港口集装箱堆场管理模式的优化及信息化文献综述

港口集装箱堆场管理模式的优化及信息化港口集装箱堆场管理模式的优化及信息化 文献综述文献综述 摘要 摘要 港口集装箱船舶大型化的趋势显而易见 港口集装箱必须适应这一发展趋势 不仅 要在硬件上与之配套 更要从软件环境上满足其需求 本文就港口集装箱堆场管理信息化 的相关研究文献进行述评 关于港口集装箱堆场管理信息化及智能化的问题 国内外的学 者们展开了大量的理论与实证研究 本文首先分析了集装箱堆场管理模式优化及信息化的 背景 接着指出目前堆场管理方面所存在的问题和在堆场堆存策略方面的相关研究 进而 讨论了港口集装箱堆场管理信息化研究现状 并指出堆场管理信息化是势不可挡的 关键词 关键词 港口集装箱堆场 堆场管理 空间分配 信息化 0 引言引言 随着全球经济一体化进程的不断推进 各国之间的贸易往来越来越频繁 由于海路运 输具有运量大 运费相对便宜并且航道可以通往世界各个国家各个地区的优点 所以海路 运输也成为了国际贸易发展的主要运输方式 集装箱码头是来往于各个国家之间的集装箱 船停靠的场所 即是集装箱船进行装卸作业的地点 更是实现海路联运的中心枢纽 集装 箱运输量的增加 使得集装箱船舶大型化趋势日益明显 最近建造的当今世界上 60 以上 的海路运输采用集装箱运输的方式 特别是在某些经济发达的国家之间 集装箱化已达到 100 1 因此 集装箱码头在整个海运过程中作用十分重大 随着经济的告诉发展 我国也已成为世界上最重要的几大海运运输国之一 海上集装 箱吞吐量也出现逐年增长的趋势 其增长速度甚至超过了集装箱码头的发展速度 使得不 少集装箱码头出现了超负荷工作的现象 有时集装箱码头内上网作业过渡繁忙 比如在码 头的所有泊位内都有集装箱船在进行装卸作业 这样就会使得新到来的船舶不能及时的得 到服务 从而降低了整个集装箱码头的作业效率 海运贸易量也在日益增大 快速的增长 为我国的集装箱港口带来了巨大的机遇和挑战 除了加大力度建设新的码头之外 在现有 的港口规模下 如何挖掘潜力 改进管理水平 提高生产效率 是港口面临的共同问题 而且 我国的港口管理水平与发达国家的现代化港口有较大的差距 相同规模的港口 其 吞吐能力远逊于国外 单纯地依靠增加设备投入并不是最经济的办法 2 因此只能通过加 强对集装箱码头的管理来解决这个问题 1 研究背景分析研究背景分析 港口集装箱堆场管理的信息化 是指广泛使用现代信息技术管理和集成港口相关的信 息 通过分析 控制港口相关信息流来管理和控制物流 商流和资金流 通过有效开发利 用信息资源 建设先进的信息基础设施 提高港口物流运作的自动化程度和港口物流决策 水平 达到合理配置港口物流资源 降低港口物流成本 提高港口物流服务水平的目的 钱小江 3 指出信息化是世界物流业发展的大趋势 信息化将最新的信息技术与管理技 术和物流活动相结合 对企业而言 可以挖掘到更多的资源 并创造利润 近几年来 许 多港口都比较重视信息化建设 计算机应用水平有所提高 但现代物流信息技术发展现状 仍相对落后 需要对其进行建设和完善 滇虹 4 认为港口物流中的信息处理是物流的伴生功能 任何货物在实现空间位移的同 时 必然伴随着相关信息的流动 因此 港口在实现货物流动的同时 必须有效地处理大 量信息 港口信息化程度越好 港口物流的效率便越高 李向文 5 提到港口信息化的根本 目的是突出区域物流枢纽的数据交换和信息共享的特点 综合运用现代信息技术 开发利 用港口物流经济 信息资源 支持港口生产经营活动的高效经济运作 带动区域经济的发展 潘丽 6 提到我国已成为世界上港口吞吐量和集装箱吞吐量最多 增长速度最快的国家 作为一个集装箱吞吐量在世界上占据前茅的港口 世界级集装箱转运中心 怎么样才能有 条不紊地管理好港口的日常运作 是十分重要的议题 进而 Yun Jiong 7 提出港口不再仅仅 是货物转运中心和工业生产基地 同时也是现代物流网络体系的重要组成部分 当前 港 口物流具有国际化 系统化 多功能化 标准化 信息化的特点 2 港口集装箱堆场管理中存在的问题港口集装箱堆场管理中存在的问题 张晓辉 