集装箱码头服务闸口数优化研究——大连海事大学

关键词： 闸口 顺应时代 集装箱 运输

集装箱码头服务闸口数优化研究——大连海事大学（精选5篇）

篇1：集装箱码头服务闸口数优化研究——大连海事大学

集装箱码头服务闸口数优化研究以及模型求解的lingo语句

物流管理四班

刘佳 2220102182

韩松泽2220101064

杨朋武 2220101063

集装箱码头服务闸口数优化研究

合理确定集装箱港口进出港服务闸口的数量，对减少港内外集卡通过闸口的排队时间，降低集疏运系统物流成本具有至关重要的意义。文中根据集装箱码头集卡到达数量与时间间隔的概率分布、集卡通过每个闸口所接受的服务时间、港内服务分布特征及通过出港闸口时特征，研究在不确定条件下港口服务闸口合理开启数量的相关问题，为港口集疏运调度的合理优化提供分析和决策依据。

闸口（包括进闸口和出闸口）数量的增加，无疑可以减少车辆的平均排队时间和排队长度，从而相应地减少车辆等待时所造成的不必要损失。但是，增加闸口车道数量，港方的建设成本也相应增加，所以我们必须分析影响集装箱码头最优服务闸口数的各个因素，建立求解集装箱码头最优服务闸口数的数学模型，找到建设成本和损失之间的某一平衡值，该平衡值所对应的闸口车道数即为该给定吞吐量下的合理闸口车道数量。

一、集装箱码头最优服务闸口数影响因素 1．集卡到港时间

在集装箱码头闸口作业系统中，集卡的到达规律是研究其排队系统的一个重要参数。因为各运输公司，第三方物流公司相互之间是独立的。因此，集卡到达码头的闸口时间也是随机的，所以只有在大量的统计样本数据基础上，通过数理统计的方法进行处理。大量国内外研究也表明卡车到达港口的间隔时间服从负指数分布。

2．集卡在进港闸口接受服务时间集卡在进港闸口接受服务时间的大小是集装箱码头闸口作业系统中，外部集装箱卡车进入系统时，通道服务中心服务效率高低的反应。在以外集卡为实体的进港排队网络系统 中，它直接影响排队网络系统的各项性能参数。大量集装箱码头闸口平均作业时间统计研究表明进港系统中闸口作业时间一般服从负指数分布。

3．出闸口集卡到达时间

在集装箱码头闸口作业系统中，出闸口集卡的到达规律是研究其集卡出闸排队系统的一个重要参数。出闸集卡到达码头的闸口时间也是随机的，所以只有在大量的统计样本数据基础上，通过数理统计的方法进行处理。大量国内外研究也表明卡车到达港口的间隔时间服从负指数分布。

4．集卡在出港闸口接受服务时间

集卡在出港闸口接受服务时间的大小是集装箱码头闸口作业系统中，外部集装箱卡车离开系统时，闸口服务中心服务效率高低的反应。在以外卡为实体的出港排队网络系统中，它直接影响排队网络系统的各项性能参数。大量集装箱码头闸口平均作业时间统计研究表明出港系统中闸口作业时间一般服从负指数分布。由于进港时需要核对的信息比出港时核对的信息要多，因此，出场闸口的服务时间通常要小于进场闸口的服务时间。

二、最优服务闸口数数学模型的建立 对于集卡来说，减少在港口的停留时间能够降低成本。对于集装箱港口来说，尽快为集卡办理进出场手续，减少集卡的排队，可以避免闸口周围的拥堵。但是，以完全消除排队现象为研究目标又是不现实的，因为这会造成服务人员和设施的严重浪费。同样，设施的不足和低水平的服务，又会引起太多的等待，造成港口闸口附近的拥堵。从经济的角度讲，集装箱港口的集疏运系统的费用包括两个方面：一是服务费用，它是服务水平的递增函数；另一个是集卡的等待费用（机会损失），它是服务水平的递减函数，两者的总和呈一条U 型函数，如图1 所示。

通常情况下，提高服务水平可以减少顾客的等待费用，但常常增加了服务机构的成本。因此，排队系统优化的目标是使两者的费用之和为最小，并确定达到最优值的服务水平。在该排队模型中，取单位时间全部费用（服务成本与等待费用之和）最小。由此，我们建立以下模型。

1．模型假设

在本文的港口集疏运优化模型中，做了以下假设：

（1）进场集卡的到达相互独立，且服从指数为λ1 的泊松流，单队，集卡按照先到先服务的规则依次接受服务；

（2）出场集卡的到达相互独立，且为服从指数为λ2 的泊松流，单队，集卡按照先到先服务的原则依次接受服务；

（3）进场闸口的服务时间相互独立，且为服从参数为μ1的负指数分布；（4）出场闸口的服务时间相互独立，且为服从参数为μ2的负指数分布；（5）集卡到达不受港口周围交通拥堵的影响；（6）各集卡在闸口接受服务的时间概率分布相同；（7）进场集卡和出场集卡互不影响 2．相关变量和符号

Z1：表示集卡进场时单位时间内总费用； S1：表示集卡进场时服务的闸口数；

Cs1：表示集卡进场时每个闸口单位时间的服务成本； Cw1：表示每辆集卡在闸口外等待进场时的单位时间的费用； L1：表示集卡进场排队系统的平均队长； Lq1：表示集卡进场排队系统的平均等待队长； W1：表示集卡进场排队系统的平均逗留时间； Wq1：表示集卡进场排队系统的平均等待时间； ρ1：表示集卡进场排队系统的服务强度

