排队论在集装箱堆场进场闸口管理中的应用

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 排队论在集装箱堆场进场闸口管理 中的应用 集装箱堆场是提供集装箱装卸、 转运、检修、保管、交接和堆存等服务 的场所，是集装箱物流链上的重要节点。 1集装箱堆场的服务始于进场闸口。作 为集装箱堆场的重要服务设施之一，进 场闸口不仅是集装箱进入堆场的必经之 处，而且是集装箱交接双方的责任分界 点，其服务能力和服务质量直接影响集 装箱堆场的运营效率和客户满意度。2 近年来，我国集装箱物流行业迅猛发展， 港口集装箱吞吐量连续多年稳居世界首 位；然而，大多数集装箱堆场的进场闸 口管理仍旧停留在凭历史经验定性分析 的层面，缺乏科学、有效的定量分析手 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 段，导致进场闸口普遍存在较为严重的 拥堵问题，造成集卡和堆场的运行效率 下降且物流成本上升，对环境、客户体 验和公共交通等产生不良影响。本文以 青岛 DY 堆场为例，将排队论应用于集 装箱堆场进场闸口管理，构建进场闸口 排队系统模型，并对进场闸口排队系统 的主要指标进行定量分析，据此提出进 场闸口服务优化措施，从而提升进场闸 口的服务能力和服务质量。 中国论文网 /3/view-13006958.htm 1 排队论概述 排队论又名随机服务系统理论， 是研究系统随机聚散现象和随机服务系 统工作过程的数学理论和方法。 1.1 排队系统的基本构成 如图 1 所示，排队系统的基本构 成如下：（1）顾客源和顾客到达方式， 即顾客源为有限还是无限，以及顾客单 个到达还是批量到达、独立到达还是关 联到达；（2）排队规则，即是否允许 排队、允许排队长度和服务顺序等； -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 （3）服务台，即服务设施的数量和排 列方式；（4）顾客离开系统的方式， 即顾客离开系统后是否成为新的潜在顾 客。3 1.2 排队系统的符号表示方法 排队系统一般采用 Kendall 符号， 其基本形式为 X/Y/Z/A/B/C，其中：X 为顾客到达时间间隔分布，如泊松输入 M，定长输入 D 和一般独立输入 Gi 等； Y 为服务时间分布，如负指数分布 M， 一般分布 G 和爱尔朗分布 Ek 等；Z 为 服务台数量；A 为排队系统容量，即排 队系统最多可容纳的顾客数量，分为有 限容量和无限容量；B 为顾客数量，分 为有限顾客源和无限顾客源；C 为服务 规则，如先到先服务、带优先服务权、 随机服务等。例如，M/M/1/SFCFS 表示顾客到达服从泊松分布、服务时间 服从负指数分布、单个服务台、系统容 量无限、顾客源无限且服务规则为先到 先服务的排队系统模型。 2 排队论在集装箱堆场进场闸口 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 管理中的应用 2.1 优化前 DY 堆场进场闸口作 业流程 本文以青岛 DY 堆场的进场闸口 为研究对象。DY 堆场建于 1996 年，是 青岛地区规模较大、服务功能较齐全、 综合实力较强的物流场站，占地面积约 30 万 m2，平均集装箱堆存量 5 万 TEU，月均集装箱吞吐量 3.5 万 TEU。DY 堆场的进场闸口设有 3 条通 道、3 个服务台、1 个箱顶检查桥以及 计算机终端和企业资源管理（enterprise resource planning，ERP ）系统等软硬件 设施，并配备 12 名工作人员。进场闸 口的作业内容包括控制集卡进场、区分 进场集装箱类别、审核相关单证信息、 检验集装箱状况、维护堆场 ERP 系统 中的集装箱信息、确定进箱或提箱区位、 收取相关费用、打印相关票等。优 化前 DY 堆场进场闸口作业流程见图 2。 2.2 DY 堆场进场闸口排队系统模 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 型 DY 堆场进场闸口排队系统有以 下特点：（1）共有 3 条服务通道； （2）集卡随机且独立到达；（3）集卡 所需的服务时间随机；（4）集卡数量 无限；（5）服务通道的容量无限； （6）服务规则为先到先服务。 2.3 测定集卡到达分布 统计 2016 年 7D9 月 DY 堆场 进场闸口集卡到达情况（见表 1） ，选取 到达集卡数量最多的 2016 年 8 月作为 数据分析月份，将当月每小时到达集卡 数量等相关数据录入社会科学统计软件 包（Statistical Package for the Social Sciences，SPSS ） ，利用其统计描述功能 生成集卡到达频率分布（见图 3） 。根据 图 3，可假设集卡到达频率分布为泊松 分布。 进行假设试验，将相关数据输入 SPSS，并采用非参数检验法中的单样本 K-S 检验法，检验结果显示：其双尾概 率即渐近显著性（双侧）为 0.115；在 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 显著性水平 a=0.05 的条件下，双尾概率 0.1150.05，即检验样本与理论分布不 存在显著差异，不能够拒绝原假设。据 此，可认定 DY 堆场进场闸口的集卡到 达服从 =21.53 的泊松分布，即平均每 小时到达 21.53 辆集卡。 2.4 测定服务时间分布 随机选取 2016 年 7D9 月的工 作日，在每个工作日随机确定不同时段， 记录该时段内每辆集卡（区分空车与重 车）接受服务时间，将随机记录的 200 辆集卡接受服务时间等数据录入 SPSS，生成集卡接受服务时间频率分布。 