集装箱码头堆场资源管理优化研究（可编辑）

集装箱码头堆场资源管理优化研究（可编辑） 大连海事大学 硕士学位论文 集装箱码头堆场资源管理优化研究 姓名:谈超凤 申请学位级别:硕士 专业:交通运输规划与管理 指导教师:范厚明 20100601中文摘要 摘要 随着世界经济一体化和全球化的发展,我国经济迅猛发展,集装箱运输发展 迅速,集装箱船舶大型化,高速化发展,集装箱码头的集装箱吞吐量迅速增长, 集装箱码头的作业效率已经不能满足整个运输系统的需求,对集装箱码头的管理 提出了更高的要求。另外,近年来,现代物流发展迅速,而集装箱码头作为现代 物流运输链的一个重要节点,其作业效率影响到整个物流链的运行效率,码头内 部物流网络的运作管理面临着更大的挑战。同时,航运公司的战略联盟促进了集 装箱的干线化运输,各大港口对干线港的竞争激烈,而码头管理水平、作业效 率、 服务质量是竞争力的主要体现。因此,必须大力提高集装箱码头的管理水平。 集装箱码头的作业系统由多个子系统组成,码头管理者往往关注的是泊位子系 统的作业管理,忽略堆场子系统对整个作业系统效率的影响,而事实上,堆场的管 理与泊位管理有着密切的联系,集装箱的装卸,堆存、搬运等环节形成了集装箱作 业系统,任何系统的管理效率低下,都将导致整个码头作业效率的低下,不仅不能 节约成本,而且造成资源浪费,最终不能体现其优势,使集装箱码头在激烈的竞争 中处于劣势。 本文主要进行集装箱码头堆场资源管理的研究。对码头堆场的堆存空间和装卸 机械资源这两种资源进行优化管理,以提高码头的作业效率、服务水平。首先, 对堆场的空间资源进行了优化,以平衡各箱区贝位之间的集装箱作业量,缩小集 卡在堆场及泊位间的运行距离为目标,建立了优化模型以充分利用集装箱码头堆 场的空间资源,降低集装箱码头的作业时间,缩短船舶的在港停留时间。其 次, 对堆场的装卸资源进行了优化,以缩短最长作业时间龙门吊的作业时间为目标, 建立优化模型,并用遗传算法进行求解,以减少船舶的在港停留时间,提高港口 的作业效率、服务水平。最后,得出结论在现有的堆场资源条件下,可通过优化 管理有效的提高集装箱码头堆场的作业效率,对船方而言,可以减少船方的相关 港口费用,对集装箱码头而言,可以提高其资源利用率,使港方和船方双赢。 关键词:集装箱码头堆场空间资源优化 机械资源优化 遗传算法英文摘要 也 .? ?. . . . , ,嬲 . . ., ’ ., .,.. ,.谢. , . ’. ,. . , ,..,. .., ., .. .,, . , . . . : ; ; ;大连海事大学学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明:本论文是在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果, 撰写成博士/硕士学位论文 ::。 :集装箍码达丝场盗逐笪理馑丝班究 除论文中已经注明引用的内容外,对论文的研究做出重要贡献的个人和集体, 均 已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或 集体 已经公开发表或未公开发表的成果。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名谈支曼觑勿/年月习日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者及指导教师完全了解“大连海事大学研究生学位论文提交、 版权使用管理办法,同意大连海事大学保留并向国家有关部门或机构送交学 位 论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权大连海事大学可 以将 本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,也可采用影印、缩印或 扫描等复制手段保存和汇编学位论文。 保密口,在??年解密后适用本授权书。 本学位论文属于: 保密口 不保密请在以上方框内打“” 日期: 年 月 日 ?~救舯币一形集装箱码头堆场资源管理优化研究 第章绪论 .研究背景及意义 随着国际经济、贸易、物流的飞速发展,港口越来越成为整个物流系统中的 重要节点,为了适应其发展,借助港航信息技术的发展,一些大型港口已经开始 向第三代港口转型,逐步走向国际物流中心。这些港口不仅能满足基本的装卸、 运输、仓储、转运功能,还进行着拆装箱、转运、加工、信息交换等作业。现代 集装箱码头既是货物海陆联运的枢纽,又是国际商品储存、集散的分拨中心,也 是贸易、加工业发展的聚集地。现代集装箱码头集物流服务中心、商务中心、信 息服务中心和人员服务中心为一体,成为整个物流系统中的重要枢纽,是信息、 技术、商品、资金、人才的汇聚点。世纪是信息与技术飞速发展,经济全球化, 市场全球化的世纪,市场竞争日益激烈。港口之间的竞争正逐渐演变为物流链之 间的竞争。优化港口现有的经营组织模式,提高货物通港效率成为提高港口所在 物流链核心竞争力的主要途径。集装箱码头堆场是提高港口整体效率影响因素中 的重要一环,使用港口现有的设施设备,快速准确的完成货物集散功能,实现不 同运输方式之间的无缝连接,以最短的时间,最低的成本实现货物的安全、准确 的送达,以提高整个物流系统的运行效率,同时提高港口本身的竞争力,是港口 经营管理的主要任务。