集裝箱船舶配載體系思考

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1集裝箱船舶配載研究的現(xiàn)狀

70年代以前的第一、二代集裝箱船的箱位容量均在2000TEU以下,當(dāng)時(shí)船舶的穩(wěn)性、吃水差和強(qiáng)度的計(jì)算一般由人工完成,集裝箱船舶配載圖也由人工填制,工作效率很低。80年代初出現(xiàn)了2000TEU以上的第三代集裝箱船舶,在運(yùn)用傳統(tǒng)的手工方法已難以勝任編制集裝箱船舶配載要求的情況下,不少計(jì)算機(jī)廠商推出了集裝箱船專(zhuān)用計(jì)算機(jī)。80年代后期和90年代先后開(kāi)發(fā)了通用計(jì)算機(jī)運(yùn)行于DOS環(huán)境和Windows環(huán)境下的集裝箱船舶配載計(jì)劃輔助系統(tǒng)。這些計(jì)算機(jī)配載系統(tǒng)的研究和開(kāi)發(fā)為船舶的穩(wěn)性、吃水差、彎矩、扭矩和局部強(qiáng)度等性能的全面校核奠定了良好的基礎(chǔ)。從90年代開(kāi)始,隨著微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用,集裝箱船舶配載系統(tǒng)技術(shù)和應(yīng)用也得到了新的進(jìn)展?？v觀世界船舶配載系統(tǒng)情況,集裝箱船舶配載系統(tǒng)正處于自動(dòng)與手動(dòng)交替使用的交互式配載方式階段。其基本程序是根據(jù)船舶靜力學(xué)的基本原理,按相關(guān)集裝箱船舶運(yùn)輸規(guī)則的要求,對(duì)船舶的裝載情況進(jìn)行校核計(jì)算并顯示結(jié)果。校核流程一般為:積載—計(jì)算浮態(tài)—計(jì)算穩(wěn)性—計(jì)算強(qiáng)度,逐步校核并判斷。在配載過(guò)程中,一般先自動(dòng)配載,再進(jìn)行人工干預(yù)配載,這樣交互進(jìn)行。這主要是因?yàn)榇芭漭d十分復(fù)雜,要考慮貨物裝卸的先后,到什么港裝什么貨,大件不壓小件等等因素,這些都需要經(jīng)過(guò)人工配載才能達(dá)到要求。當(dāng)然,也有部分系統(tǒng)還基于網(wǎng)絡(luò)專(zhuān)家系統(tǒng)提供一系列的配載建議,它需要建立知識(shí)庫(kù),并建立規(guī)則,研究的目的主要是尋求一種滿(mǎn)足既定約束條件下,倒箱最少、作業(yè)高效的裝載方案。在軟件方面,以智能決策支持系統(tǒng)作為系統(tǒng)框架,利用面向?qū)ο蟮腤indows編程技術(shù),綜合利用數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的新成果,從而使系統(tǒng)具有操作直觀方便、數(shù)據(jù)查詢(xún)快捷、智能化程度高等特點(diǎn)。

2集裝箱船舶配載研究的發(fā)展趨勢(shì)

盡管集裝箱船舶配載問(wèn)題的研究已經(jīng)有了30多年的歷史,但由于問(wèn)題的復(fù)雜性,配載問(wèn)題的許多方面仍沒(méi)有得到很好的解決,可以說(shuō)集裝箱船舶配載還停留在半自動(dòng)化階段。目前,利用人工智能領(lǐng)域和計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的最新成果,建立智能積載系統(tǒng),有望使該問(wèn)題的研究跨上一個(gè)新的臺(tái)階。隨著單一運(yùn)輸向現(xiàn)代物流的不斷發(fā)展,傳統(tǒng)集裝箱船上配載已不再適應(yīng)這種形勢(shì)的發(fā)展,對(duì)集裝箱船上配載系統(tǒng)的研究有必要上升到運(yùn)用現(xiàn)代物流管理理念對(duì)它進(jìn)行研究與探討的新高度?，F(xiàn)代物流的發(fā)展趨勢(shì)是信息化、自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、柔性化。新型配載系統(tǒng)依靠數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、電子訂貨系統(tǒng)(EOS)、電子數(shù)據(jù)交換(EDI)、快速反應(yīng)(QR)、自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)、貨物自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、專(zhuān)家系統(tǒng)、彈性制造系統(tǒng)(FMS)等技術(shù)支撐的,這種置于現(xiàn)代物流管理理念下集裝箱船上配載,在供應(yīng)鏈管理的應(yīng)用方面,現(xiàn)已處于一種從原來(lái)單純的配載技術(shù)向物流節(jié)點(diǎn)管理的過(guò)渡轉(zhuǎn)型階段。