如图 4 所示，集卡接受服务时间存在 2 个高频区，并且 2 个高频区被 1 个低频 区隔开，近似服从双峰分布。 利用 SPSS 分别对空车接受服务 时间和重车接受服务时间的正态分布假 设进行 K-S 检验，检验结果显示：空车 接受服务时间和重车接受服务时间的正 态分布假设试验的双尾概率分别为 0.859 和 0.999；在显著性水平 a=0.05 的 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 条件下，上述 2 个假设试验的双尾概率 均大于 0.05，即不能够拒绝原假设。据 此，可认定空车接受服务时间和重车接 受服务时间均服从正态分布，将空车接 受服务时间分布记作（0.065，0.0162） ， 重车接受服务时间分布记作 （0.173，0.0272） 。 2.5 DY 堆场进场闸口排队系统模 型定量分析 通过上述统计分析，可确立 DY 堆场进场闸口排队系统模型为 M/G/3/SFCFS，具体参数如下： （1）顾客到达时间间隔服从参数 =21.53 的泊松分布；（2）服务通道为 顾客服务的时间服从期望 E=0.128，方 差 2=0.0582 的一般分布；（3）设有 3 条服务通道。 根据公式对 DY 堆场进场闸口排 队系统模型 M/G/3/SFCFS进行计 算，计算结果显示：集卡平均等待队长 为 8 辆，平均等待时间为。由此可见， DY 堆场的进场闸口存在较为严重的集 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 卡排队等待现象，需要采取优化措施。 3 集装箱堆场进场闸口服务优化 3.1 DY 堆场进场闸口服务优化措 施 由排队系统模型的计算公式可知， 集装箱堆场进场闸口的通过能力受集卡 到达情况、服务通道数量、服务效率等 参数的影响。集装箱堆场对集卡到达实 施干预的难度较大且成本较高；增加服 务通道数量虽然有利于提高进场闸口的 通过能力，但有可能导致堆存作业区的 面积缩小，对集装箱堆场而言并非最佳 选择。由此可见，提高服务效率是提升 集装箱堆场进场闸口通过能力的最佳途 径。 3.1.1 改进 ERP 系统 （1）完善 ERP 系统的数据库功 能，实现已有数据的自动调取。集装箱 是循环使用的运输工具，在实际操作中， 有相当多的集装箱会多次入场，需要多 次重复录入集装箱信息。集装箱的箱号、 箱型、尺寸、自重、载质量、容积、机 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 型、制造日期等信息属于固定属性信息， 不会发生改变；因此，可通过升级 ERP 系统，将上述固定属性信息存储在指定 数据库中，并在进场闸口的系统操作界 面设置按箱号自动检索集装箱固定属性 信息的功能。当集装箱二次进场时，只 要输入箱号，ERP 系统就能自动检索该 集装箱的固定属性信息，无须人工二次 录入。 （2）在 ERP 系统中嵌入智能区 位管理模块。当指派存箱、提箱区位时， 由 ERP 系统根据预先设定的约束条件 计算最优区位，从而协助工作人员快速、 科学地完成指派操作。 （3）对集装箱信息进行分类。 将需要录入 ERP 系统的集装箱信息分 为关键信息和非关键信息。关键信息指 在集装箱进场时必须及时录入的信息， 包括 ERP 系统中的集装箱识别信息以 及对集装箱进场后的下一作业环节有重 要影响的信息，如集装箱的箱号、尺寸、 箱型、经营人、箱位和集卡车号等。非 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 关键信息指对录入时限的要求较为宽松 的信息，如集装箱的自重、载质量、容 积、机型、箱况、内角类型、制造日期、 进场来源等。非关键信息的暂时缺失不 影响下一作业环节，故无须及时录入， 只要在一段时间内录入即可。例如，在 环境温度合适且箱况良好的条件下，冷 藏集装箱的开航前检验工作大约需要， 此时可将非关键信息的录入时限设定为。 当进场闸口出现集卡排队情况时，要求 工作人员只录入关键信息，并在闲期补 录非关键信息，从而压缩制单服务时间。 3.1.2 优化操作流程 对 DY 堆场进场闸口作业流程进 行优化（见图 5） ，重点优化验箱操作模 式和内容。成立由 3 人组成的验箱小组， 其中：1 名M 员负责记录集装箱信息、 拍照以及检验箱围、箱内和箱底等工作； 1 名组员负责拍照以及检验机组和箱顶 等工作；组长负责现场核对单证信息、 协调更正信息、统筹安排验箱、控制验 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 11 箱时间以及信息补录和整理等工作。当 进场闸口出现集卡排队情况时，验箱小 组按照分工各司其职，协作配合，向集 卡提供流动式服务，利用集卡排队等待 的时间尽可能多地完成检验工作。对于 检验时间可能超过的严重损坏的集装箱， 要求工作人员只完成基本检验，然后制 单、收费，并将严重损坏的集装箱放置 在堆场空闲区域，利用集卡排队闲期完 成此类集装箱的全面检验工作。 3.2 优化后 DY 堆场进场闸口排 队系统模型模拟结果 对 DY 堆场进场闸口实施 ERP 系 统改进和流程优化措施后，重新随机记 录 200 辆集卡接受服务的时间数据，并 将数据录入 SPSS，结果显示：优化后 DY 堆场进场闸口集卡接受服务时间服 从双峰分布，其期望为 E=0.081，方差 为 2=0.0342。对新的排队系统进行定 量计算，计算结果显示：集卡平均等待 队长为 4 辆，平均等待时间为。由此