合理安排作业流程,优化堆场资源管理,提高设备利用率, 是缩短货物在港停留时间,降低船舶在港口停留时间,提高港口通过能力的重要 手段,对提高港口所在物流链的运营效率具有重要意义。 虽然我国集装箱运输的历史并不长,但是由于集装箱运输本身具有的各种优 势及我国经济的迅猛发展,全球经济一体化的快速发展,我国的集装箱运输量逐 年增加,迅速发展,年集装箱运输量达到万,年万, . 年万,年亿,年.亿。年, 月份,全国规模以上港口完成国际标准集装箱吞吐量.万,同比下降 .%。其中沿海港口完成.万,同比下降.%。虽然受国际金融危机第章绪论 冲击较大,有小幅下降,但是近期回升较快,前景乐观。集装箱码头的经营管理 在目前金融危机的这一大背景下,更要注重提高效率,减少成本,平稳度过金融 危机。在这种情况下,对于集装箱码头来说,研究分析集装箱码头堆场资源配置 并做出相应优化无疑是涉及成本与效益的重中之重。另外,总体而言,我国的集 装箱运输量是非常巨大的。随着集装箱运输量的增加,为了适应全球航运市场的 激烈竞争,集装箱船舶大型化也成为趋势。如此快速增长的集装箱量,对集装箱 码头带来机遇的同时也使码头面临着挑战,集装箱码头难以负荷,作业效率已经 不能满足整个运输系统的需求。如何提高码头效率成为迫在眉睫的问题。通 常可 以采用两种办法解决,一是扩建码头,二是在现有港口规模下,提高码头管理效 率,优化资源管理,提高管理水平。而优化现有的资源管理,提高码头、港口的 作业效率显然更为关键。 世纪年代中期以来,全球各大航运公司逐渐组建战略联盟以实现全球运 输服务,争夺世界航运市场。战略联盟使航运公司之间优势互补,共享双方竞争 优势,并且形成规模经济,既增加航次,为客户提供更为满意的服务,又可提高 船舶及设备利用率,减少和降低相关成本和风险,同时提高航运公司市场占有率, 组建战略联盟成为国际航运经营组织的重要形式。目前世界上已经形成的四大联 盟是:新加坡东方海皇、商船三井、现代商船、美国总统 ,其中新加坡东方海皇收购了美国 组成的新世界联盟 总统。由中远集运、川崎汽船?、阳明海运、 韩进海运地蝌组成的联盟。该联盟现为世界第二大海运联盟。由 日本邮船、香港的东方海、德国的赫伯罗特. 和马来西亚国际航运公司组成的世界第一大海运联盟一伟大联盟 。丹麦的马士基与美国海陆公司,由于其在国 际集装箱运输市场占有的举足轻重的地位,而被单独称为一个联盟马士基海陆 /。航运公司通过战略联盟实现经营联盟化促使了集装箱运输的 干线化,与此同时,由于集装箱船舶的大型化,通常大型船舶沿途挂靠几个大港, 而小港的箱量通过支线运输来完成。集装箱运输干线化是航运公司经营联盟化和集装箱码头堆场资源管理优化研究 集装箱船舶大型化的必然结果。集装箱干线上枢纽港的竞争越加激烈。而某个港 口最终能否成为某一航线上某地区的枢纽港,除了取决于港口的地理位置、设施 设备、水深条件、辐射能力、集散能力及腹地经济实力外,港口的物流作业水平、 技术管理水平、作业效率等也是传船公司的重要考虑因素。另外,国际上大的航 运公司在做强运输主业的同时,也把经营物流供应链的上下游业务,尽可能的整 合物流资源作为其战略的一部分,以提高其自身的竞争力。航运公司为了实现其 经营战略的调整,必然要选择物流系统化、合理化、高效化的港口作为其整个物 流链中的重要节点平台。集装箱码头的资源优化尤其是堆场资源优化问题也就成 为了一个重要问题。对提高集装箱码头堆场资源利用率,节约船舶在港时间,提 高港口自身竞争力,提高航运企业运输链运行效率具有重要的意义。 .国内外文献综述 本文主要研究的是集装箱码头四个子系统:泊位子系统、堆场子系统、集疏 运子系统、人.机子系统中的堆场子系统,堆场中的重要资源是堆存的空间资源及 堆场的装卸机械资源。 ..堆存空间资源 . .【对堆场出口箱区的系统进行建模,并采用系统仿真进行 试验,分析研究了在不同的堆存原则下,集装箱的堆码高度与倒箱率及码头堆场 利用率之间存在的相互关系及所需要的堆场面积和并得出了工作量。【】从堆存策略对集装箱码头堆场空间资源利用的影响 这一角度对集装箱的堆存问题进行了研究,文中主要以进口集装箱的堆存为例, 分别分析了根据集装箱大小原则分类堆存的策略和根据集装箱到达港口的先后时 间顺序先到先服务的策略进行堆存,并对这两种种堆存策略产生的结果进行 了分 析。研究了当集装箱以随机到达的方式到达集装箱码头时,其对码头堆 场倒箱率的影响。第章绪论以最小化集装箱倒箱率及最小化集装箱移动距离为目 和 标,建立模型,分析求解,对集装箱码头堆场的空间资源进行合理配置,对集装 箱码头堆场中的箱位进行了合理分配。 】在对集装箱码头堆场系统空间资源进行分配时,不仅仅只考虑码 头的堆场系统,还考虑了与之密切相关的集疏运系统,如果空间资源分配不合理, 引起集卡任务太集中,势必会引起部分集卡的长时间等待,并引起堆场的拥挤堵 塞。作者综合考虑了这些因素,在合理分配码头堆场空间资源的同时,使集疏运 也能顺畅进行。 【】在文中以最小化船舶在港时间为目标函数,建 立了一个混合整数线性规划模型,并用遗传算法进行求解。该模型可得出集装箱 在不同的堆存原则作业顺序随机顺序,先到先服务,后到后服务下,集装箱 的最优堆存 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 。在文中以提高集装箱码头堆场空间利用率和装船作业效率为目 标,建立了一个混合整数规划模型。并分别用近视算法和次梯度算法进行求解。 并比较了两种算法的求解结果。 