8 指出我国外向型经济的特点 以及临港工业的蓬勃发展 决定了港口物流在 现代物流中的重要地位 随着国内外向型产业的升级 集装箱化运输逐渐成为港口物流的 重要组成部分 他认为 国内相关企业无论在经营理念 管理能力 市场能力 还是在信 息化应用方面 目前都与国际竞争对手有着相当大的差距 集装箱码头堆场管理在港口物流中占有极其重要的地位 堆场管理是港口物流的一个 重要环节 现代集装箱码头之间的竞争就是效率的竞争 任何一个港口要成为世界一流的 集装箱港口 就必须提高装卸效率 而装卸效率的提高很大程度上取决于集装箱堆场的管 理是否合理 在集装箱码头装卸过程中 堆场操作效率往往决定整条装卸作业线的效率 目前集装箱码头堆场管理中存在的问题主要有以下几个方面 9 1 翻箱问题 2 作业冲突问题 3 集装箱堆场管理自动化的程度不够高 4 缺乏高级管理人员和技术人才 要使我国港口集装箱堆场管理信息化达到世界化标准 就必须与世界接轨 借鉴 参 考国外优秀港口的集装箱堆场管理体制和运行秩序 合理安排港口堆场管理计划 集装箱 堆场管理的主要内容就是堆场空间的合理分配 集装箱堆场作为堆存集装箱的场地 是整 个集装箱码头物流系统中十分重要的一环 直接影响着在码头前沿进行的集装箱船装卸船 作业 同时也影响着集装箱在集装箱码头外的陆路运输 国内外很多学者已经致力于集装 箱堆场管理的研究并提出了一些管理方案 也研究了多种数学算法和费用模型以寻找不同 标准的堆存策略 以提高港口集装箱堆场管理效率 Kap Hwan Kim 等 10 在文献中对堆场面积的选择及平面和立体布置提出了解决方案 但并没有对堆存策略的选择进行深入的探讨 Bram Borgman 等 11 主要利用离散事件仿真 工具研究两个概念来提高效率并和其他基准算法作比较 第一个概念是用集装箱返港时间 方面的知识来限制重组的次数 第二个概念是平衡后方堆场与前方堆场并接受更多的重组 得出的结论是就算所用的是不完全或者不精确的离港时间信息也能够明显的提高效率 Leilin YU 等 12 为了解决存储空间分配问题和集卡调度问题提出了一种系统的集装箱堆场 的方法 发展了一个基于集装箱堆场的混合堆存系统的混合计划模型 最后又经过多次试 验验证了这个模型 Rommert Dekker 等 13 模拟了在自动化码头情况下 对几种堆场堆存 策略进行了比较研究 值得特别指出的是 Dekker 的模拟实验中的集装箱的种类多达 90 多种 研究结果表明了分类堆放明显优于随机堆放 而国内学者在这方面的研究相对欠缺 徐亚等 14 针对集装箱码头出口堆场的空间分配 问题 建立了以最小化集卡总运输距离和最小化各个箱区工作量的不平衡程度为目标的多 目标规划模型 并提出了一种改进的线性功效系数法 将模型化为单目标整数规划进行求 解 王斌 15 用滚动计划周期的方法解决集装箱码头堆场的混堆问题 陶经辉等 16 在论文 中建立了进出口集装箱混堆的数学模型 第一阶段解决了工作量平衡优化问题 第二阶段 解决了箱组平衡优化问题 然后用启发式算法对模型进行了求解 该模型和算法比港口现 有堆存策略有了较大的改进 卜祥智等 17 应用收益管理的方法对不确定环境下海运集装箱 的舱位分配问题进行了定量研究 杨静蕾 18 等将集装箱码头龙门吊装卸工艺抽象为闭排队 网络模型 采用估算均值法计算了顾客到达和服务时间分布为一般情况的闭排队网络系统 性能指标 仿真结果表明 闭排队网络模型计算结果可以为集装箱码头设备配置提供一定 的决策支持 集装箱堆场管理的主要内容就是堆场空间的合理分配 集装箱堆场作为堆存集装箱的 场地 是整个集装箱码头物流系统中十分重要的一环 通过优化堆场堆存策略来提高堆场 的管理效率是必不可少的一项工作 张庭发 19 提出 全球经济一体化和供应链的快速发展 使得港口作为海上运输网络体 系的枢纽和对外交流的窗口 在促进国际贸易和地区经济发展中起着越来越重要的作用 在按照时间长度分类的各项计划中 堆场计划为中期计划 具体是根据集装箱信息流预测 值 船舶类型 船舶航行信息 提前几周获知 航次 港口 吨位等 做出堆场空间堆放 策略 