Z2：表示集卡出场时单位时间内总费用； S2：表示集卡出场时服务的闸口数；

Cs2：表示集卡出场时每个闸口单位时间的服务成本； Cw2：表示每辆集卡在闸口内等待出场时的单位时间的费用； L2：表示集卡出场排队系统的平均队长； Lq2：表示集卡出场排队系统的平均等待队长； W2：表示集卡出场排队系统的平均逗留时间； Wq2：表示集卡出场排队系统的平均等待时间； ρ2：表示集卡出场排队系统的服务强度 Z：表示系统的总的费用。3．目标函数的确定

通过上述分析，我们建立的目标函数如下所示： MinZ=Z1+Z2 Z1=Cs1*S1+Cw1*L1 Z2=Cs2*S2+Cw2*L2 进场排队系统各项指标分别为：平均等待队长：Lq1=ρ1^2/(1-ρ1)平均队长：L1=ρ1/(1-ρ1)平均等待时间：Wq1=Lq1/1平均逗留时间：W1=L1/1

出场排队系统各项指标分别为：平均等待队长：Lq2=ρ2^2/(1-ρ2)平均队长：L2=ρ2/(1-ρ2)平均等待时间：Wq2=Lq2/2平均逗留时间：W2=L2/2

约束条件: 服务强度小于一

ρ1=λ1/（s1μ1）<1;ρ2=λ2/（s2μ2）<1;

进出口箱量除以工作时间大于u*s M/T1

闸口内外场地有限

L1=ρ1/(1-ρ1)

平均等待时间小于司机能接受的值：

Wq1=Lq1/λ1

上述模型的lingo求解语句 min=Z1+Z2;Z1=Cs1*S1+Cw1*L1;Z2=Cs2*S2+Cw2*L2;!Z1：表示集卡进场时单位时间内总费用 S1：表示集卡进场时服务的闸口数；

Cs1：表示集卡进场时每个闸口单位时间的服务成本； Cw1：表示每辆集卡在闸口外等待进场时的单位时间的费用； L1：表示集卡进场排队系统的平均队长； Lq1：表示集卡进场排队系统的平均等待队长； W1：表示集卡进场排队系统的平均逗留时间； Wq1：表示集卡进场排队系统的平均等待时间； ρ1：表示集卡进场排队系统的服务强度

Z2：表示集卡出场时单位时间内总费用； S2：表示集卡出场时服务的闸口数；

Cs2：表示集卡出场时每个闸口单位时间的服务成本； Cw2：表示每辆集卡在闸口内等待出场时的单位时间的费用； L2：表示集卡出场排队系统的平均队长； Lq2：表示集卡出场排队系统的平均等待队长； W2：表示集卡出场排队系统的平均逗留时间； Wq2：表示集卡出场排队系统的平均等待时间； ρ2：表示集卡出场排队系统的服务强度 Z：表示系统的总的费用;data: Cs1=100;Cw1=110;Cs2=120;Cw2=130;!M/T1=31.25;!N/T2=31.25;P=30;Q=20;t1=5;t2=5;y1=3;u1=1;y2=2;u2=1;

!进场排队系统各项指标分别为：;!平均等待队长;p1=y1/(s1*u1);Lq1=p1^2/(1-p1);!平均队长;L1=p1/(1-p1);!平均等待时间：;Wq1=Lq1/y1;!平均逗留时间：;W1=L1/y1;

!出场排队系统各项指标分别为：;!平均等待队长：;p2=y2/u2;Lq2=p2^2/(1-p2);!平均队长：;L2=p2/(1-p2);!平均等待时间;Wq2=Lq2/y2;!平均逗留时间：;W2=L2/y2;

!约束条件:!服务强度小于一;

p1=y1/(s1u1)<1;

p2=y2/(s2u2)<1;

!进出口箱量除以工作时间大于u*s;

31.25

!闸口内外场地有限;

L1=p1/(1-p1)

!平均等待时间小于司机能接受的值;

Wq1=Lq1/y1

篇2：集装箱码头服务闸口数优化研究——大连海事大学

闸口理货员岗位职责 班前准备工作：上班到岗后，首先查看交接班记录，了解各库场的闲置仓位，据交接班提供的作业信息对各库场的闲置仓位作预安排策划，以备货物进场时能快捷迅速安排工作。入闸：在有运货车辆需进闸时，首先检查货物单证上的具体信息，车牌号及有无司机签名，如无司机签名则要求司机补签，之后将第二，三联交司机到海关验单，同时通知调度员和相应理货员做好相关准备工作，在指挥司机到海关验单的同时，据第一联上的相关作业信息，做进闸电脑确认或相关记录，司机验完单后，将第一联交回司机并指挥司机将车开到调度员或相应理货员指定的作业场（库）区，准备作业，同时要求司机在作业完毕出闸时，必须交回第一联作业单证。出闸：车辆出闸时，负责收回第一作业单证并按单查验车辆出闸的具体情况，情况与出闸单证信息相符，方可放车出闸，如实际情况与单证不符，则不能放车辆出闸且要通知客服中心，让客服中心处理，待处理完毕，方可出闸。负责将进出闸已完成作业的单证做电脑确认并将单证按内外贸分开存放，最终交回客服中心统一存档。负责合理灵活指挥所有进闸车辆按需有序进闸作业，及时与调度交流，掌握各场区，库区的作业进度，闲置仓容等情况，并记录在薄。负责协助其他场区，库区理货员完成其他急需完成的的作业和领导安排的其他临时工作，共同做好各库区周，月，季货物盘点，及防潮，防爆，防火，防盗和安全生产的工作。负责其环境卫生责任区的卫生监督，卫生清洁工作。班前班后实行巡仓查货制度：每班切实做好库存货物防潮，防爆，防火，防盗，安全生产和清洁卫生、卫生监督工作，并查看仓库闲置仓位，仓容仓貌，货物堆垛和标识等，同时记录交班并告知调度员，严防货损货差，错发漏发，货短漏收等可避免的人为事故的发生。注重成本意识，对需封孔熏蒸的作业，或内贸货物，应尽可能安排在熏蒸区或内贸区作业，以减少无功劳动。工作职责范围：负责所有吉（重）箱进闸安排、所有货物进闸安排及其作业单证仓位（场位）的电脑录入确认、协助完成本职责范围内其他作业及其卫生责任区的卫生清洁工作。