【】在文中主要讨论了运用不同的优化算法求解集装箱码头的空间资源分配问提。文中分析比较了四种启发式优化算法。最后结合了其中两种优 化算法的优点,提出一种混合求解方法解决该问题。 .】在文中对集装箱码头堆场空间资源的分配问题的考虑不只局限 于对堆场系统内部的静态考虑,优化堆场效率与利用率。而是结合考虑泊位子系 统与集疏运系统的作业,三个系统协调合作,以最小化船舶在港时间.。在合理分 配集装箱堆场空间资源的同时,合理分配集卡,优化桥吊的装卸作业。 。 】在文中以最小化集装箱从堆场至船舶的运输距离为目 标函数,建立了一个整数规划模型,并分别运用了禁忌搜索和遗传算法两种启发 式算法分别进行求解。 】等在文中立足于船方的角度,以最快完成船舶装卸,减少船舶在港停 留时间为目标,提出了一种混合堆存策略,建立了一个整数规划模型,对一艘船集装箱码头堆场资源管理优化研究 舶要装卸的集装箱在码头堆场箱区的位置进行了分配,极大的提高了船舶的周转 速度。 近年内,国内对该问题的研究也越来越多。 郝聚民,纪卓尚等【】在文中针对集装箱在混合顺序作业情况下建立了一个模 型以优化出口集装箱的堆场作业。该模型运用了图搜索技术和模式识别理论。 沈剑峰等四在文中分析得出集装箱在码头堆场的堆存遵循较强的规律性,在 这一认知上,作者提出了一种基于知识的集装箱箱位分配方法。 杨淑芹,张运杰等【】在文中以最低化码头堆场集装箱倒箱率为目标,在集装 箱先到先服务,重箱在上轻箱在下的原则下,建立模型,并用启发式算法求解得 出集装箱的箱位分配方案。 周鹏飞【在文中对集装箱在堆场的箱位分配问题分为两个层次来完成,首先 为集装箱分配其在堆场中的区段位置,然后在在具体的区段中位集装箱分配具体 的箱位。两个层次分别建立了模型并用启发式算法进行了求解。 刘艳等】在文中考虑到货主提箱及交箱时间的不确定性,在对集装箱在码头 堆场中的箱位进行分配时,尽量减少箱区间的作业量的不平衡性,并在此基础上, 分配箱位以最小化集卡的运输距离。 ..堆场机械资源 在文中以最小化跨运车在箱区间的移动时间为目标, 建立了一个混合整数规划模型,为跨运车 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 了最优路径。 【】在文中以最小化堆场作业的延迟为目标,建立一个整数规划模 型,并运用拉格朗日松弛启发式算法进行求解,得出了轮胎式龙门起重机在集装 箱码头堆场的最优配置方案。 血【在文中以最小化集装箱码头堆场中场桥未完成的作业量为目 标,建立一个混合整数规划模型,为集装箱码头场桥合理安排作业任务,并得出 其在不同箱区的移动顺序。在文中探讨了计算机仿真模型在码头资源管理中的功能, 并结合泊位子系统,将集装箱船舶,桥吊及集装箱码头堆场中的龙门吊视为一个第章绪论 运行体系中的网络节点,运用网络流的相关理论与方法,建立一个混合整数规划 模型,对龙门吊进行配置。 在文中采用计算机仿真,模拟了集装箱码头堆场龙门吊的作业, 在一定的作业量的前提下,对堆场中的龙门吊进行配置,并尽量减少龙门吊在场 内的移动。 李建忠口以集装箱码头堆场中龙门吊的最短闲置时间及剩余未完成箱量的最 小作业时间为目标函数,建立动态配置优化模型,运用拉格朗日松弛算法进行求 解,得出堆场中龙门吊的最佳配置方案。 韩晓龙【在文中能完成 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 作业量的前提下,以最小化集装箱码头堆场龙门 吊的配置数量为目标函数,建立一个网络流配置模型,并通过最小流算法进行求 解,得出最少需要配置的龙门吊的数量及各龙门吊的作业序列。 从以上研究综述可以看出,我国在堆场资源管理方面的研究起步较国外的研 究较晚,而且在这方面的研究很少,尤其是关于堆场装卸资源的配置的研究,另 外,对空间资源的研究方面目前大部分文献研究的是进、出口箱区空间资源的分 配,很少考虑混堆情况下集装箱的堆存问题。在已有的研究中,大部分文献局限 于静态条件下的箱位分配,而很少考虑动态状态下集装箱的堆存问题。 .本文的主要内容 由于集装箱码头系统由多泊位子系统、堆场子系统等多个子系统组成,四个 子系统之间互相影响、互相制约,任何一个子系统的作业效率都将影响到整个集 装箱码头的作业效率,码头资源的充分利用,船方、港方双方的成本。因此,对 于集装箱码头的管理应该有一个系统全局的观念。而不少码头管理者往往比较重 视泊位子系统资源的管理,却忽略堆场子系统资源的管理。事实上,堆场子系 统 的资源利用效率直接影响泊位子系统的作业效率,二者密切联系。有必要对集装 箱码头堆场系统的资源管理进行研究,使堆场子系统的资源得到最充分的利用, 提高堆场的作业效率,体现出集装箱码头的整体优势。提高堆场的效率,通常可 以采用两种办法解决,一是扩建码头,提供充足的堆存空间资源和装卸机械资源集装箱码头堆场资源管理优化研究 二是在现有港口规模下,提高码头管理效率,优化资源管理,提高管理水平。由 于码头是资本密集型经济实体,如果扩建需要大量的资金投入。显然,研究如何 在现有的规模水平下,合理充分的利用现有的有限资源更有意义。因此,本文主 要对堆场空间资源和装卸机械资源的管理进行优化研究,以达到充分利用集装箱 码头堆场资源,缩小船舶在港停留时间,达到港船双方双赢的目的。 通过最小化码头堆场中各箱区各贝位的作业量,及最小化集卡从堆场至码头 的运输距离为目标,对码头堆场的空间资源进行合理的配置,以优化空间资源的 利用率、设备利用率及码头的服务质量。