技术领域
[0001] 本申请属于数据处理技术领域，更具体地，涉及一种基于数据拟合和多因素评估的轮渡班期确定方法及装置。
相关背景技术
[0002] 琼州海峡一直以来是海南岛对外物流人流交互的重点，但是其在时间和空间维度上的不均衡又是客观上极难解决的现实问题。时间维度上，春运的车客流吞吐量大约是平常的3倍以上，对船舶运力的需求激增。空间维度上，在春季瓜果蔬菜上市时，往往出岛的需求远远大于进岛的需求，而在秋冬之际，往往进岛的需求大于出岛的需求。此外，由于旅客进出岛的时间随意性较高，装满才发班的模式会导致船舶调度混乱，按点发班的模式又不能确保现有运力的最大化释放，整体的效率和效益都受到制约。这些客观存在的问题都会导致琼州海峡客滚轮渡的综合效益不能最大化。
[0003] 虽然目前已经采取了一些措施进行提升，但仍存在以下几点不足：
[0004] 1.对于未来过海需求的预测往往误差较大，导致船舶排班的方案经常需要临时调整，目前的排班技术不能支持流量大波动情况下的临机规划策略。
[0005] 2.船舶的船型、容量以及船员的驾驶水平等都会影响港口的整体运行效率，目前的排班技术尚不能解决多重因素综合评估分析下的最优排班策略。
[0006] 3.高峰期的过海需求和日常需求差异在3倍左右，大多数时间客滚轮渡都需要均衡船舶班期、过海效率以及单航次收入三者间的关系，而目前的排班算法仅仅考虑最大化疏运的问题，无法满足日常班期设计的要求。
[0007] 因此，目前的轮渡班期过程中，现有的船舶排班方式无法有效应对高波动需求以及实现多重因素影响的综合评估，难以形成一种适应于多种不同场景下的船舶排班方法，从而影响了整体港口运行效率。
具体实施方式
[0058] 为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0059] 本文中术语“和/或”，是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。本文中符号“/”表示关联对象是或者的关系，例如A/B表示A或者B。
[0060] 本文中的说明书和权利要求书中的术语“第一”和“第二”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述对象的特定顺序。例如，第一响应消息和第二响应消息等是用于区别不同的响应消息，而不是用于描述响应消息的特定顺序。
[0061] 在本申请实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
[0062] 在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指两个或者两个以上，例如，多个处理单元是指两个或者两个以上的处理单元等；多个元件是指两个或者两个以上的元件等。
[0063] 接下来，对本申请实施例中提供的技术方案进行介绍。
[0064] 参照图1，本申请提供一种基于数据拟合和多因素评估的轮渡班期确定方法，包括：
[0065] S101.采集船舶参数和港区参数，基于船舶参数和港区参数获取多个船舶班期方案；船舶班期方案是从船舶效率维度和船舶收益维度获取的；
[0066] S102.对多个船舶班期方案进行效率维度和收益维度的综合能力评估，得到效率维度能力值和收益维度能力值；
[0067] S103.根据不同疏运模式需求，确定效率维度的效率权重参数以及收益维度的收益权重参数，基于效率维度能力值、效率权重参数、收益维度能力值以及收益权重参数，获取每个方案的综合能力值；
[0068] S104.根据综合能力值对多个船舶班期方案进行排序，选择最优班期方案。
[0069] 具体地，所述船舶参数包括船舶画像指标B、平均单航次收入M以及平均单航次装载效率E；所述港区参数包括实时流量S1、预期流量S2以及港池状态参数AT；
[0070] 本实施例中，船舶参数和港区参数均为算法的输入参数，包括：港区实时流量、预期流量、航次预期收入、装卸效率、港池状态、船舶画像。算法的输出是班期方案，即船舶班期及靠离泊计划。
[0071] 算法输入参数中实时流量、预期流量、港池状态等都有一定的随机性，是影响最终结果的关键变量；航次收入、装卸效率、船舶画像等都是通过历史数据总结出来的，在一定时间内相对固定，是次要的影响因素
[0072] 其中，所述实时流量为港区当前的客货流量，所述预期流量为基于历史数据预测的未来流量；所述平均单航次收入和平均单航次装载效率均是基于历史数据进行计算得到的；所述港池状态参数用于表示突发状况造成的不可用泊位情况以及可用泊位情况。