篇3：集装箱码头服务闸口数优化研究——大连海事大学

港口作为货流的中转站, 其运营效率不仅影响到本港口的竞争能力, 同时也影响到以本港口为节点的整个运输系统的效率乃至本地区的经济发展。如何提高集装箱码头运营效率, 以最小的成本提供最高效的服务, 己经成为集装箱码头企业提高港口核心竞争力和为本地区经济发展服务能力的根本手段。

集装箱码头堆场是集装箱在码头中转运输的缓冲区, 作为集装箱码头内最重要的组成部分, 不仅仅对码头的吞吐能力有着制约的作用, 堆箱的质量对码头的操作效率也是有着非常重要的影响。无论是发货人的待装集装箱还是从集装箱船上卸下发送给收货人的集装箱, 都必须经过集装箱堆场交接。集装箱化的优越性能否发挥, 关键在集装箱堆场如何顺利作业。另外, 由于在集装箱运输系统中, 集装箱堆场是海陆运输的衔接点, 因此集装箱堆场不仅仅起到了集装箱装卸场地的作用, 同时还起着集装箱储存、保管、交接、集疏运作用, 堆场管理及运作效率直接影响着码头的装卸效率和经营成果。

1 理论综述

1.1 翻箱作业及其影响

翻箱工作是港口集装箱船舶装船作业和提箱、移箱作业中的一个环节, 翻箱率直接影响码头的装卸效率和进提箱效率, 尤其是对装船作业的影响更为明显。降低翻箱率有助于提高船舶的准班率和计划兑现率, 降低港口装卸成本, 提高经济效益[1]。

翻箱可以分为装船翻箱、提箱翻箱和移箱翻箱等3种类型。移箱翻箱一般为小概率事件, 虽然会在移箱作业中增加一定的无效作业时间, 但对港口的服务效率一般不会产生太大的影响;提箱翻箱一般是由于客户提箱顺序与场地堆箱顺序不匹配所造成的, 这种翻箱会在一定程度上影响码头的进提箱作业效率, 主要是造成港口作业成本的增加;装船翻箱一般是由于出口堆场安排不尽合理或配载安排不尽合理以及船方配载要求变动等原因造成的。这种翻箱直接影响港口的服务效率, 也会提高作业成本, 对码头的影响较大。

1.2 蒙特卡罗法

蒙特卡罗法 (Monte-Carlo) 亦称为随机仿真 (random simulation) 方法, 有时也称作随机抽样 (random sampling) 技术或统计试验 (statistical testing) 方法, 主要用于研究不确定性过程[2]。其基本思想是:针对要求解的数学、物理工程技术及生产管理等方面的问题, 首先建立一个该问题的概率模型, 确定问题解的指标;然后通过对模型或过程的抽样试验或观察, 来计算解的统计特征, 给出解的近似值和它的精度。这一方法源于美国在第二次世界大战中研制原子弹的“曼哈顿计划”, 随着现代计算机技术的飞速发展, 用计算机仿真随机过程, 实现多次仿真试验并统计计算结果, 进而可获得所求问题的近似结果。蒙特卡罗方法日益广泛地应用于物理、工程、经济、金融的各个方面。

蒙特卡罗法以概率统计理论为其主要理论基础, 以随机抽样 (随机变量的抽样) 为其主要手段。它可以解决各种类型的问题, 但总的来说, 视其是否涉及随机过程的性态和结果, 这些问题可分为两类:第一类是确定性的数学问题, 如计算多重积分、解线形代数方程组等;第二类是随机性问题, 如原子核物理问题、运筹学中的库存问题、随机服务系统中的排队问题等[3]。

2 研究方法

本文主要采用理论研究与实践案例相结合、定性与定量相结合的研究方法, 即以港吉码头为例, 分析其翻箱作业的现状, 指出其翻箱过程中存在的无效作业问题并分析问题产生的原因。同时利用蒙特卡罗法对翻箱问题进行仿真, 并提出相应的解决方案。

3 案例分析

港吉码头位于宁波北仑穿山半岛, 自然条件极其优越, 是世界上少有的天然深水港区。公司区位优势明显, 水陆疏运畅通, 港区水深流顺风浪小, 进港航道水深在-18.2米以上, 可满足目前世界上最大的集装箱船全天候进出港区。是中国沿海向美洲、大洋洲和南美洲等港口远洋运输辐射的理想集散地。