对于装卸机械资源的优化研究主要 研究 的是我国大部分港口采用的轮胎式龙门起重机这一堆场装卸机械。通过最小化最 大作业时间的龙门吊的作业时间为目标,建立数学模型,并采用遗传算法求解该 模型。随着集装箱船舶的大型化、高速化发展,船舶在港停留时间占整个航程时 间的比例在增大,因此,缩小船舶的在港停留时间将减少船舶的相关成本,为船 方节约大量成本。而最后完成堆场中集装箱作业的龙门吊的时间直接影响堆场作 业的时间,影响到船舶的在港停留时间。通过合理分配龙门吊的作业量,优化其 作业顺序,使堆场的作业效率能与泊位的作业效率合理配合,既可以使堆场的作 业效率增大,加快堆场集装箱的周转,为港方创造一定的经济效益,同时又缩小 了船舶的在港停留时间,为船方节约成本。最终达到船港双方双赢的目的。 .本文的主要思路 本文共分为五章: 第一章是绪论,主要介绍文章的研究背景及意义、国内外的研究现状、本文 的主要研究内容。 第二章主要介绍了集装箱码头和堆场的概况,介绍了集装箱堆场中的两种资 源及国内外堆场资源管理的现状。 第三章是对堆场空间资源的配置研究,首先介绍了集装箱空间堆存的方式, 并建立了数学模型,对空间资源进行优化,最后在此基础上用算例对该模型 的优 化结果进行了验证。第章绪论 第四章主要是对堆场装卸资源的优化,建立了相应的数学模型,并对该模型 采用遗传算法进行求解,最后用算例对该模型进行了验证。 第五章为本章的结论。 本文的结构和主要的思路如图.所示: 堆场空间资源优化 堆场机械资源优化 目标:提高堆场空间资源 目标:充分利用龙门吊以配合泊 利用率 位尽快进行装卸,减少作业时 尽快进行装卸 间,缩小船舶在港停留时间 作业序列的优化 龙门吊最大作业时间最小 化,来确保所有龙门吊的作业 时间最小,从而可以使在船舶 和堆场之间运送集装箱的时间 最小化,最小化船舶在泊停留 时间。 图.本文的思路 .. 集装箱码头堆场资源管理优化研究 第章集装箱码头堆场概述 .集装箱码头概述 集装箱码头 是专供停靠集装箱船舶、装卸集装箱的作业场 所,是在集装箱运输过程中水路和陆路运输的连接点,也是集装箱多式联运 / 的枢纽。集装箱码头一般设有泊位、集 装箱堆场 、控制室 、检查 、集装箱货 运站 ~、集装箱专用机械和其它专用设施【。 ..集装箱码头的布局 海上集装箱运输从年在美国兴起至今已有多年的历史。伴随着集装箱 运输的飞速发展,世界各国港口相继建造了大量的集装箱多用途和专用码 头。集 装箱码头在整个集装箱运输过程中对加速车船周转,提高货运速度,降低整 体运 输成本等方面,起着相当重要的作用。一般而言,集装箱码头主要具备以下个 职 能: 集装箱码头是整个集装箱运输系统中集装箱的集散站、存储地、是集装 箱转换运输形式的缓冲地; 实现各种运输方式间的衔接,是不同方式运输的连接点和枢纽; 完成货物在不同运输方式之间的装卸、换装作业。 当然,随着现代港口的发展,集装箱码头的功能已经远不止以上三项,除了 以上三项,现在还为货物的包装、加工、分拨、配送等服务。但是其他功能 的发 展,都是以以上三项基本功能为基础的。 一般来说,就传统的货物运输而言,可把货物从发货地运输至目的地的全过 程所经历的时间,分为两部分:动态的运送部分和相对静态的处理部分。 动态的运送部分 ,是指货物在车辆、船舶或飞机等运 输工具上,处于受载运输的阶段。 静态的处理部分 ,是指货物处在车站、码头、机场上,或 其它地点进行装卸、保管和堆存等相对静态的阶段。第章集装箱码头堆场概 述 就海上运输而言,统计资料表明,上述两部分所耗费的时间和劳动量比例情 况,如表.所示。 表.普通货船全程运输中各部分时间及劳动量的比例 . 耗费的时间 耗费的劳动量 % % 动态的运送部分 % % 静态的处理部分 从表中可以看出,货物在运输全程中,有%的时间处在非运送状态看,在这 一阶段却需要耗费全程%的劳动量。货物在静态处理部分中的大部分时间是处在 码头的装卸、堆存和保管之中。因此,要提高运输的效率,关键在于提高码头作 业效率,尽量缩短货物在码头处理的时间。 集装箱和传统的件杂货相比,在适箱货物装箱以后,同样需要在码头进行换 装、集散、临时堆存和保管。所以,集装箱在码头能否顺利的进行装卸和运送, 是有效地加速车船周转、提高货运速度和质量、降低运输成本的一个关键环节。 集装箱码头的高度机械化和高效率的大规模生产方式,要求集装箱码头同船 舶共同形成一个不可分割的有机整体,从而保证高度严密的流水作业线高效率运 转,充分发挥集装箱码头三个主要职能的作用。集装箱码头通常应具备的必要设 施有:泊位、码头前沿、集装箱堆场、货运站、控制室、行政楼、检查口、维修 车间等。 泊位 泊位是指在港内为了进行装卸,给船舶停泊靠岸,并有一定长度岸壁线的地 方,泊位的长度和水深随着停靠船舶的大小而不同。目前,世界上集装箱码头泊 位的长度一般为米左右,泊位水深在 以上。船舶停靠时所需要的系船设施 构成了泊位的岸壁。这些设施一般包括:系揽桩和碰垫木橡胶。船 舶靠/离泊时,所需的岸壁线的有效长度一般为船舶长度的。倍。 , 码头前沿,集装箱码头堆场资源管理优化研究 码头前沿是指码头岸壁的岸壁线起到码头堆场前的这一部分面积。由于码头 前沿装有集装箱桥吊 ,又是进行进出口集装箱装卸的主要地点, 因此其宽度根据集装箱起重机的跨距和装卸机械的种类而定码头前沿一般由以下 三部分构成:从岸壁线到集装箱桥吊第一条轨道海侧的距离;桥吊的 轨道,海侧到陆侧间的距离;从桥吊到第二条轨道陆侧到堆场前的距离。 