3現(xiàn)代物流管理對(duì)集裝箱船舶配載系統(tǒng)的要求

3.1現(xiàn)代物流管理對(duì)集裝箱船舶配載系統(tǒng)的操作性要求

集裝箱船舶配載不僅是集裝箱運(yùn)輸管理工作中的重要環(huán)節(jié),同時(shí)也是現(xiàn)代物流中關(guān)鍵性環(huán)節(jié)之一,它的工作成效直接關(guān)系到集裝箱營(yíng)運(yùn)管理、碼頭經(jīng)營(yíng)管理效率的高低,同時(shí)也會(huì)影響到整個(gè)物流體系的共同利益。僅在這一點(diǎn)上,就集裝箱船舶配載內(nèi)部操作而言,它應(yīng)滿(mǎn)足現(xiàn)代物流的自動(dòng)化、合理化、最優(yōu)化的發(fā)展趨勢(shì)。由于它具有編制過(guò)程復(fù)雜、數(shù)據(jù)處理量大、限制條件多、要求迅速完成等特點(diǎn),集裝箱船舶配載一直被認(rèn)為是一項(xiàng)既重要又頗有困難的工作。近年來(lái),隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的不斷發(fā)展,為提高集裝箱船舶配載效率,集裝箱船公司及其公司和集裝箱碼頭裝卸公司都在努力探索和研究集裝箱船舶配載輔助軟件,并相繼開(kāi)發(fā)出一些基于Windows操作系統(tǒng)下的配載軟件。這些軟件采用可視化窗口界面編程工具設(shè)計(jì),利用窗口、表格、圖像、文件等工具幫助配載人員選擇集裝箱箱位,并具有核算集裝箱船舶穩(wěn)性、強(qiáng)度和吃水差等性能數(shù)據(jù)的功能。雖然這些軟件在一定程度上減輕了船港間集裝箱船舶配載人員的勞動(dòng)強(qiáng)度,但也明顯存在著一些局限性,比如:(1)自動(dòng)化程度不高。配載最終還是要依賴(lài)于人的經(jīng)驗(yàn)知識(shí),一個(gè)典型的例子就是箱位的選配尚需人工腦力作業(yè),它們不能很好地處理配載過(guò)程中所涉及到的那些不規(guī)范的經(jīng)驗(yàn)性知識(shí),從而影響了配載準(zhǔn)確性和快速性。(2)配載方案本身存在較大的盲目性。在配載不能做到依據(jù)一定的優(yōu)化方案,有目標(biāo)性地進(jìn)行集裝箱的選擇與配裝。傳統(tǒng)的配載只能被動(dòng)地接受貨物,只停留在配載—調(diào)整—再配載的操作階段。(3)缺乏配載方案的評(píng)估系統(tǒng)。最終的配載方案的優(yōu)劣尚存未知,更不要談與最優(yōu)化方案的距離如何。這在很大程度上,影響了現(xiàn)代物流優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮與相關(guān)效益的提高。知識(shí)工程學(xué)科的迅速發(fā)展,為解決復(fù)雜的集裝箱船舶配載問(wèn)題開(kāi)辟了嶄新的思路。目前各種專(zhuān)家智能系統(tǒng)在諸如醫(yī)療診斷、氣象預(yù)報(bào)、故障診斷等領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用,并起著巨大的作用?；谥R(shí)推理技術(shù)的集裝箱船自動(dòng)配載專(zhuān)家系統(tǒng),為提高集裝箱船舶配載的智能化水平,探索知識(shí)工程理論在集裝箱運(yùn)輸管理問(wèn)題上的應(yīng)用已成可能。集裝箱船舶配載涉及諸多的隨機(jī)因素,滿(mǎn)足配載有關(guān)衡準(zhǔn)要求和其他要求的配載方案也有多個(gè),在這些可行性方案中選取一個(gè)符合一定優(yōu)化程度的最優(yōu)方案是集裝箱船舶配載設(shè)計(jì)所追求的目標(biāo)。同時(shí)集裝箱船配載的優(yōu)化目標(biāo)又涉及船舶強(qiáng)度、穩(wěn)性、裝載能力和吃水差等多個(gè)方面,是一個(gè)多目標(biāo)的優(yōu)化問(wèn)題。為此,我們?cè)诜治黾b箱船舶配載目標(biāo)因素的基礎(chǔ)上,利用線形規(guī)劃(線性?xún)?yōu)化)尋求目標(biāo)函數(shù)最優(yōu)值的方法來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。集裝箱船配載方案的評(píng)估也是許多學(xué)術(shù)界專(zhuān)家一直努力解決的問(wèn)題。船舶配載的好壞,直接關(guān)系到船舶營(yíng)運(yùn)過(guò)程中的安全性和經(jīng)濟(jì)性。建立一種船舶配載方案模糊評(píng)價(jià)方法,從而為船舶配載提供參考。該種評(píng)價(jià)方法的關(guān)鍵是建立船舶配載評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)集。衡量船舶配載方案好壞的指標(biāo)較多,現(xiàn)取對(duì)安全性和經(jīng)濟(jì)性影響最大的初穩(wěn)性高度、縱向最大彎矩和縱傾作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。船舶的初穩(wěn)性高度,不是簡(jiǎn)單的越大越優(yōu)或越小越優(yōu),因而不能直接地應(yīng)用單一的公式進(jìn)行計(jì)算,需要做特殊的處理。單從安全性考慮,初穩(wěn)性高度越大越有利;但初穩(wěn)性高度的增大會(huì)加劇搖擺,因而對(duì)應(yīng)某種裝載狀況的最佳初穩(wěn)性高度,應(yīng)該是規(guī)范允許的范圍內(nèi)的一個(gè)值。該值的獲取可以是專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)或統(tǒng)計(jì)資料分析,也可以通過(guò)優(yōu)化得出。對(duì)于縱傾,實(shí)驗(yàn)表明,略帶尾傾對(duì)快速性有利,因而有一個(gè)最佳尾傾值,此問(wèn)題的處理同初穩(wěn)性高度相同。而對(duì)于縱向最大彎矩值則越小越優(yōu)。在實(shí)踐中,船舶裝載狀況很多,對(duì)每一種裝載狀況的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)也應(yīng)有所不同,也就是說(shuō)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是同具體裝載狀況相聯(lián)系的。