公司现阶段已建成专业集装箱泊位5个, 其中2#~4#泊位由宁波港与地中海合资;5#、6#泊位由宁波港与长荣合资。码头岸线全长1 700米, 码头前沿平均水深-17米, 进出航道水深可满足目前世界上最大的集装箱船舶全天候进出和靠泊, 以舟山群岛为天然屏障, 受季风影响小, 全年作业天数在350天以上。拥有堆场面积90万平方米, 其中配备危险品堆场1.3万平方米、冷藏箱堆场2.6万平方米, 可容纳660个标准危险品箱、1 700个标准冷藏箱。配有桥吊20台 (其中, 双40英尺桥吊4台) 、龙门吊52台、正面吊4台、堆高机8台、集卡130台、铲车11台、调箱门机1台 (如表2所示) 。

3.1 港吉码头翻箱作业中存在的问题

翻箱是指对某一集装箱进行作业时, 将压在其上的其他集装箱转移到同一位的其他排的操作。随着吞吐量的上升, 必将引起堆场利用率的上升, 而堆场利用率的上升, 就会在出口箱、中转箱装船以及进口箱提箱作业中, 存在着大量的翻箱作业, 这些翻箱作业的存在, 增加了堆场作业的操作量, 影响了集装箱码头堆场作业效率。

下文以港吉码头2010年的箱量结构为例进行简单分析 (如表3所示) 。

进提箱量占总作业量的比例较少, 装卸箱量、外移箱量均为客观需要的吞吐量, 不可改变, 内移箱量属于“主动作业”量, 唯有翻箱量绝大多数是“无用功”。翻箱量的增加直接导致港口装卸成本的提高。另外, 翻箱工作还增加大量的非有效工作时间。随着吞吐量的逐年增加, 势必会造成更大的翻箱作业量。

3.2 翻箱产生的原因

通过对这些翻箱作业进行分析, 发现其中一部分翻箱作业是由于出口箱放行情况不理想、中转箱二程船信息滞后或者进口箱提箱时间的先后而造成的, 这些是码头所不能控制的[4]。但还有一部分翻箱作业则是因为码头在安排计划、生产组织方面的疏忽或失误造成的, 这些是不合理的, 也是码头作业中应该尽量避免的, 这些翻箱作业主要原因有以下几个方面:

(1) 出口箱吨位不一致造成翻箱。在进行船舶配载和装船作业时, 要求重箱在上, 轻箱在下, 最理想的情况就是在堆场堆放时, 重箱在下, 轻箱在上, 但由于出口箱进场可控性较弱, 码头为提高堆场利用率, 不可能按箱子的实际重量进行重压轻堆放, 一般采取的做法是首先对出口箱进行分吨 (如将出口箱分为5个重量等级, 0~10、10~15、15~20、20~25、25吨以上) , 然后安排堆存计划, 指定堆放原则 (重压轻堆放、按列堆放、按层堆放、按层列堆放) , 卡口进箱时系统会自动根据分吨情况、堆放原则进行选位。但有些船舶配载时对吨位要求较高 (上下两层集装箱重量不能超过2吨, 最好能按实际箱重进行配载) , 这样就跟进箱时的选位原则不一致, 从而造成出口箱装船作业时的翻箱。

(2) 进口箱新箱压老箱造成翻箱。一般情况下, 进口箱遵循“先进先出”的原则, 最理想的情况是新卸下的箱子不压在堆场上原有的在场箱上, 但在实际作业中, 进口重箱只是相对集中放置, 并没有按照船分开, 因此提箱的时候造成翻箱。

(3) 配载与控制作业人员思路不一致造成翻箱。码头采取由控制员进行作业路调配 (安排作业桥吊以及每部桥吊的作业贝位、作业次序) , 船舶配载负责船舶配载的做法。在进行出口船图配载时, 当遇到堆场上某一排的箱子不能配在同一舱内的情况时, 船舶配载员会根据自己理解的船舶装船作业次序将箱子配到不同舱内, 但实际作业时, 如果控制员没有按这一思路进行装船作业, 那势必会造成发箱时的翻箱。

(4) 特殊箱型装船造成翻箱。特殊箱型的重箱由于在船上有比较固定的位置, 装卸作业前必须在堆场内单独堆放, 以便于装箱, 从而导致翻箱, 如冷藏箱、危险箱、框架箱、高箱等。

3.3 利用Monte Carlo方法进行仿真

(1) 仿真内容。本文所采用的是6列4层的一个贝, 总堆存能力是24自然箱, 考虑到翻箱操作需要 (同一贝位内集装箱不翻往其它贝) , 实际最大堆存能力为21自然箱。对堆存能力为6*4自然箱的贝中, 实际堆存12~21自然箱, 即箱区利用率在50.0%~87.5%之间, 相应的翻箱率进行了仿真, 其实际应用价值, 在于结合进口箱量预测, 合理安排箱区利用率, 并对总翻箱量进行合理预期, 以优化RTG资源配置。

(2) 仿真结果。本文对提空一个贝内所有自然箱所需的RTG翻箱作业量作仿真, 具体步骤如下: (1) 确定进箱数, 得到相应的初始贝位利用率; (2) 根据一定的收箱堆存原则收箱, 得到贝位堆存图; (3) 模拟客户提箱的随机性, 产生随机提箱序列; (4) 根据随机提箱序列发箱; (5) 若随机序列中应发箱不在箱区顶层, 则根据一定的翻箱原则进行翻箱; (6) 以进口堆场RTG收发一个重箱作为一个增值操作, 以翻一个重箱作为一个非增值操作; (7) 提空整个贝位, 完成一次仿真。

本文在50.0%~87.5%的贝位利用率之间, 针对不同的收箱堆存原则和翻箱原则, 对进箱和提空一个贝分别作了10 000次仿真, 得到平均提空一个贝的所需的总翻箱次数和每自然箱翻箱次数, 结果如表4所示。