集装箱码头前沿除安装了集装箱桥吊和铺有桥吊轨道外,一般还备有高压和低压 电箱、船用电话接口、桥吊电缆沟、灯塔等设施。集装箱船舶进行装卸时,集装 箱船舱盖放置在前沿上,另外集装箱先放在码头前沿或者码头前沿的集卡上,再 运输到集装箱堆场。集装箱前沿应该始终保持畅通,以确保集装箱桥吊的效率, 装卸作业的顺利进行。 集装箱堆场 堆场是指集装箱码头内,所有堆存集装箱的场地。由两部分组成:前方堆场 和后方堆场。堆场为了对堆存的集装箱进行位置标识,场地上画有存放集装箱的 长方形格子,称为场箱位,并编有号码,称之为“场箱位号 ”。 集装箱在堆场的场箱位号由行号、列号、层号的六位数字组成。堆场上要求有照 明设备、道路交通标牌、排水明沟、冷藏箱电源插座等设施,并要求不能有妨碍 码头作业或降低码头效率的任何建筑物。 ? 集装箱货运站 俗称仓库,是指把货物装进集装箱内或从集装箱内取出,并对这些货物进行 贮存、防护和收发的作业场所。它主要为分属不同货主的拼箱货提供装拆箱作业 场所。集装箱货运站一般建于码头后方,侧面靠近码头外公路或铁路的区域。尽 可能保证陆运车辆不必进入码头堆场内,而直接进入货运站。随着集装箱码头装 卸量的增加,为了充分利用码头的堆场面积,也可将货运站移至码头外。 控制室 又称控制中心、中心控制室、控制塔、指挥塔,是集装箱码头各项作业的指 挥调度中心。它的作用是监督、调整和指挥集装箱码头船舶装卸作业计划、集装 箱堆场集装箱配置作业计划等的执行。其地理位置应设置在可以看到整个码头上第章集装箱码头堆场概述 各作业现场的地方,一般设置在码头操作或办公楼的最高层。控制室内装有电子 计算机系统、测风仪及气象预报系统,并配有用于指挥码头现场作业的无线对讲 机,用于监控码头作业现场的闭路电视、望远镜,以及用于对内外联系 的电话、传真机等设备。控制室是码头作业的中枢机构。 检查口 俗称道口,又称检查桥、闸口、大门等,是集装箱码头的出入口,集装箱和 集装箱货物的交接点,因而也是区分码头内外责任的分界点。由于道口是集装箱 进出码头的毕竟之口,因此,在道口处不但要检查集装箱的有关单证,而且还要 对集装箱的有关箱号、铅封号和集装箱的外表状况等进行检查。道口一般设置在 集装箱码头的后方,处于保证码头机械和船舶积载的安全性,还设有地磅,另外 还配有计算机、卡机等设备。 集装箱维修车间 又称修理车间 ,它是集装箱装卸专用机械进行检查、修理和 保养的地方。集装箱维修车间对于确保装卸机械的维修质量,使各种机械处于完 好备用状况,提高集装箱码头效率和发挥集装箱运输的优越性都起着十分重要的 作用。一般设置在不影响集装箱码头作业的码头后方或在保养区附近。 以上是集装箱码头的主要设施。除此之外,还有掌管上述各种设施的码头行 政楼 ,以及其他电力、给/排水、照明、道路等辅助设施。 ..集装箱码头作业流程 集装箱码头的作业流程通常分为进口作业流程和出口作业流程。 集装箱码头进口作业流程 在集装箱进口货运业务中,码头堆场主要负责进口集装箱的卸货、集装箱的 暂时堆存、货物的交付等业务,具体流程见图.所示。集装箱码头堆场资源管理优化研究 图.集装箱码头进口作业流程..?.第章集装箱码头堆场概述 船公司在收到船舶从最后装运港寄来的集装箱货运资料后,按照集装箱码头 要求,在规定时间内,将集装箱货运资料送交集装箱码头。码头计划员收到相关 资料后,认真分析、核对,根据计划安排船舶靠泊方向,按船图变质集装箱卸船 计划,即编制集装箱卸船顺序单。集装箱卸船顺序但按照集装箱的船箱位编 制。 同时,制定堆场堆存计划,并按照卸船堆存计划等安排卸船机械,组织协调集装 箱的顺利卸船。 岸桥司机将集装箱卸至码头前沿的集卡上,集卡讲集装箱拖运至制定堆场。 堆场员在接箱时,严格按照卸船顺序单核对箱号,并对集装箱箱体外表状况进行 检查,经检查核对无误后,指挥堆场场桥龙门吊按照制定的箱位堆存。集装箱堆 场为了提高堆场的利用率,提高箱区的作业效率,减少码头作业出差错的可能性, 减少倒箱,通常还会进行归位、并位、转位等作业。 在集装箱提运时,集卡司机凭相关提箱文件经检查口验收,放行进入制定堆 场后,讲提箱小票交堆场员,堆场员指挥场桥按提箱小票所指定的箱号发箱。 集装箱码头出口作业流程 在集装箱码头出口作业中,集装箱出口装船,无论是整箱、拼箱或者是空箱, 一般都必须先一道码头堆场等待装船。有时也有船边直接装的集装箱,如某些不 能在堆场存放的危险品箱。为了确保装船作业额顺利进行,码头一般规定出口箱 进箱的截止期限,一般为装船作业开始前时。码头的具体业务流程如图.所 示。集装箱码头堆场资源管理优化研究 装卸前 图.集装箱码头出口作业流程 ..船公司或其代理在出口箱进场的前一天,将预配船图送交码头配载计划。码 头配载员根据装箱单、货代送来的经海关放关的场站收据和预配船图进行配载制 作。配载工作完成后,配载员根据船图和出口箱的场箱位编制装船顺序单,将出 口箱装船顺序单在电脑中生成,利用网络系统将信息发送至控制室,作为控制室 指挥装船作业的依据。堆场员按控制室的指令指挥场地机械发箱。 集卡或者其他水平运输机械将集装箱运送至码头前沿,船边验箱员核对箱号 并检查集装箱外表状况和铅封后,船舶指挥员指挥桥吊讲集装箱吊至制定的船箱 位。第章集装箱码头堆场概述 在码头作业的整个过程中个,信息变化速度快,不同部门的衔接紧密。随着 科学技术的不断发展,集装箱码头的许多操作、监控手段将不断提高。集装箱码 头的作业流程也将会发生很大的变化。 ..