[0073] 系统根据当前港区的流量情况、可用船舶情况、船舶画像能力情况以及预期流量情况等，综合评估形成多个船舶班期方案，每个班期方案包括效率维度和收益维度两个方面。
[0074] 参照图2，根据不同时期的疏运要求，配比形成不同的权重参数，绘制方案能力曲线，默认选择综合能力评分最大的方案。
[0075] 进一步地，从船舶效率维度获取多个船舶班期方案的过程包括：
[0076] 根据所述船舶画像指标的历史平均海上航行时间、历史平均日航次以及平均临修概率确定船舶的效率值，将各船舶的效率值进行排序，得到船舶效率列表；
[0077] 根据所述实时流量和预期流量确定港区拥挤度，根据所述港区拥挤度和港池状态参数确定当前的船舶策略调度等级；
[0078] 根据所述船舶策略调度等级从所述船舶效率列表中选取目标船舶，形成船舶和泊位的多个效率角度的船舶班期方案。
[0079] 具体地，将当前可用船舶编号录入系统，系统根据船舶编号，形成船舶的三维指标画像，即船舶画像B、平均收入M、以及平均装卸效率E。
[0080] 对于任一艘船舶，其船舶画像主要关心三个维度(T，F，H)。其中，T为该船舶的历史平均海上航行时间；F为该船舶的历史平均日航次；H为该船舶的平均临修概率。
[0081] 进一步地，对所有可用船舶计算其效率情况，对效率值从大到小进行排序，效率计算公式如下：
[0082] Bq＝F×(1/T)×H×(1/E)×100％
[0083] 其中，Bq为船舶的效率值。
[0084] 根据各船舶的效率值进行排序，得到船舶效率优先排序列表Cb。
[0085] 更进一步地，根据所述船舶策略调度等级从所述船舶效率列表中选取目标船舶，包括：
[0086] 确定所述船舶策略调度等级，所述船舶策略调度等级包括紧急级别、一般级别以及稀疏级别；
[0087] 当所述船舶策略调度等级为紧急级别时，从所述船舶效率列表中选取前N个满足所需船舶数量的目标船舶；其中，N为正整数；
[0088] 当所述船舶策略调度等级为一般级别时，根据所需船舶数量将所述船舶效率列表分为多个船舶效率组，选取个船舶效率组的第一辆船舶作为目标船舶；
[0089] 当所述船舶策略调度等级为稀疏级别时，从各船舶效率组中任选一辆船舶作为目标船舶。
[0090] 具体地，参照图3和图4，图3为港区内外流程等级情况表的示意图，图4为港区拥挤度与泊位可用度情况表的示意图；
[0091] 通过上述附图确定当前的调度策略等级Lq，分为L1、L2和L3三个级别：
[0092] a.L1为紧急情况级别，即疏运压力较大，优先选择Cb列表中排名靠前的船舶进行调度，形成船舶‑泊位的班期方案{(P1,H1),(P2,H2),...(Pn,Hn)}；
[0093] b.L2为一般情况级别，即疏运压力一般，可将Cb列表的船舶分为4组，每次从4组中选择组内排名第一的船舶进行调度，形成船舶‑泊位的班期方案{(P1,H1),(P2,H2),...(Pn,Hn)}；
[0094] c.L3为稀疏情况级别，即疏运压力较小，可将Cb列表的船舶分为4组，每次从4组中任意选择一艘船舶进行调度，形成船舶‑泊位的班期方案{(P1,H1),(P2,H2),...(Pn,Hn)}。
[0095] 在具体的实施过程中，调度员根据形成的方案，可结合实际经验情况，对方案进行微调，形成不少于2个以上的备选方案。主要调整策略是结合船舶当前的实时动态情况，如突发的临时维修情况、人员伤亡情况、泊位占用情况等。
[0096] 进一步地，所述效率维度能力值的获取方法包括：
[0097] 获取所述船舶班期方案中的目标船舶的效率值；
[0098] 基于各船舶班期方案的目标船舶的效率值、船舶策略调度等级以及船舶班期方案的数量进行计算，得到效率维度能力值。
[0099] 对形成的所有{P，H}方案计算得到效率维度能力值，计算公式为：
[0100]
[0101] 其中，Bqi为各船舶班期方案的目标船舶的效率值，Lq为船舶策略调度等级，n为船舶数。
[0102] 相应地，从船舶收益维度获取多个船舶班期方案的过程包括：
[0103] 根据所述船舶画像指标的本月历史单航次收入情况、本月历史单航次利润情况以及平均临修概率确定船舶的收益值，将各船舶的收益值进行排序，得到船舶收益列表；
[0104] 根据所述实时流量和预期流量确定港区拥挤度，根据所述港区拥挤度和港池状态参数确定当前的船舶策略调度等级；
