件杂货配载是为杂货船的具体航次选配载货物的过程,这个过程直接影响到船舶的安全航行、货物的运输安全、船舶装载率以及货物到港的装卸作业效率。件杂货的形状呈多样和不规则性特征,再加上杂货船的船型结构复杂,使得配载过程非常复杂。目前进行件杂货配载多采用二维配载图来描述,不能直观地展示配载方案的三维情形,不能直观地求解三维空间下件杂货的装载优化问题。本文采用3D可视化技术,进行件杂货配载的3D模型研究,具有非常重要的现实意义。本文首先完成对复杂船型结构、多个不规则结构货舱,以及多种不规则形状件杂货的数学定义与3D建模。在综合分析件杂货配载时在连续空间移动定位的复杂性的基础上,建立件杂货配载的3D模型,并将三维空间下的配载问题转化为货物按照某配载次序计算舱内装载位置的离散数学问题。在3D模型的基础上,提出了配载优化策略,包括复杂船型结构的载货策略和不规则件杂货的成组后装载策略。复杂船型载货策略是将不规则舱体补全为规则的立方体结构进行装货,再对与货舱不规则处重叠的货物进行“二次回装”,以规避货舱不规则处并充分利用其周围空间;不规则件杂货成组装载策略是将多件形状不规则的货物组合成近似规则的立方体再整体装载。然后,使用改进变异算子的遗传算法,通过对件杂货配载次序的变更调整,搜寻最优的配载次序,完成对3D配载结果的最优化选择。最后对件杂货配载3D模型进行大量仿真实验,并对3D仿真结果进行评价分析。结果表明模型能够在满足各项配载约束的前提下,完成不规则件杂货在不规则货舱内配载问题的优化求解,得到装货总体积尽可能大,且卸货时倒舱总次数尽可能小的3D配载方案,证明了模型的可行性和有效性。本文研究弥补了现有的基于二维配载图的件杂货配载模型的不直观性,考虑件杂货的不规则货形和杂货船的复杂船型结构,生成高效且直观的3D配载方案,解决了如果只以货舱舱容利用率最大为目标,而可能导致的装卸复杂度较高的问题。3D的配载结果可以直观地展示并评价方案的优劣,判断方案是否满足配载约束条件,并可根据货物配载的先后顺序直观地展示装船过程,对实际的件杂货配载工作具有一定应用价值。