3.2現(xiàn)代物流管理對(duì)集裝箱船舶配載系統(tǒng)的管理性要求

現(xiàn)代物流是指物質(zhì)資料從供應(yīng)者向需要者的物理性轉(zhuǎn)移,是創(chuàng)造時(shí)間性、場(chǎng)所性?xún)r(jià)值的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)。它是以給顧客提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)為目標(biāo),以信息技術(shù)為支撐,以交通運(yùn)輸為主要手段,通過(guò)供應(yīng)鏈的概念將物流各環(huán)節(jié)整合在一起,這種整合不僅使企業(yè)內(nèi)部的物流過(guò)程作為一個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一考慮,而且對(duì)物流過(guò)程的優(yōu)化涉及到社會(huì)供應(yīng)的各個(gè)環(huán)節(jié),這種優(yōu)化最顯著的特征是借助于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用。作為現(xiàn)代物流管理供應(yīng)鏈一個(gè)節(jié)點(diǎn)的集裝箱船上配載,在實(shí)現(xiàn)物流管理的戰(zhàn)略目標(biāo)方面應(yīng)發(fā)揮其應(yīng)有的作用,并且,這種作用已顯得越來(lái)越重要和明顯。在物流管理的戰(zhàn)略目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)的角度看,集裝箱船上配載系統(tǒng)區(qū)別于傳統(tǒng)的集裝箱船舶配載系統(tǒng)的特點(diǎn)可歸納為以下幾個(gè)方面:

(1)提供最安全的保障。在整個(gè)物流過(guò)程中,集裝箱船上配載具有管理時(shí)間長(zhǎng),海上運(yùn)輸條件特殊,特別是它兼?zhèn)溥\(yùn)輸、儲(chǔ)存、配送多項(xiàng)功能之特點(diǎn)。因此,作為集裝箱貨主,為了最大限度控制成本,獲得最佳服務(wù),他們對(duì)整個(gè)運(yùn)送過(guò)程及方式感興趣,他們希望物流方按照約定要求,全面、有效地控制貨物送達(dá)的時(shí)間、數(shù)量和質(zhì)量。而提供最安全的保障是這些服務(wù)中最基本要求。只有建立在安全的基礎(chǔ)上,服務(wù)的質(zhì)量、成本的降低、風(fēng)險(xiǎn)的規(guī)避、良好的信譽(yù)等等才有保證。正如前面已經(jīng)論述,保證貨物的質(zhì)量是集裝箱船上配載的基本原則,而這也正是現(xiàn)代物流對(duì)集裝箱船上配載提出的要求。