[0105] 根据所述船舶策略调度等级从所述船舶收益列表中选取目标船舶，形成船舶和泊位的多个收益角度的船舶班期方案。
[0106] 可选地，所述收益维度能力值的获取方法包括：
[0107] 根据所述目标船舶的本月历史单航次收入情况、本月历史单航次利润情况、平均临修概率以及平均收入，获取所述目标船舶的收益值；
[0108] 基于各船舶班期方案的目标船舶的收益值、船舶策略调度等级以及船舶班期方案的数量进行计算，得到收益维度能力值。
[0109] 另一方面，对于任一艘船舶，在收益维度的船舶画像主要关心三个维度(Eq，Pq，H)。
[0110] 其中，Eq为该船舶的本月历史单航次收入情况；Pq为该船舶的本月历史单航次利润情况；H为该船舶的平均临修概率。
[0111] 对所有可用船舶计算其收益情况，对收益值从大到小进行排序，收益计算公式如下：
[0112] Mq＝Eq×Pq×H×M×100％
[0113] 其中，Mq为目标船舶的收益值，M为平均收入。
[0114] 根据各船舶的收益值进行排序，得到船舶效率优先排序列表Mb。
[0115] 进而按照效率维度能力值计算程序的步骤，形成若干收益维度的船舶调度方案，并计算得到收益维度能力值，计算公式为：
[0116]
[0117] 其中，Mqi为各船舶班期方案的收益值，Lq为船舶策略调度等级，n为船舶数。
[0118] 更进一步地，根据不同的疏运模式需求，结合市场调研和历史数据，设定效率权重参数α(如0.6)与收益权重参数β(如0.4)，权重可以根据具体情况进行调整，以适应不同的业务目标。
[0119] 利用效率维度能力值、收益维度能力值与各自的权重参数，计算每个方案的综合能力值。计算公式为：
[0120] EE{(EFi,MFi)}＝α×EFi+β×MFi
[0121] 其中，EFi为效率维度能力值，MFi为收益维度能力值，α为效率权重参数，β为收益权重参数。
[0122] 具体地，本实施例对两种维度分别形成的方案分别带入另个一个维度，形成所有方案分别在效率维度和收益维度的理论计算值，得到结果为一个二维数组序列：
[0123] {(EF1，MF1),(EF2，MF2)...(EFn，Mfn)}
[0124] 将得到的所有序列带入上述的综合效率计算公式，根据得到的所有方案的EE值，即综合能力值。对各个调度方案的综合能力值进行排序，调度员根据最终方案的能力值排序，原则上首选综合能力值最高的方案。
[0125] 也就是说，根据上述计算出的综合能力值，对所有班期方案进行降序排序，高综合能力值的方案将优先考虑。从排序结果中选取综合能力值最高的方案作为最优班期方案。将最优班期方案投入在实际运营中，并收集反馈数据。后续可以根据实际运营情况，持续优化参数，调整方案，以应对市场变化与动态需求。
[0126] 可选地，所述基于所述船舶参数和港区参数获取多个船舶班期方案之前，还包括：
[0127] 确定船舶的可用情况信息，根据所述可用情况信息排除厂修船舶、临修船舶、特勤船舶以及停航船舶，确定可用船舶以生成多个船舶班期方案；
[0128] 所述疏运模式包括日常疏运模式、节假日疏运模式、春运疏运模式以及应急疏运模式。
[0129] 具体地，本申请实施例提供的基于数据拟合和多因素评估的轮渡班期确定方法的完整流程如下所示：
[0130] 1)预处理阶段：系统将各类型船舶根据其装载能力、运营能力和盈利能力分为三类(优等船舶、中等船舶、一般船舶)，分别用B1，B2，B3表示。每条船舶的历史平均单航次收入为M，历史平均当航次装载效率为E。
[0131] 2)设置港区的实时流量、预期流量以及港池状态参数，分别用S1，S2和AT表示，其中，港池状态参数主要为突发状况造成的泊位不可用情况以及可用泊位的情况。
[0132] 3)设置可用船舶情况，排除厂修船舶、临修船舶、特勤船舶、停航船舶等，可用船舶用P{P1,P2...Pn}表示。
[0133] 4)船舶的输入参数为P{B,M,E}，港区的参数为S1，S2和AT，将各类输入参数带入系统计算公式中分别得到效率维度能力值和收益维度能力值。
[0134] 5)人工设置不同船舶的顺序和使用册数，重复步骤四，得到多个方案的不同效率维度能力值和收益维度能力值。
[0135] 6)根据疏运情况要求(一般包括日常疏运模式、节假日疏运模式、春运疏运模式以及应急疏运模式)设置效率和收益不同的权重参数α和β，系统自动计算得到该班期方案的综合能力值。