出口箱进场堆存计划是堆场管理的重点 出口箱堆场堆存计划是根据出口船舶该行 此的预配箱量 安排合适的出口堆场 因此 对堆场计划的研究一直是相关学者的研究重 点之一 3 信息化在港口集装箱堆场管理方面的应用现状信息化在港口集装箱堆场管理方面的应用现状 越来越多的集装箱管理信息化系统在堆场管理优化策略上做出研究 期望在有限的堆 场上面能够容纳更多的集装箱 获得最大的集装箱通过量 国内外也有很多的研究和算法 针对堆场管理进行展开 20 世界上比较优秀的集装箱管理软件有 Navis 和 Cosmos 这两个系统中的堆场管理子系 统也都有相关的解决方案 目前 全球有很多港口都在用这些知名的集装箱管理系统 包 括很多中国的港口 比如说深圳盐田港使用了 Navis 系统 天津港使用了 Cosmos 系统 这些系统中 对堆场的管理信息化都有较好的研究 应用了这些软件后 堆场的管理能效 有较大提升 中国香港港口素以效率高见称 设施全部由私营公司投资 拥有和经营 各 营办商积极引进新的货物管理技术 增强处理效率 政府的角色是负责制订长远的策略规 划 提供所需的基建配套 Zhao Yifei 21 认为港口物流是集多种功能为一体的综合性系统 在这个系统中 信息 是促使其不断改进与完善的关键 港口公共物流信息平台的建设是港口岸物流的关键工程 在这基础上不断的完善和发展信息化管理是不可缺少得一个重要环节 只有不断地提 升企业信息化的软件和硬件配合 才能更好地与世界接轨 才能达到现代化港口管理的要 求 与时俱进 不断迎接新的挑战和新的机遇 王怡 22 指出 以企业信息化理论和人力资 源管理理论为指导 结合港口集团自身的特点 优化关键流程 得出广州港集团人力资源 管理数据流程 对一种数学模型 马尔可夫链在港口集团人力资源预测中的应用进行了初 步研究 Yong Liang 和 Xiaobo Bai 23 描述了基于无线射频技术的港口集装箱堆场管理系统 来提高操作运行效率 并且作者又提出了一些局限性和将来的研究方向 区燕娟 24 在 港口业务的内容管理系统的研究与设计 中提到 随着港口业务的不断 扩展 现代化管理要求越来越高 港口企业面临着许多现实问题 随着港口业流程的优化 和再造 各种信息数据共享的需求逐步提高 对港口信息数据缺乏集成 难以为港内外用 户提供全面 详细 快速 准确的信息 如何利用现代 IT 技术 解决港口企业以上面临的 问题 成为中国港口信息化发展面临的主要问题之一 集装箱电子标签系统利用集装箱电子标签自动识别技术 提高了集装箱进港通关的速 度 改变了集装箱卡车在道口排队进港的现象 缩短了集卡的运输时间 提高了集装箱运 输的效率 为集装箱运输带来了显著的经济效益 25 集装箱电子标签系统利用集装箱电子 标签自动识别技术 统一和规范了内贸集装箱的信息管理 克服了信息准确率低 信息不 全等现象 消除了集装箱在运输过程中的错箱 漏箱 减少和避免了港口码头由于翻箱而 影响船舶按时开航的现象 减少了港口企业不必要的机械运行成本和船舶的待港时间 同 时也提高了集装箱运输的安全可靠性 可对航运企业和港口企业都带来一定的经济效益 26 4 总结总结 集装箱船舶大型化的趋势显而易见 集装箱港口必须适应这一发展趋势 不仅要在硬 件上与之配套 更要从软件环境上满足其需求 实践证明 通过本文所描述计的管理信息 化及相关系统辅助的 动态 码头堆场管理 可以更大限度地提升港口堆场的利用效率 提高码头装卸船效率 减少堆场交叉作业造成的诸多不便 实现集装箱码头堆场的智能化 管理 切实提升码头综合服务能力 建设现代化集装箱港口堆场管理信息化工程是一项庞大的工程 它是时代发展的需求 也是港口物流利益的自身所在 余国才 27 在 关于宁波港航信息化建设的几点思考 中说 如今世界信息化已逐步成为促进社会生产力发展和人类文明进步新的强大动力 信息化和 网络化开发与应用程度是港口物流管理先进与否的重要标志 也是港口物流竞争力的关键 所在 1 集装箱港口堆场作为交通运输的枢纽 既是物流集散中心 同时也是一个信息中心 信息技术的开发和利用将对港口物流的发展和市场化起着至关重要的作用 为了大力发展 