集装箱码头装卸 工艺 钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程 装卸工艺是指按照一定的劳动组织形式,运用装卸机械及其配套工具或称 机械化系统等物质手段,遵照规定的技术标准和 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 ,完成货物在不同运输 方 式之间的换装作业过程。 集装箱码头装卸工艺系统通常有以下几种:底盘车系统、跨运车系统、叉车 系统、龙门起重机系统、正面吊运机系统、组合系统。各个系统的具体流程如下。 底盘车系统:进口集装箱从船上由岸边集装箱起重机直接卸到底盘车上,集 装箱牵引车把载有集装箱的底盘车拖到堆场停放,出场时集装箱牵引车将场地停 放的底盘车直接拖走。出口集装箱由集装箱牵引车将装载有集装箱的底盘车从港 区外拖到港区停放在堆场,装船时再由集装箱牵引车将底盘车拖到码头前沿,岸 边集装箱起重机将集装箱从底盘车上直接吊起装船。进出口集装箱在码头堆场整 个停留期间均放置于地盘车上。这种系统主要适用于码头集装箱通过量小,场地 大,整箱比例较大的码头。船公司特殊要求这种作业的码头,其陆路运输完全依 赖于高效的公路运输。 跨运车系统:码头前沿采用岸边集装箱起重机承担船舶装卸作业。跨运车承 担码头前沿与堆场之间的水平运输,以及堆场的堆码和进出场车辆的装卸作业。 这种系统适用于进口重箱量大,出口重箱量小的码头。跨运车机动灵活,对位快, 岸边集装箱起重机只需将集装箱从船上卸下后放在码头前沿,勿需准确对位,跨 运车自行抓取运走,充分发挥岸边集装箱起重机的卸船效率。但是机械结构复杂, 液压部件多,容易损坏漏油,维修保养比较困难。初始投资高。 叉车系统:码头前沿采用岸边集装箱起重机装卸,码头前沿与堆场之间水平 运输和堆场集装箱的堆码与装卸车作业由叉车承担。这种系统主要适用于吞吐量 较小的集装箱码头。 龙门起重机系统:分为轮胎式龙门起重机系统和轨道式龙门起重机系统。集装箱码头堆场资源管理优化研究 轮胎是龙门起重机系统:码头前沿采用岸边集装箱起重机进行船舶装卸集装 箱作业。轮胎式龙门起重机承担堆场装卸和堆码作业。从码头前沿到堆场的集装 箱水平运输由集卡承担。轮胎式龙门起重机可堆或层集装箱,一般跨列箱 和列车道。轮胎式龙门起重机可从一个堆区移到另一个堆区。这种系统适用于 码头陆域面积较小而水.水中转量较大的码头。 轨道式龙门起重机系统:码头前沿采用岸边集装箱起重机进行船舶装卸集装 箱作业。轨道式龙门起重机承担货场装卸和堆码作业。从码头前沿到货场的 集装 箱水平运输由集卡承担。轨道式龙门起重机可堆层集装箱,其跨距更大,可 跨列或更多列集装箱。这种系统适用于场地面积有限,集装箱吞吐量较大的水 陆联运码头。但是轨道式龙门起重机机动性差,只能沿轨道运行,作业范围受到 限制。且跨距大,提取集装箱、倒箱困难。 正面吊运机系统:码头前沿采用岸边集装箱起重机装卸船舶作业,码头前沿 与堆场之间水平运输和堆码集装箱的堆码与装卸车作业由正面吊运机承担。正面 吊运机系统应用得尚不广泛,仅在集装箱吞吐量较小的码头上有所应用。 组合系统:从经济性和装卸性能的观点来看,前面所叙述的各种装卸工艺系 统各有其优点,也有其不足之处。这样导致一些港口当局和码头经营者采取了前 面叙述装卸工艺的混合系统。采用较多的是跨运车.轨道式龙门起重机系统。采用 岸边集装箱起重机装卸。进口箱的水平运输、堆码可堆层箱和交货装车由 跨运车完成。出口箱的货场与码头前沿之间的水平运输由集装箱半挂列车承担, 货场的装卸车和堆码可堆层箱由轨道式龙门起重机承担。 本文对堆场装卸机械的研究主要是基于轮胎式龙门起重机系统进行的。 .集装箱码头堆场资源概述 集装箱码头堆场管理是码头生产的一个重要环节。码头要保证船舶如期开船, 就必须提高码头装卸速度,而装卸速度的提高很大程度上取决于码头箱区、箱位、 场桥安排的合理性。合理安排箱区、箱位、堆场机械,不仅能减少倒箱率,减少 桥吊等箱的时间,提高码头装卸速度,而且还能最大限度的提高码头堆场空间利第章集装箱码头堆场概述 用率、机械利用率、码头通过能力,降低码头生产成本。集装箱码头堆场管理主 要是对堆场资源的管理,即堆场的空间资源及装卸资源。 ..集装箱码头堆场堆存空间资源 堆场是集装箱码头内,所有堆存集装箱的场地。由两部分组成:前方堆场和 后方堆场。集装箱码头堆场堆存空间资源就是指集装箱堆场内箱区的空间的大小。 前方堆场又称为集装箱编组场、调度场、停转场、排列场、调配场。位于集 装箱码头前沿和后方堆场之间,是为加快集装箱船舶装卸作业效率,用以堆放集 装箱的场地。它的主要作用是:在船舶到港前,预先按照装船顺序有次序的堆放 要装船出口的集装箱;卸船时,临时堆存卸船进口的集装箱。集装箱前方堆场的 堆存一般遵循原则,即,同一目的港、同一尺寸、同一种类 、同一重量级别的集装箱堆放在同一排上。集装箱前方堆 场占堆场总面积的比例较大,大小根据集装箱码头所采用的装卸工艺系统不同而 定,同时也因堆放的层数不同而不一样。一般而言,应该能堆放两倍于可停靠最 大船舶的装载量。 后方堆场是存储和保管空、重箱的场地,是码头堆场中除前方堆场以外的部 分。事实上,后方堆场同前方堆场没有严格明显的分界线,仅仅是地理位置上的 相对概念。在堆场场地足够大的情况下,如果堆场采用各种箱分别堆存的方式, 在实际业务中,通常将出口箱放在码头堆场的前方,而将进口箱、冷藏箱等放在 码头堆场的后方。