[0136] 7)结合综合能力值，确定最终班期方案。调度员可根据现场实际情况，对班期方案进行微调，微调后的班期方案可直接输入至系统计算方案能力值。调度员根据得到的能力值，确定最终的班期方案。
[0137] 参照图5，图5是本申请基于数据拟合和多因素评估的轮渡班期确定方法的流程示意图之二，包括：
[0138] 获取船舶可用情况，获取港口泊位可用情况，以及获取当前港区内外实时流量情况；
[0139] 对船舶画像进行指标分类处理；
[0140] 一方面，计算效率指标，计算船舶效率优先排序列表，计算船舶调度策略等级，形成多个班期方案，计算每个方案效率维度的能力值；
[0141] 另一方面，计算收益指标，计算船舶收益优先排序列表，计算船舶调度策略等级，形成多个班期方案，计算每个方案收益维度的能力值；
[0142] 根据疏运要求设置效率和收益维度权重，根据综合能力计算公式计算综合能力值；
[0143] 按综合能力值排序形成班期最终推荐方案，并判断是否需要人工调整，若是则返回根据综合能力计算公式计算综合能力值，若否则结束流程。
[0144] 参照图6，一种基于数据拟合和多因素评估的轮渡班期确定装置，包括：
[0145] 方案生成模块610，用于采集船舶参数和港区参数，基于所述船舶参数和港区参数获取多个船舶班期方案；所述船舶班期方案是从船舶效率维度和船舶收益维度获取的；
[0146] 效率和收益评估模块620，用于对多个船舶班期方案进行效率维度和收益维度的综合能力评估，得到效率维度能力值和收益维度能力值；
[0147] 综合评估模块630，用于根据不同疏运模式需求，确定效率维度的效率权重参数以及收益维度的收益权重参数，基于所述效率维度能力值、效率权重参数、收益维度能力值以及收益权重参数，获取每个方案的综合能力值；
[0148] 最优方案确定模块640，用于根据综合能力值对多个船舶班期方案进行排序，选择最优班期方案。
[0149] 可选地，所述船舶参数包括船舶画像指标、平均单航次收入以及平均单航次装载效率；所述港区参数包括实时流量、预期流量以及港池状态参数；
[0150] 其中，所述实时流量为港区当前的客货流量，所述预期流量为基于历史数据预测的未来流量；所述平均单航次收入和平均单航次装载效率均是基于历史数据进行计算得到的；所述港池状态参数用于表示突发状况造成的不可用泊位情况以及可用泊位情况。
[0151] 可选地，从船舶效率维度获取多个船舶班期方案的过程包括：
[0152] 根据所述船舶画像指标的历史平均海上航行时间、历史平均日航次以及平均临修概率确定船舶的效率值，将各船舶的效率值进行排序，得到船舶效率列表；
[0153] 根据所述实时流量和预期流量确定港区拥挤度，根据所述港区拥挤度和港池状态参数确定当前的船舶策略调度等级；
[0154] 根据所述船舶策略调度等级从所述船舶效率列表中选取目标船舶，形成船舶和泊位的多个效率角度的船舶班期方案。
[0155] 从船舶收益维度获取多个船舶班期方案的过程包括：
[0156] 根据所述船舶画像指标的本月历史单航次收入情况、本月历史单航次利润情况以及平均临修概率确定船舶的收益值，将各船舶的收益值进行排序，得到船舶收益列表；
[0157] 根据所述实时流量和预期流量确定港区拥挤度，根据所述港区拥挤度和港池状态参数确定当前的船舶策略调度等级；
[0158] 根据所述船舶策略调度等级从所述船舶收益列表中选取目标船舶，形成船舶和泊位的多个收益角度的船舶班期方案。
[0159] 可选地，根据所述船舶策略调度等级从所述船舶效率列表中选取目标船舶，包括：
[0160] 确定所述船舶策略调度等级，所述船舶策略调度等级包括紧急级别、一般级别以及稀疏级别；
[0161] 当所述船舶策略调度等级为紧急级别时，从所述船舶效率列表中选取前N个满足所需船舶数量的目标船舶；其中，N为正整数；
[0162] 当所述船舶策略调度等级为一般级别时，根据所需船舶数量将所述船舶效率列表分为多个船舶效率组，选取个船舶效率组的第一辆船舶作为目标船舶；
[0163] 当所述船舶策略调度等级为稀疏级别时，从各船舶效率组中任选一辆船舶作为目标船舶。
[0164] 可选地，所述效率维度能力值的获取方法包括：
[0165] 获取所述船舶班期方案中的目标船舶的效率值；
[0166] 基于各船舶班期方案的目标船舶的效率值、船舶策略调度等级以及船舶班期方案的数量进行计算，得到效率维度能力值。
[0167] 可选地，所述收益维度能力值的获取方法包括：
[0168] 根据所述目标船舶的本月历史单航次收入情况、本月历史单航次利润情况、平均临修概率以及平均收入，获取所述目标船舶的收益值；