(3) 贝内总翻箱量。以上仿真结果直观地反映出了箱区利用率和收箱、翻箱原则对进口箱区总翻箱作业次数的影响:贝位利用率越低, 贝内翻箱操作次数越少;相比就近翻箱原则, 采用最矮原则进行翻箱可有效降低翻箱作业次数;在最高贝位利用率情形下 (21箱, 利用率87.5%) , 采用层优先原则收箱, 略次于列优先, 约多翻1.64%, 合0.24箱。经检验, 这一差异在置信度95%下显著;随着贝位利用率下降, 层优先收箱原则相对于随机原则和列优先原则的优势逐渐显现。例如在堆16箱, 贝位利用率66.67%的情形下, 与采用层优先相比, 列优先平均多翻14.49%, 合1.18箱;同一贝位利用率下, 收、翻箱原则对平均翻箱次数影响显著, 贝位利用率87.5%时, 最高翻箱次数比最低翻箱次数多20.39%, 合2.94箱;贝位利用率66.7%时, 最高翻箱次数比最低翻箱次数多44.87%, 合3.65箱;贝位利用率降至50%时, 最高翻箱次数比最低翻箱次数多122.88%, 合4.67箱;以上结果表明, 堆场利用率、堆存原则和翻箱原则对进口堆场翻箱作业量的影响是显著的。在贝位达到满负荷运作的情形下 (24个箱位堆21箱) , 按照列优先进箱和最矮原则翻箱略优于其它方案;在其它贝位利用率下, 按照层优先进箱和最近原则翻箱相对其它方案更优, 且这一优势随着贝位利用率的下降逐渐变得明显。

(4) 平均每自然箱翻箱次数。上文所分析的贝内总翻箱量所考量的是一定贝位利用率下提空一个贝所需的全部翻箱操作次数。在同一贝位利用率下, 贝内总翻箱量在不同堆存和翻箱原则下具有较好的横向可比性, 但是, 在贝位利用率不同的情况下, 贝内总翻箱量的纵向可比性较差。

因此, 还需研究更具可比性的平均每自然箱翻箱次数指标, 以分析在特定的堆存或翻箱原则下, 贝位利用率不同时平均每自然箱翻箱次数的纵向差异, 计算公式为:

平均每自然箱翻箱次数=贝内总翻箱/贝内堆存自然箱量

对不同贝位利用率下平均每自然箱翻箱次数分析的结果见表5。

以上仿真结果反映出了箱区 (贝位) 利用率和收箱、翻箱原则对进口箱区平均每自然箱翻箱作业次数的影响:在贝位利用率较高时, 堆存原则对平均每自然箱翻箱次数的影响高于翻箱原则对其的影响;同一翻箱原则下, 在贝位利用率较高时, 平均每自然箱翻箱次数的差异较小;层优先进箱, 最矮原则翻箱是减少平均翻箱次数的最佳方案, 当贝位利用率87.5%时, 平均每个自然箱需要1.7个RTG操作才能被提出场外;贝位利用率66.7%时, 平均每个自然箱需要1.51个RTG操作才能被提出场外;当贝位利用率下降到50%时, 每个自然箱只需要1.32个RTG操作就能被提出场外。

4 研究发现与讨论

对于月均装船10万自然箱的集装箱码头, 翻箱率降低2%, 全年可减少的成本为:10万自然箱/月*2%*12月*50元/自然箱=120万元 (次翻箱成本按小箱吊机费的50%测算) 可见, 降低翻箱率对降低成本作用非常明显。另一方面, 假设每个集装箱翻箱1次需要额外花费2.5分钟, 以2010年港吉码头的翻箱量为例估算, 翻箱量为73 389自然箱, 意味着翻箱需花费3 058小时的无效作业时间。可见, 翻箱所花费的时间成本亦是非常巨大的。因此对于港吉码头, 本文有以下建议:

(1) 控制装船翻箱。装船翻箱整理包括出口装船前整理、中转箱场地整理、出口退关箱整理和其他场地整理等。整理后的出口箱、中转箱要求在场地按船名航次、港口、重量等级原则整理堆放, 并且每条船在每个箱区的箱量控制在一定范围之内, 以避免装船箱区太散或太集中而影响装船效率。通过场地移箱, 可以有效利用堆场资源, 降低装船翻箱率, 提高装卸船效率。

第一, 采取有效的堆场安排策略。合理安排场地, 并加强出口箱的装船前移箱和退关箱的归位工作。堆场系统通常都是按列或按贝自动分配场位, 如果不做整理, 装船区域剩余的集装箱, 会在系统内占据所在的列或者贝, 下一条准备在该区域进箱的集装箱将无法使用该区域, 造成场位的浪费。虽然该方式只能节省出几个贝的空间, 但是在堆场占用高峰期, 还是能起到一点点作用的。

第二, 采取适当的“浮面”作业。所谓“浮面”就是“浮出水面”的意思, 即通过装船前主动、有效的翻箱作业, 达到较少翻箱率, 进而提高效率。根据配载的预配, 对场地上该船装船的箱子进行按照大概作业路数和船上舱位情况进行整理, 将待装船箱移到堆垛的最上面一层, 避免装船作业过程中进行翻箱作业, 提高装船效率。

第三, 在配载方面, 通过事先策划。确定作业路数和装船顺序, 用系统模拟装船过程, 控制翻箱数量。此外, 还可采取将装船效率纳入配载人员考核指标等措施提高配载质量、降低翻箱率。

