization algorithms will be designed based on the real-time data including transport demand changes and the conditions of ports and vessels. Finally, the analytical and experimental results will be extensively tested based on the data provided by the main port enterprises with typical waterway transport networks.
水路运输是我国综合运输体系的重要组成部分,解决港口群水路集疏运服务系统的运营管理问题,对于提升港口群的国际竞争力以及推进绿色、高效、智慧的现代物流系统建设具有重大现实意义。本项目的主要研究内容可分为三个方面。首先,项目团队通过广泛的文献综述和对多地内陆港、海港及相关物流服务企业的考察,深入探究这些主体之间的合约和运营关联。项目团队详细梳理了各决策主体的关联关系,并收集了大量物流数据。在此基础上,分析了系统的动态性,并对货运需求进行了深入的分析与预测。其次,考虑到货主企业的异构性,项目团队设计了一种基于货运量折扣的水运定价策略,并建立了双层规划模型以验证其有效性。研究结果表明,与现有的运价相比,该策略能够显著提高物流企业的利润。同时,针对多内河港口与海港之间的交互关系,项目团队为不同内河港口的主要特点定制了水运运价。通过建立博弈模型,项目团队设计了求解全局最优解的算法,实现了在多决策主体交互环境下的水运服务定价与调度的联合优化。最后,考虑到物流需求的动态性和不确定性,项目团队融合了滚动时域方法和事件驱动策略,设计了一种平滑的动态调度方法,以应对突发需求并优化资源配置。此外,针对内河拖船甩挂运输模式,项目团队对驳船和拖船的动态调度与分配问题进行了建模与优化,并设计了快速求解的算法,以实现水运服务的动态决策与优化。通过上述研究内容的实施,项目团队期望为水路集疏运服务系统的优化提供科学依据,助力我国港口群的现代化建设。
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