我国的对外贸易经济 提升我国港口物流的竞争地位和经济效益 需要加快我国集装箱港 口堆场管理信息化的发展 2 在发展集装箱港口堆场管理信息化的过程中 要明确港口物流对经济发展的战略意 义 在充分认识到堆场管理信息化对港口物流的影响的基础上全面分析发展现状 正确认 识发展过程中的优势与不足 针对发展中存在的问题制定解决方法与策略 同时要重视堆场管理信息系统平台在发展港口物流信息化中的重要地位 针对不同港 口的具体情况 根据管理信息系统控制理论 选择相应的先进技术与框架模型 构建有利 于港口物流流程运作并促进港口堆场管理信息化进程的堆场管理信息化平台 3 伴随着经济全球化的发展 港口城市以其独特优势将快速发展 港口城市呈现出前 所未有的发展机遇 同时也给港口城市物流业的发展带来广阔的市场 随着信息时代的来 临 港口城市物流必须正视自己的不足 充分利用一些有利条件 分步骤构建物流信息化 及管理信息化 并把物流公共信息平台作为构建的重点 建成后的现代物流信息平台将为 港口城市经济的发展提供全方位的现代化物流服务 4 虽然目前国内外对集装箱港口物流管理系统已经有所研究 但是对集装箱堆场的研 究大多局限于前方堆场 而许多前方集装箱堆场的研究成果 又无法完全适用于后方集装 箱堆场 过去堆场管理有许多不规范的做法 是堆场管理实现现代化的障碍 因此 只有 有效地改进和完善堆场管理 实现堆场管理规范化 自动化 信息化 才能全面提高集装 箱堆场管理水平 参考文献 1 Steenken D Stahlbock R Container terminal operation and operations research a classification and literature review OR Spectrum 2009 26 3 49 2 陈戌源 集装箱码头业务管理 大连 大连海事大学出版社 3 钱晓江 物流信息系统体系结构 东南大学学报 2008 11 4 滇虹 论港口物流的优化 中国港口 港口新论 5 李向文 我国港口物流信息化建设现状调查 中国物流与采购 2007 16 6 潘丽 严屹 港口经济发展推动港口信息化建设 J 现代电信科技 2009 7 Yun Jiong Evaluation and Choosing of Modern LogisticsTechnology Programs 2007 01 8 张晓辉 国内港口海运集装箱服务网络构建探讨 中集集团集装箱服务网络构建实践 D 北京交 通大学 2007 9 刘鸣华 加强集装箱码头堆场管理的策略 沿海企业与科技 2009 12 76 80 10 Rommert Dekker Patrick Voogd Eelco van Asperen Advanced methods for container stacking OR Spectrum 2006 28 563 586 11 Kap Hwan Kim Young Man Park Mi Ju Jin An optimal layout of container yards OR Spectrum 2008 30 675 695 12 Bram Borgman Eelco van Asperen Rommert Dekker Online rules for container stacking OR Spectrum 2010 32 687 716 13 Leilin YU Zhiqiang Lu Lifeng Xi Zhan Wang Research on Storage Space Allocation Model of Containers in Container Yard Based on Mixture Storage 2008 14 徐亚 陈秋双 龙磊 刘丽芸 基于多目标规划的堆场空间分配问题研究 J 系统工程学报 2009 24 3 365 369 15 王斌 集装箱码头堆场的一种动态随机堆存方法 J 系统工程理论与实践 2007 04 147 153 16 陶经辉 汪敏 基于混堆模式的集装箱堆场