集裝箱船舶配載體系思考
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70年代以前的第一、二代集裝箱船的箱位容量均在2000TEU以下,當時船舶的穩性、吃水差和強度的計算一般由人工完成,集裝箱船舶配載圖也由人工填制,工作效率很低。80年代初出現了2000TEU以上的第三代集裝箱船舶,在運用傳統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,不少計算機廠商推出了集裝箱船專用計算機。80年代后期和90年代先后開發了通用計算機運行于DOS環境和Windows環境下的集裝箱船舶配載計劃輔助系統。這些計算機配載系統的研究和開發為船舶的穩性、吃水差、彎矩、扭矩和局部強度等性能的全面校核奠定了良好的基礎。從90年代開始,隨著微型計算機技術的發展和廣泛應用,集裝箱船舶配載系統技術和應用也得到了新的進展。縱觀世界船舶配載系統情況,集裝箱船舶配載系統正處于自動與手動交替使用的交互式配載方式階段。其基本程序是根據船舶靜力學的基本原理,按相關集裝箱船舶運輸規則的要求,對船舶的裝載情況進行校核計算并顯示結果。校核流程一般為:積載—計算浮態—計算穩性—計算強度,逐步校核并判斷。在配載過程中,一般先自動配載,再進行人工干預配載,這樣交互進行。這主要是因為船舶配載十分復雜,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,這些都需要經過人工配載才能達到要求。當然,也有部分系統還基于網絡專家系統提供一系列的配載建議,它需要建立知識庫,并建立規則,研究的目的主要是尋求一種滿足既定約束條件下,倒箱最少、作業高效的裝載方案。在軟件方面,以智能決策支持系統作為系統框架,利用面向對象的Windows編程技術,綜合利用數據庫技術、網絡技術等計算機領域的新成果,從而使系統具有操作直觀方便、數據查詢快捷、智能化程度高等特點。
2集裝箱船舶配載研究的發展趨勢
盡管集裝箱船舶配載問題的研究已經有了30多年的歷史,但由于問題的復雜性,配載問題的許多方面仍沒有得到很好的解決,可以說集裝箱船舶配載還停留在半自動化階段。目前,利用人工智能領域和計算機科學領域的最新成果,建立智能積載系統,有望使該問題的研究跨上一個新的臺階。隨著單一運輸向現代物流的不斷發展,傳統集裝箱船上配載已不再適應這種形勢的發展,對集裝箱船上配載系統的研究有必要上升到運用現代物流管理理念對它進行研究與探討的新高度。現代物流的發展趨勢是信息化、自動化、網絡化、智能化、柔性化。新型配載系統依靠數據庫技術、電子訂貨系統(EOS)、電子數據交換(EDI)、快速反應(QR)、自動識別系統、貨物自動跟蹤系統、計算機通訊網絡技術、專家系統、彈性制造系統(FMS)等技術支撐的,這種置于現代物流管理理念下集裝箱船上配載,在供應鏈管理的應用方面,現已處于一種從原來單純的配載技術向物流節點管理的過渡轉型階段。
3現代物流管理對集裝箱船舶配載系統的要求
3.1現代物流管理對集裝箱船舶配載系統的操作性要求
集裝箱船舶配載不僅是集裝箱運輸管理工作中的重要環節,同時也是現代物流中關鍵性環節之一,它的工作成效直接關系到集裝箱營運管理、碼頭經營管理效率的高低,同時也會影響到整個物流體系的共同利益。僅在這一點上,就集裝箱船舶配載內部操作而言,它應滿足現代物流的自動化、合理化、最優化的發展趨勢。由于它具有編制過程復雜、數據處理量大、限制條件多、要求迅速完成等特點,集裝箱船舶配載一直被認為是一項既重要又頗有困難的工作。近年來,隨著計算機應用技術的不斷發展,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,并相繼開發出一些基于Windows操作系統下的配載軟件。這些軟件采用可視化窗口界面編程工具設計,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性、強度和吃水差等性能數據的功能。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強度,但也明顯存在著一些局限性,比如:(1)自動化程度不高。配載最終還是要依賴于人的經驗知識,一個典型的例子就是箱位的選配尚需人工腦力作業,它們不能很好地處理配載過程中所涉及到的那些不規范的經驗性知識,從而影響了配載準確性和快速性。(2)配載方案本身存在較大的盲目性。在配載不能做到依據一定的優化方案,有目標性地進行集裝箱的選擇與配裝。傳統的配載只能被動地接受貨物,只停留在配載—調整—再配載的操作階段。(3)缺乏配載方案的評估系統。最終的配載方案的優劣尚存未知,更不要談與最優化方案的距離如何。這在很大程度上,影響了現代物流優勢的發揮與相關效益的提高。知識工程學科的迅速發展,為解決復雜的集裝箱船舶配載問題開辟了嶄新的思路。