集装箱码头是集装箱在转换运输方式时的缓冲地,是水陆联运的枢纽站,在整个集装箱运输过程中占有重要地位。泊位和堆场作为集装箱码头关键的组成部分,在集装箱运输中发挥着至关重要的作用,其作业计划的制定直接影响着泊位与堆场的作业效率,进而影响码头作业效率和运营水平。而集装箱装船作业是集装箱运输中的重要环节,其装船效率受到泊位与堆场作业效率的直接影响,也关系着码头的运营水平。因此,提高码头装船作业效率,满足日益增长的集装箱运输需求,对提高码头作业效率具有重要的意义。本文以出口箱装船作业过程为研究对象,分别从单艘船舶和多艘船舶两个方面,从微观和宏观角度研究装船作业过程中的泊位指派与堆场分配协调优化问题,主要开展了以下研究工作:（1）研究了装船顺序和倒箱策略协调优化问题。在确定的船舶配载图和堆场堆存布局的状态下,在传统的最矮栈和邻近栈倒箱策略基础上,提出了优化栈倒箱策略,分析了装船顺序和倒箱策略对堆场倒箱作业的影响。构建了以最小倒箱量为目标的装船顺序和倒箱策略的协调优化模型,并将装船顺序和倒箱策略嵌入到遗传算法中,研究如何采用一个优化的倒箱策略来确定合理的装船顺序使得堆场倒箱量最小。同时,设计不同的算例与现有的启发式算法进行对比,表明了算法的有效性,并利用显著性检验验证提出三种倒箱策略的必要性。进一步分析了装船顺序和倒箱策略协调优化问题的下界,并分别对单岸桥、双岸桥及三岸桥作业进行求解,验证了提出的模型和算法的通用性,有利于减少倒箱量,提高码头装船效率。（2）提出了装船顺序和场桥行驶路径联合优化模型与算法。在给定船舶配载图和堆场堆存状态的前提下,分析装船顺序和场桥行驶路径之间的相互影响关系,并探讨两者对堆场倒箱量的影响。利用场桥作业时间衡量装船顺序产生的倒箱量和场桥行驶路径,建立了最短作业时间为目标的联合优化模型,并设计规则算法求解,获得最优的装船顺序和场桥行驶路径。同时,提出了联合优化问题的下界求解方法,设计不同的算例对比分析规则算法与下界的差异,验证了算法的有效性,表明装船顺序和场桥行驶路径联合优化能够有效地降低倒箱量、缩短场桥作业时间。（3）研究了基于集卡行驶路径的泊位指派与堆场分配协调优化问题。分析了出口箱装船过程中泊位指派与堆场分配的相互影响关系,讨论了船舶停靠位置和出口箱堆存位置对集卡行驶距离的影响。以集卡行驶路径最短为目标,以船舶停靠位置、出口箱堆存位置及堆存在子街区的数量为决策变量,建立泊位指派与堆场分配协调优化模型,并设计禁忌遗传算法求解。进一步研究了泊位指派已知情境下确定堆场分配计划、堆场分配已知情境下确定泊位指派计划的作业情境。算例结果表明码头泊位数量、船舶数量及出口箱数量直接影响集卡行驶距离,泊位指派与堆场分配协调优化可以有效地缩短集卡行驶路径,提高码头作业效率。（4）探讨了基于船舶离港偏差的泊位指派与堆场分配协调优化问题。在给定船舶预计到/离港时间的前提下,分析了泊位指派计划和堆场分配计划对船舶实际离港时间和作业时间的影响。结合码头泊位、堆场及出口箱装船的作业约束,以最小化船舶实际离港时间和期望离港时间的偏差为目标,建立泊位指派与堆场分配协调优化整数规划模型,并设计两阶段规则算法进行求解,获得最优的泊位指派计划和堆场分配计划。同时采用敏感性分析讨论了影响船舶离港偏差的重要因素。算例结果表明船舶数量、泊位数量及堆场布局是影响船舶离港偏差的重要因素,码头作业人员可以基于船舶离港偏差对泊位指派与堆场分配协调优化,以保障船舶按时离港,提高经济效益。通过对装船作业中泊位指派与堆场分配协调优化问题的研究,装船顺序、倒箱策略及场桥行驶路径直接影响堆场倒箱作业,船舶停靠位置、停靠时间及出口箱堆存位置直接影响集卡装船时行驶路径和船舶在港时间,从而影响码头装船作业效率。本文全面协调优化出口箱装船过程中的泊位与堆场作业,有利于提高装船效率,进而提高码头作业效率,为码头工作人员制定装船计划、泊位指派计划与堆场分配计划提供理论指导和决策支持。