(2)縮短物流管道。這意味著尋找減少周轉(zhuǎn)時(shí)間和存貨的辦法,存貨可以出現(xiàn)在供給鏈中的不同節(jié)點(diǎn)上,也包括在集裝箱船上配載中,存貨的作用是當(dāng)供給鏈出現(xiàn)問(wèn)題引起需求波動(dòng)時(shí),用作緩沖。這些存貨增加了總供給鏈的長(zhǎng)度,而零庫(kù)存的原則要求在顧客與供應(yīng)商之間的緊密配合,以減少對(duì)存貨的依賴(lài)。在服務(wù)需求趨向小批量、多樣化和多元化、個(gè)性化的情況下,零庫(kù)存是物流服務(wù)貨主需要發(fā)展專(zhuān)業(yè)化、個(gè)性化和柔性化的服務(wù)項(xiàng)目之一。

(3)增加物流管道的透明度。管道的透明度是指知道什么時(shí)候、什么地方、多少數(shù)量的貨物以及在供應(yīng)管道中的可以達(dá)到的目的地。傳統(tǒng)上的集裝箱船舶配載,這些信息對(duì)于貨主是不清楚的,最多只是明白部分屬于自己企業(yè)范圍的信息,供給管道中的瓶頸與過(guò)多的存貨不易發(fā)現(xiàn)。不良的管道透明度會(huì)導(dǎo)致不良的供給鏈控制。為達(dá)到完美的供給鏈控制,掌握管道的實(shí)時(shí)信息是必需的?，F(xiàn)代物流著眼于運(yùn)輸流程的管理合理化和信息化,通過(guò)建立數(shù)據(jù)庫(kù)、物流管理中心,使作業(yè)與服務(wù)變得公開(kāi)和透明,有利于適應(yīng)生產(chǎn)的節(jié)奏、產(chǎn)品銷(xiāo)售的計(jì)劃,構(gòu)成服務(wù)質(zhì)量的組成部分。

(4)物流系統(tǒng)化管理。當(dāng)今,物流已被看成對(duì)主業(yè)具有很大影響作用。這種轉(zhuǎn)變是由于經(jīng)濟(jì)的全球化趨勢(shì),導(dǎo)致供給鏈的延長(zhǎng),企業(yè)不得不把物流系統(tǒng)整合起來(lái)管理,以聯(lián)接市場(chǎng)的供需雙方,系統(tǒng)中某一部分的決策,會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)作。倉(cāng)儲(chǔ)現(xiàn)代化要求高度機(jī)械化、自動(dòng)化、標(biāo)準(zhǔn)化,運(yùn)輸現(xiàn)代化要求建立綜合運(yùn)輸體系。集裝箱船上配載同樣應(yīng)該被置于整個(gè)物流系統(tǒng)中進(jìn)行組織管理。通過(guò)供應(yīng)鏈的概念建立起對(duì)企業(yè)供產(chǎn)銷(xiāo)全過(guò)程的計(jì)劃和控制,從整體上完成最優(yōu)化的生產(chǎn)體系設(shè)計(jì)和運(yùn)營(yíng),在利用現(xiàn)代信息技術(shù)的基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)了貨物流、資金流和信息流的有機(jī)統(tǒng)一,降低了社會(huì)生產(chǎn)總成本,使供應(yīng)鏈各方最終達(dá)到皆贏的戰(zhàn)略目的。通過(guò)以上分析,我們已經(jīng)知道現(xiàn)代物流管理中的集裝箱船舶配載系統(tǒng)區(qū)別于傳統(tǒng)配載系統(tǒng)的特點(diǎn)和要求。我們可以得出結(jié)論,集裝箱船舶配載系統(tǒng)為適應(yīng)現(xiàn)代物流管理發(fā)展的需要,就必須充分利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù),全面規(guī)劃供應(yīng)鏈中的物流、信息流、資金流,通過(guò)應(yīng)用GPS定位技術(shù)、EDI技術(shù)、POS數(shù)據(jù)讀取系統(tǒng)等技術(shù),構(gòu)建統(tǒng)一的集裝箱、貨物、航線與商務(wù)等電子數(shù)據(jù)交換平臺(tái),建立與主要港口、、貨主以及海關(guān)、銀行、保險(xiǎn)、商檢等部門(mén)之間的橫向聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng),為貨主提供方便快捷的信息服務(wù),為推動(dòng)物流業(yè)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化和信息化。在物流的交易條件、技術(shù)裝備、單證文件、法律環(huán)境和管理手段等方面推行統(tǒng)一的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),對(duì)物流全過(guò)程進(jìn)行適時(shí)的監(jiān)控和跟蹤管理。最終使得供應(yīng)鏈成員能夠及時(shí)有效地獲取需求信息并及時(shí)響應(yīng),以滿(mǎn)足運(yùn)輸企業(yè)、集裝箱用戶(hù)和相關(guān)部門(mén)的數(shù)據(jù)交換與信息整合的自動(dòng)化處理需求,為充分發(fā)揮作為現(xiàn)代物流環(huán)節(jié)的作用打下基礎(chǔ)。