[0169] 基于各船舶班期方案的目标船舶的收益值、船舶策略调度等级以及船舶班期方案的数量进行计算，得到收益维度能力值。
[0170] 可选地，还包括船舶筛选模块，用于：
[0171] 确定船舶的可用情况信息，根据所述可用情况信息排除厂修船舶、临修船舶、特勤船舶以及停航船舶，确定可用船舶以生成多个船舶班期方案；
[0172] 所述疏运模式包括日常疏运模式、节假日疏运模式、春运疏运模式以及应急疏运模式。
[0173] 可以理解的是，上述各个单元/模块的详细功能实现可参见前述方法实施例中的介绍，在此不做赘述。
[0174] 应当理解的是，上述装置用于执行上述实施例中的方法，装置中相应的程序模块，其实现原理和技术效果与上述方法中的描述类似，该装置的工作过程可参考上述方法中的对应过程，此处不再赘述。
[0175] 参照图7，基于上述实施例中的方法，本申请实施例提供了一种电子设备，该电子设备可以包括：处理器(processor)710、通信接口(CommunicationsInterface)720、存储器(memory)730和通信总线740，其中，处理器710，通信接口720，存储器730通过通信总线740完成相互间的通信。处理器710可以调用存储器730中的逻辑指令，以执行上述实施例中的方法。
[0176] 此外，上述的存储器730中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。
[0177] 基于上述实施例中的方法，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，当计算机程序在处理器上运行时，使得处理器执行上述实施例中的方法。
[0178] 基于上述实施例中的方法，本申请实施例提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在处理器上运行时，使得处理器执行上述实施例中的方法。
[0179] 可以理解的是，本申请实施例中的处理器可以是中央处理单元(central processing unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，DSP)、专用集成电路(application specific integrated circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(field programmable gate array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件，硬件部件或者其任意组合。通用处理器可以是微处理器，也可以是任何常规的处理器。
[0180] 本申请实施例中的方法步骤可以通过硬件的方式来实现，也可以由处理器执行软件指令的方式来实现。软件指令可以由相应的软件模块组成，软件模块可以被存放于随机存取存储器(random access memory，RAM)、闪存、只读存储器(read‑only memory，ROM)、可编程只读存储器(programmable rom，PROM)、可擦除可编程只读存储器(erasable PROM，EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(electrically EPROM，EEPROM)、寄存器、硬盘、移动硬盘、CD‑ROM或者本领域熟知的任何其它形式的存储介质中。一种示例性的存储介质耦合至处理器，从而使处理器能够从该存储介质读取信息，且可向该存储介质写入信息。当然，存储介质也可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于ASIC中。
[0181] 在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者通过所述计算机可读存储介质进行传输。所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘(solid state disk，SSD))等。
[0182] 可以理解的是，在本申请实施例中涉及的各种数字编号仅为描述方便进行的区分，并不用来限制本申请的实施例的范围。
[0183] 本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