第四, 出口中转箱卸船选位优先的原则。中转比例高的集装箱码头公司要坚持一程船的装船需求, 从而降低出口中转箱的翻箱率, 提高出口中转箱的装船效率。因为对于中转箱而言, 每条船带下了很多条航线的中转箱, 出去的时候一条航线上的箱子就是由几条船带进来的, 因此可以问船公司要中转计划, 在平时随时将这些箱子按照计划进行整理, 一方面可以节省堆存空间, 另一方面将箱子归并整理后, 每个航线每块场地箱量可以相对均衡, 提高装船效率。

(2) 控制提箱翻箱。一般情况下, 进口箱作业遵循“先进先出”的原则, 最理想的情况是新卸下的箱子不压在堆场上原有的箱子上。但在实际作业中, 由于堆场使用率较高, 或是在卸船作业前来不及对卸船箱区进行合理的归、并、转, 使堆场在卸船作业时没有空位可放箱, 而场吊司机为了提高卸船效率或图方便会将新卸下的箱子压在原有的在场箱上, 造成后续进口箱提箱作业时的翻箱。主要控制方法如下:

第一, 对于进口重箱, 应用卸船前获取的舱单信息, 给大提单的集装箱定义特殊的群组编号, 卸船时把相同群组编号的集装箱单独堆放, 通过提箱预约方式实现不指定箱号提箱, 达到降低翻箱率的目的。但这个方法需要外在因素的配合, 包括预约环境的建立、口岸环节的配合等。

第二, 对于进口空箱, 通过加强与客户 (一般为港外堆场) 的沟通, 与客户签订成批驳箱协议, 采取事先预约的方式, 提箱过程中进行不指定箱号提箱, 以实现零翻箱率。

第三, 对于进口重箱堆存期长短不一造成的翻箱, 可以采取有计划的规避方法, 即对于预计堆存期较长的重箱, 采取与其他进口重箱分列堆放的方法, 以减少翻箱。

5 结论

随着经济一体化、全球化趋势的发展和我国社会主义经济的不断完善, 我国对外贸易的快速增长, 集装箱运输量保持了较高的增长速度。快速上升的集装箱运输市场使我国现有的不少集装箱码头出现了能力的缺口。同时, 由于近年来现代物流的发展, 要求实现集装箱运输的无缝连接, 这对于集装箱码头提出了更高的要求。不仅要求要有足够的容量适应快速增加的货源需求, 而且要在现有资源水平的条件下, 进行优化管理, 充分地提高资源的利用率, 来快速响应物流发展的要求。

参考文献

[1]徐剑华.择箱指数法优化集装箱货场的利用效率和取箱效率[J].港口装卸, 1991, 72 (4) :46-51.

[2]Taleb-Ibrahimi M, Castilho B D, Dagnazo C F.Storage space vs handling work in container terminal[J].Transportation Research, 1993, 27 (1) :13-32.

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[4]胡明静, 张玲.提高港口集装箱堆场快速反应性的策略[J].港口经济, 2008 (3) :56-57.

篇4：集装箱码头闸口优化策略

闸口是集装箱码头物流系统的重要组成部分,特别是对闸口进出型码头而言,闸口的布局、通过能力及通过效率直接影响码头物流系统的作业能力和作业效率。随着集装箱吞吐量的不断增长,码头闸口的优化配置已成为业内共同关注的重要问题。

1闸口业务内容及作业系统的特点

1.1闸口业务内容

闸口日常业务以集卡为对象可分为集卡进场业务和集卡出场业务。集卡进场业务主要包括送箱集卡进场(重车进场)和提箱集卡进场(空车进场),集卡出场业务主要包括提箱集卡出场(重车出场)和送箱集卡出场(空车出场)。

闸口日常业务以集装箱为对象可分为集装箱进场业务和集装箱出场业务。集装箱进场业务主要包括出口重箱进场、出口空箱进场和中转箱进场等,集装箱出场业务主要包括进口重箱出场、进口空箱出场、退关箱出场、中转箱出场和超期箱疏运等。

1.2闸口作业系统的特点

1.2.1闸口作业系统是随机服务系统

闸口作业系统的随机性主要表现在以下3个方面:(1)集卡到达码头闸口的时间具有随机性;(2)到达闸口的集卡数量及时间分布具有随机性;(3)外集卡的作业时间具有随机性。

1.2.2闸口作业系统是排队系统

集卡到达闸口的随机性及闸口提供服务的随机性导致闸口作业具有不平衡性。在闸口作业系统中,1条通道同时只能进出1辆集卡,当集卡到港频率大于闸口通道的作业频率时,就会发生集卡排队等待作业的情况,此时需要确定集卡作业次序。根据闸口生产作业的特点,实践中一般遵循“先到先服务”的原则。

1.2.3闸口作业系统是离散事件系统

闸口作业系统的状态变化仅在时间的离散时刻发生,呈突变状态,属于随机的离散事件系统,其动态特性可用离散状态方程来描述,主要包括集卡到达进场闸口、集卡进入闸口进场通道排队、集卡接受进场闸口服务、集卡驶入码头堆场、集卡进入堆场作业系统、集卡到达出场闸口、集卡进入闸口出场通道排队、集卡接受出场闸口服务、作业结束、集卡离开码头等事件。

2闸口设置方式

闸口设置主要取决于4个因素,即码头吞吐能力、闸口进出箱量占码头吞吐量的比例、码头堆场布局以及码头集疏运道路布局等。前2个因素决定闸口规模和车道数,后2个因素决定闸口位置。