但是随着集装箱船舶的大型化发展及国际集装箱的发展,一些 港口,如宁波北仑港、香港港的箱量急剧增长,码头堆场的容量有限,不能满足 实际作业的需要,在不能扩大集装箱堆场面积及容量的情况下,这些港口不采用 传统的分别堆存的方式,而是采用混合堆存的方式,以节约堆场的空间资源。这 种新的方法在实际的业务操作中也取得了良好的效果。 不论如何划分,采用何种堆存方式,堆场的面积是一定的,在上述两种堆场 的场地上都用白线或者黄线画有长方形的格子,叫做“箱位’’,它是组成 集装箱堆场的最小单元,并且对应的编有“箱位号” 来表示集装 箱在堆场中的具体位置。箱位号由箱区、贝位、行、层表示。堆场由若干箱区集装箱码头堆场资源管理优化研究 组成,每个箱区由若干贝位组成,每个贝位包括若干排和若干层, 这些组成了若干箱位。例如一个堆场编码表示该集装箱在堆场中 的位置是箱区,贝位,第排,第层。堆场中的所有箱位就组成了堆 场的堆存空间资源。 ..集装箱码头堆场机械资源 集装箱码头堆场装卸机械主要承担集装箱在堆场的装卸作业和堆码作业等。 根据不同的装卸工艺系统,集装箱码头堆场的装卸机械也不同,有叉车、正面吊、 轮胎式龙门起重机、轨道式龙门起重机和跨运车可用于集装箱的堆码装卸。在我 国,大部分的集装箱码头堆场中都使用轮胎式龙门起重机进行集装箱的装卸、搬 运、堆码。本文的研究是基于轮胎式龙门起重机系统进行的。堆场的主要装卸机 械为轮胎式龙门起重机。 轮胎式龙门起重机的优点很多,尤其适合大中型的专业化集装箱码头的堆场 作业。通常标准的轮胎式龙门起重机可以横跨六列集装箱和一列车道,可堆码集 装箱至四到五层,堆场的面积利用率高,作业面相对其他装卸机械来说很大,另 外,可以方便的前进、退后并且进行度的旋转,可以从码头的一个箱区转移至 另一个箱区。操作起来方便简易,灵活机动、装卸效率高。相对其他装卸机械而 言,它的通用性强,并且出故障的概率低。此种装卸机械的布置多在亚洲和中东 地区的集装箱码头使用。 轮胎式龙门起重机多用于堆场对重箱的操作,一般空箱采用叉车或者正面吊 运机进行辅助作业。正面吊运机它堆箱的层数较高,可堆存空箱层,重箱. 层。但是由于这种设备运行方向与作业方向垂直,所以需要占用较宽的通道,它 目前还主要是作为集装箱堆场的辅助作业机械。 .国内外集装箱码头堆场资源管理现状 ..国外集装箱码头堆场资源先进管理技术 自从集装箱运输出现以来,由于其具备的各种运输优势,集装箱运输已经日 益成为运输的主要方式之一。集装箱运输的发展促进了集装箱船舶大型化的发展第章集装箱码头堆场概述 趋势,集装箱码头的集装箱作业量迅速增加,对集装箱码头的作业服务提出了更 高的要求。同时,世界经济一体化及全球化的发展带来了更加激烈的市场竞争,, 全球各大航运公司逐渐组建战略联盟以实现全球运输服务,争夺世界航运市场。 航运公司的战略联盟化加剧了各大港口争夺干线港的竞争,而提高集装箱码头作 业服务效率无疑是港口增强自身经竞争力的重要手段。集装箱码头堆场是集装箱 码头系统中的重要一环,码头堆场的作业将影响到码头的整体作业效率。因此, 世界各大集装箱码头纷纷采用先进的技术和组织管理手段来提高堆场的作业效 率。主要的先进管理技术有: 自动化集装箱堆码系统。该系统是在堆场设有一个架高的起重机轨道,轨道 的轨距长达二十八点二米,可以横跨九列空箱,十列重箱,最大可以操作四十吨 的集装箱,最高可以堆高五层。所以该系统可以使堆场的堆存空间利用率达到最 高。另外,起重机在架在高空中的轨道上高速运行,与在地面运行的无人搬运车 的作业路线不在一个平面上,避免了相互之间的干扰,加快了运行速度。基于以 上优点,该系统存取单个集装箱的作业时间更短。 、技术。随着全球定位系统和地理信息系统的发展与广泛 应用,该技术已经应用于集装箱码头的堆场管理中。该系统的实现需要在码头建 立全球定位系统基站,并且在集装箱码头的水平运输车辆上装有车载接收器, 通过二者之间的无线通信实现水平运输车辆上集装箱的实时跟踪与监控,指导集 装箱码头的堆场作业,并且结合,优化水平运输车辆运输车辆的运输路径,指 导水平运输车辆的运行,实现最佳调度。该系统已经在爱尔兰、比利时、哥伦比 . 亚、澳大利亚等地的码头上投入使用。 无线终端技术。该技术的使用可以实现堆场作业现场与集装箱码头堆场管理 核心系统的实时通信,确保集装箱箱位的高度准确性。运用该技术的系统根据相 关信息进行集装箱堆场作业任务的自动分配和合理安排,使集装箱码头的作业实 现高度的职能化管理。当集装箱堆场需要对某个集装箱进行作业时,系统可以将 该作业自动分解成多步,并且自动给堆场的龙门吊和拖车发布指令,龙门起重机 操作司机通过无线终端进行确认,并进行相应的作业。集装箱码头堆场资源管理优化研究 ..我国集装箱码头堆场资源管理现状 我国集装箱运输起步于年,虽然起步比国外晚,但是年后发展迅 速,我国港口集装箱吞吐量居世界前列的港口就有上海港、宁波港、深圳港、广 州港等。尤其是上海港、天津港的技术发展走在前列,建立电子数据交换中心, 应用先进技术实现集装箱业务的电子化管理,是我国集装箱港口作业自动化发展 中重要的一步。 年月日,天津港集装箱码头生产过程控制,可视化管理系统”的正 式投入使用,是国内首个应用计算机、通信、 自动控制、一全球卫星定位系统、一地理信息系统技术的港口。 该系统对港口集装箱码头生产的关键要素堆场、集装箱、装卸机械进行精确 定位、动态跟踪、过程控制、数据采集、可视化管理。