2.1单闸口设置方式

单闸口设置方式常见于中小型码头、多用途码头以及以中转业务为主的大中型全集装箱码头,这些码头的共同特点是闸口进出箱量不大。某些大中型码头受外围集疏运路网或陆域地形的限制,也采用单闸口设置方式。单闸口的进场车道和出场车道设在一起,中间车道可根据进出车流量大小改为进场或出场车道。

按照监控方式的不同(分散监控或集中监控),单闸口可分为一道一室式(即1条通道配1个监控室)、单闸中岛式(见图1)和单闸边岛式(见图2)等3种形式。此外,配备先进自动化监控系统的集装箱码头通常将闸口监控室与生产中心控制室合并在一起,从而实现真正意义上的“无人闸口”。

某些港口为满足海关监管要求,在码头进出场闸口的基础上,加设海关进场监管闸口或出场监管闸口,形成双进场闸(见图3)或双出场闸(见图4)。

目前大中型集装箱码头普遍采用多闸口设置方式。多闸口码头的特点是后方集疏运以陆运方式为主,中转比例较小,闸口进出箱量很大。

多闸口可分为进出分离式、一进多出式和多进多出式等3种形式,通常根据堆场布局和码头外的路网情况确定闸口具体形式。目前国内新建的拥有3~5个泊位的中型码头(岸线总长~,年吞吐能力300万~500万TEU)大多采用进出分离式双闸口。

集装箱码头闸口车道数的确定可采用以下4种方法:规范经验公式法、基于历史数据的经验公式法、运筹学M/M/C排队模型计算法和基于系统模型的优化仿真法。

在规划设计新码头或缺乏码头历史数据的情况下,可采用交通运输部第一航务工程勘察设计院编制的《海港工程设计手册》中的规范经验公式计算闸口车道数,即

基于历史数据的经验公式法以港口自身特点和闸口历史数据为基础计算码头闸口车道数,具有明显的针对性,可应用于闸口扩建、新建闸口设计和码头日常业务中。该方法的核心思想是,闸口车道数应与码头最大吞吐能力及闸口高峰车流量相匹配,计算公式为

Ngl=TNa / TNpl

根据目标码头吞吐量、各航线班期及收发箱作业量,推算高峰日外集卡的平均到达率€%d,辆/min;根据目标码头的闸口操作模式,确定闸口进场箱和出场箱的平均操作效率€%e,辆/min。国内外大量研究资料表明,外集卡到达码头闸口时间服从泊松分布,闸口作业时间服从负指数分布。运用运筹学中的排队论,建立合适的M/M/C排队模型,闸口车道数C应满足C>€%d / €%e。

A码头闸口有X条进场车道和Y条出场车道。在第j天的第i时间段(通常1 h为1个时间段,每天24个时间段)开通xij条进场车道和yij条出场车道,第j天的闸口作业量为Qj。运用系统建模,确定该工作日各时间段开放的进场车道数和出场车道数,并使开放的车道总数Nj最小。假设每辆集卡只接受1次服务,且先到先服务。约束条件如下:

(1)各时间段的车道利用率为P,且20%≤ P≤ 70%;

(2)1≤i≤24,且i为整数;

(3)1≤xij≤X,且xij为整数;

(4)1≤yij≤Y,且yij为整数;

(5)各车道最大瞬间排队长度Lmax≤6。

系统目标方程为

根据上述系统模型,运用专业的仿真系统(如Witness)和进化优化算法(如遗传算法、粒子群算法等),可快速计算目标方程的最优解,得出仿真结果。

单一功能车道一般适用于进场闸口和出场闸口相互独立的码头。进场闸口设置重箱进场、空箱进场和空车进场等3种车道,出场闸口设置重箱出场、空箱出场和空车出场等3种车道。

利用上文介绍的方法,分别以码头出口吞吐量和进口吞吐量为基础,计算进场车道数和出场车道数。

4.2双向多功能车道

双向多功能车道的设置方法如下:

(1)分别以码头出口吞吐量和进口吞吐量为基础,按单一功能车道数的计算方法,计算最大进场车道数和最大出场车道数;

(2)以码头总吞吐量为基础,计算闸口最大总车道数;

(3)将最大出场车道数与最大进场车道数相加,减去闸口最大总车道数,得到双向多功能车道数。

闸口信息管理主要解决信息采集和交换的准确性和及时性问题,包括3项关键技术,即闸口进出场预约、堆场箱位指定以及集装箱、货物和集卡信息的采集交换。其中,堆场箱位指定主要涉及码头内部业务流程,可控度高,比较容易解决;其他2项技术涉及码头外部企业、客户和口岸监管环境,可控度低,解决方案较多。

5.1.1闸口进出场预约

应用闸口进出场预约系统,可有效消除码头作业的不平衡性,实现海侧船舶作业与陆侧堆场作业的协调和平衡,增强作业预控能力,降低码头堆场作业的运行成本,缩短外集卡的等候时间,提高服务水平。闸口进出场预约主要有3种解决方案,即柜台预约、电话预约和网上预约等,其中网上预约的方案较好。

5.1.2集装箱、货物和集卡信息的采集交换

集装箱、货物和集卡信息的采集交换主要有4种解决方案:纸质单证手工录入、集成电路(IC)卡或无线射频识别(RFID)卡闸口读取、码头外部用户网络预录、港外预录点预录后通过电子数据交换(EDI)系统发送给码头。后3种方案主要通过减少闸口实时信息录入量的方式来提高闸口作业效率。目前第2种方案使用较多,但总的来看,第3种和第4种方案更好,可在确保准确性的同时,最大限度地提高信息录入效率。

集装箱码头闸口主要核对以下3种信息:箱号箱型、集卡车号和箱体状况。目前比较成功的信息实时自动采集方案是基于光学字符识别(OCR)技术的自动识别系统。为提高系统识别的准确率,通常将摄像系统与图像抓拍系统结合使用。

5.3设置停车缓冲区

为解决码头闸口秩序混乱的问题,可在闸口与堆场之间设置停车缓冲区。以集卡进场为例,业务流程如下:

(1)外集卡在闸口完成箱检后,将相关单证交给闸口监控室的业务人员录入,有条件的码头可通过EDI系统、IC卡或RFID卡将预先录入的信息直接读入系统中。

(2)信息不完整、信息错误、箱体损坏或无堆场计划的集卡直接进入停车缓冲区,由区内单证室协调办理进场手续;在闸口办理完毕进场手续的其他集卡同样进入停车缓冲区,等候进场指令。

(3)收到进场指令后,司机领取“堆场位置”小票,进入堆场。

本方案对闸口车流实施分步控制,可最大限度地确保闸口畅通,有效改善作业环境和作业秩序,实现船舶作业与外集卡作业的平衡控制。

6结束语

篇5：集装箱班轮航线优化设计研究

一、国内外班轮航线的现状

在进行现代集装箱班轮运输中,其运输体系已经相当完善,其中的单元化和标准化特征,较为突出,属于最为原始的长途运输机制。但是,在实际的运输过程中,仍旧存在着诸多的运输问题。如运输过程中的保质期问题,以及运输过程中的航线安全问题等,都可能造成运输货物的安全性,在进行这一类的运输设置分析过程中,需要从现代运输航线的现状来进行现状分析。

在国内外对航线的优化设计中,其主要在于对运输载重问题,以及运输航线的实际运输作用,都需要满足基本的应用需求。但是在航运过程中,班轮的运输时间过长,这就严重影响到了基本的生产需求问题,对于教学建模方法的构造以及收益效果等,都可以更好地满足在基本运行目标应用过程中的排列使用执行。对于现代欧航线的使用问题,从运输体系的应用情况来看,运输班轮在运输路线中的数字模拟设计,就成了现代运输设计中的主要方法之一。

二、集装箱班轮运输中的航线特点

在进行现代运输中,为满足运输的基本需求,就需要充分考虑到对货运需求上的应用分析,并依照相应的航线配备以及运输的特定指标等进行综合分析。而在这个过程中,航运线路的特点等,都需要做到高度集中。而在运输过程中,集装箱班轮的航线特点则有如下几点。

首先,航线的船期比较准,虽然受到气候影响较大,但是由于其运行的速度相对较高,在结合相应的运输产业化应用中,通过合理的运行装卸,孤儿在运输过程中,可以将大批量的货物进行装卸运载。与此同时在集装箱码头中应用机械化作业,相比较杂货班轮其装卸时间也大大缩短。因此在运输管理过程中,其基本的效率都有较好的保证。

其次,在班期方面相对固定,且班轮公司在准班率的管理应用中,对于班期固定作用,可以极大地促进对高低保底的应用,对于运载的载货量要求问题,其为后续的集装作用等,也可以更好地满足基本的使用需求。

然后,对于港口的信息要求,对于集中规模,在集装班轮公司在停波中的经济规模要求等,需结合挂靠的主要港口信息需求,实现对挂靠港口在数量和应用航班基础上的有效应用,并通过有效的时间航次控制,从而确保对船队规模因素上的控制。

最后,船队的规模较小,在进行载运的过程中,不同数量的物品对于集装箱船只的使用量问题,也都需要结合相应的杂货船以及使用的规格,确保其基本的运输需求。其运载量,降表其他船队存在一定的缺陷。

三、集装箱班轮的航线设计分析

对于集装箱航线的转系统运行形式来看,对于集装箱在内陆集输系统,以及火车和集卡装置作用等,可结合重箱运输的港口货物,实现对等待装船以及物品在港口快船库存环节上的应用,其对基本的装货运载环节等,都有极大的促进作用。而对于物品写串以及推场运输等,对于装货需求的停靠应用等,都应当保证物品在运输途中的中转作用,并确保集装箱在运输过程中的安全运行,其中对物品装卸以及堆场运用的安全处理等,可结合相应的运输结构,促进在实际使用过程中的有效性。对于基本物品在使用过程中的安全防护,其物品的防御措施,对于货物提货机制以及运输等,都会造成极大的影响。

而在进行设计的过程中,对于航线的优化作用,在大型集装箱的运输过程中,航线的安全运行,对基本的舰位的数量控制等,行业可以加强对班轮运输企业在受益制约因素上的控制。其中利用优质的条件资源,也可以更好满足在政策系统优化测试中的有效促进,并依照相应的应用基础,完善对设备在精选测试上的有效应用。对于收揽中的自然条件,以及装卸效率等,可以结合相应的应用基础,促进在货运需求上的有效应用。

在进行航线系统的均衡应用考虑中,需要结合运输公司自身的发班频率以及收费的使用情况,对于运行的使用成本等,都会造成极大的影响。因此在进行班轮的运费水平和应用管理的作用上,可加强对运输物品的品类以及路线成本上的在控制,以此来确保运输的有效性。

四、结语

随着现代经济全球化的不断发展,在进行现代化的航线运输中,为满足全球贸易的需求,就需要加强对航班线路上的优化设计,以此来确保运输的有效性,同时根据相应的应用基础,实现对现代化运输费用上的合理规划。

参考文献

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