系统有效地解决了集装箱 码头生产过程中,司机操作的任意性、生产信息的滞后性和特殊自然环境对生产 的制约等问题,削弱集装箱码头生产安全隐患,提高集卡的运输效率、降低集卡 的空载率、提高码头装卸效率和管理能力,缩短船舶与集装箱在港口的滞留 时间, 降低生产运营成本。该项技术实现了填补了国内数字化码头的空白。 上海港采用了“集装箱智能化生产系统,该系统使集装箱码头的作业方式 发生了巨大的变化,尤其是很大的提高了集装箱码头集卡的利用率,改进了过去 静态配置装卸机械与集卡绑定,不同作业线忙闲不均的的作业方式,计算机自动 给集卡车发布动态调配指令,使不同的装卸机械设备在不同的时段为不同的作业 线服务,哪里需要哪里运,降低了集卡的空载率,提高了系统的整体装卸作业能 力,缩小了船舶的在港停留时间。 其他一些大的集装箱港口也采用了一些新的技术和管理手段,以提高自身的 作业服务效率,进而提高自身的竞争力。然而,虽然我国的港口发展迅速,并且 取得了一定的成果,但是我国集装箱码头的整体管理水平仍然与世界现代化港口 的管理水平有一定的差距。例如比较国内外集装箱码头综合能力反应的一项指标 船舶作业效率,在操作相同船型的情况下,国外的作业效率能达到箱/时,而第章集装箱码头堆场概述 国内宁波港北仑集装箱码头公司的装卸效率为箱/时。这一指标不高也反应 了 我国集装箱码头管理存在一定的问题。 ..存在的问题 随着集装箱船舶的高速化发展,在集装箱运输的全部过程中,静态作业时间 即在港停留时间占整个航程比例愈来愈大,船舶在港所耗费的费用大,如果港口 的服务质量高,作业效率高,降低了船舶的在港停留时间,就能为船公司节约大 量的在港停留所消耗的费用;同时,集装箱码头自身的的利用率也得到了提高, 对港货双方都能带来巨大的经济效益。因此,必须大力提高港口的集装箱作业效 率。集装箱码头的作业系统由泊位子系统、堆场子系统、水平搬运子系统、人机 系统等多个子系统组成,作业环节众多,作业程度复杂,任何一个环节的效率低 下,都将影响到整体的作业效率,码头的服务质量;各系统之间的作业调度与衔 接也是影响到码头效率的重要方面,也是集装箱码头管理水平的重要体现。 目前我国集装箱码作业中存在的主要问题是:工作人员劳动强度大,机械化 程度低,作业效率低;作业调度组织手段落后;各环节发展程度不一致,衔接协 调差等。 国外先进的作业水平为我国港口的发展提供了一定的借鉴价值,高新设备的 投入虽然能提高集装箱码头的作业效率,但是经济投入大,显然不适合所有的集 装箱码头,对于中小集装箱码头而言,更为经济合理的方法是通过提高其集装箱 码头的操作管理水平以提高集装箱码头的作业效率、服务质量。集装箱码头堆场资源管理优化研究 第章集装箱码头堆场堆存空间资源优化研究 .集装箱码头堆场两种集装箱堆存方式 集装箱码头一旦建成,它的堆场面积在一定的时间内相对不会变动,在码头 的设计建设时,考虑到了码头的堆存能力与集装箱码头泊位通过能力等各环节的 相适应,设计预留了足够的面积对各类集装箱进行分别堆存。但是随着时间的推 移,集装箱运输的快速发展,集装箱船舶的大型化发展,港口码头集装箱吞吐量 的迅猛增长,很多的集装箱码头如果按照传统的进出口箱分开堆存的方式进行堆 存已经不能满足实际作业的需要,成为整个集装箱码头堆场效率的制约因素,集 装箱码头的发展瓶颈。在堆场的面积一定的情况下,为了提高作业效率,充分 利 用现有的堆场空间资源,只能对集装箱码头的堆场空间资源进行重新分配,采用 另一种集装箱的堆码方式,即混合堆存方式。对堆场空间资源的优化就是讨论如 何在现有的堆场空间资源下,更高效合理的对集装箱进行堆存,以充分的利用集 装箱码头的空间堆存资源。 传统的进出口集装箱分别堆存在不同的区域的堆存方式,需要较大的堆场面 积,适合于集装箱箱量并不很大,而堆场面积也充裕的堆场。此种集装箱的堆存 方式,由于作业流程非常明细,规则性较强,可以减少集装箱堆场的倒箱率,但 是对于集装箱出口箱,如果采用预先编排策略,将会有大量的预编排作业,而如 果采用分拣存储的策略则需要非常强健的管理系统以应对不同的变动。而对于进 口集装箱而言,需要预留一些场地进行临时应急堆放。这种堆存方式并不适合堆 场场地比较紧张的集装箱码头。 集装箱码头采用新的集装箱堆码方式,即进口集装箱和出口集装箱不再采用 传统的分别堆存的方式,而是混合堆存,共用堆场的空间资源。对于从船舶卸 下 的集装箱及货主送来堆场的集装箱,不设置缓冲区域进行堆放,而是直接堆放在 集装箱码头堆场内。这种堆存方式在实际的应用中取得了一定的效果。它具备进 出口箱分别堆存所不具备的一些优点:例如混合堆存可以很好的节约堆场的空间 资源,充分的利用有限的堆场面积及空间,并且可以减少由于归、并、转等造成第章集装箱码头堆场堆存空间资源优化研究 的重复作业。但是由于没有设置缓冲区域,而且堆高加大,这种堆存方式会增加 倒箱作业量。 前文讲到目前的文献对堆场空间资源的研究大多数是基于进出口箱分开堆存 的堆场,很少是对混合堆存的堆场进行研究的,而目前有些港口由于地理条件、 经济条件等方面的限制,采用的混合堆存的方式来进行堆场空间资源的配置,本 章研究的就是混合堆存方式堆存集装箱的堆场的空间资源优化配置问题。 .混合堆存作业方式下空间资源分配模型 不论码头采用何种堆存方式堆存集装箱,都是为了更好的利用码头的设备, 提高集装箱堆场的作业效率,进而提高码头的整体效率,为船舶的装卸提供 更好 的服务。本章将建立一个基于混合堆存方式下的堆场空间资源配置模型,综合考 虑码头设备的利用率和船舶的在港时间,以平衡箱区贝位间的作业及最小化集卡 从堆场至码头的