目前各種專家智能系統在諸如醫療診斷、氣象預報、故障診斷等領域中得到廣泛的應用,并起著巨大的作用。基于知識推理技術的集裝箱船自動配載專家系統,為提高集裝箱船舶配載的智能化水平,探索知識工程理論在集裝箱運輸管理問題上的應用已成可能。集裝箱船舶配載涉及諸多的隨機因素,滿足配載有關衡準要求和其他要求的配載方案也有多個,在這些可行性方案中選取一個符合一定優化程度的最優方案是集裝箱船舶配載設計所追求的目標。同時集裝箱船配載的優化目標又涉及船舶強度、穩性、裝載能力和吃水差等多個方面,是一個多目標的優化問題。為此,我們在分析集裝箱船舶配載目標因素的基礎上,利用線形規劃(線性優化)尋求目標函數最優值的方法來解決這個問題。集裝箱船配載方案的評估也是許多學術界專家一直努力解決的問題。船舶配載的好壞,直接關系到船舶營運過程中的安全性和經濟性。建立一種船舶配載方案模糊評價方法,從而為船舶配載提供參考。該種評價方法的關鍵是建立船舶配載評價的標準集。衡量船舶配載方案好壞的指標較多,現取對安全性和經濟性影響最大的初穩性高度、縱向最大彎矩和縱傾作為評價指標。船舶的初穩性高度,不是簡單的越大越優或越小越優,因而不能直接地應用單一的公式進行計算,需要做特殊的處理。單從安全性考慮,初穩性高度越大越有利;但初穩性高度的增大會加劇搖擺,因而對應某種裝載狀況的最佳初穩性高度,應該是規范允許的范圍內的一個值。該值的獲取可以是專家經驗或統計資料分析,也可以通過優化得出。對于縱傾,實驗表明,略帶尾傾對快速性有利,因而有一個最佳尾傾值,此問題的處理同初穩性高度相同。而對于縱向最大彎矩值則越小越優。在實踐中,船舶裝載狀況很多,對每一種裝載狀況的評價標準也應有所不同,也就是說評價標準是同具體裝載狀況相聯系的。
3.2現代物流管理對集裝箱船舶配載系統的管理性要求
現代物流是指物質資料從供應者向需要者的物理性轉移,是創造時間性、場所性價值的經濟活動。它是以給顧客提供優質的服務為目標,以信息技術為支撐,以交通運輸為主要手段,通過供應鏈的概念將物流各環節整合在一起,這種整合不僅使企業內部的物流過程作為一個系統進行統一考慮,而且對物流過程的優化涉及到社會供應的各個環節,這種優化最顯著的特征是借助于計算機網絡技術的應用。作為現代物流管理供應鏈一個節點的集裝箱船上配載,在實現物流管理的戰略目標方面應發揮其應有的作用,并且,這種作用已顯得越來越重要和明顯。在物流管理的戰略目標的實現的角度看,集裝箱船上配載系統區別于傳統的集裝箱船舶配載系統的特點可歸納為以下幾個方面:
(1)提供最安全的保障。在整個物流過程中,集裝箱船上配載具有管理時間長,海上運輸條件特殊,特別是它兼備運輸、儲存、配送多項功能之特點。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,他們對整個運送過程及方式感興趣,他們希望物流方按照約定要求,全面、有效地控制貨物送達的時間、數量和質量。而提供最安全的保障是這些服務中最基本要求。只有建立在安全的基礎上,服務的質量、成本的降低、風險的規避、良好的信譽等等才有保證。正如前面已經論述,保證貨物的質量是集裝箱船上配載的基本原則,而這也正是現代物流對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時間和存貨的辦法,存貨可以出現在供給鏈中的不同節點上,也包括在集裝箱船上配載中,存貨的作用是當供給鏈出現問題引起需求波動時,用作緩沖。這些存貨增加了總供給鏈的長度,而零庫存的原則要求在顧客與供應商之間的緊密配合,以減少對存貨的依賴。在服務需求趨向小批量、多樣化和多元化、個性化的情況下,零庫存是物流服務貨主需要發展專業化、個性化和柔性化的服務項目之一。
(3)增加物流管道的透明度。管道的透明度是指知道什么時候、什么地方、多少數量的貨物以及在供應管道中的可以達到的目的地。傳統上的集裝箱船舶配載,這些信息對于貨主是不清楚的,最多只是明白部分屬于自己企業范圍的信息,供給管道中的瓶頸與過多的存貨不易發現。不良的管道透明度會導致不良的供給鏈控制。為達到完美的供給鏈控制,掌握管道的實時信息是必需的。現代物流著眼于運輸流程的管理合理化和信息化,通過建立數據庫、物流管理中心,使作業與服務變得公開和透明,有利于適應生產的節奏、產品銷售的計劃,構成服務質量的組成部分。
(4)物流系統化管理。當今,物流已被看成對主業具有很大影響作用。這種轉變是由于經濟的全球化趨勢,導致供給鏈的延長,企業不得不把物流系統整合起來管理,以聯接市場的供需雙方,系統中某一部分的決策,會影響整個系統的運作。倉儲現代化要求高度機械化、自動化、標準化,運輸現代化要求建立綜合運輸體系。集裝箱船上配載同樣應該被置于整個物流系統中進行組織管理。通過供應鏈的概念建立起對企業供產銷全過程的計劃和控制,從整體上完成最優化的生產體系設計和運營,在利用現代信息技術的基礎上,實現了貨物流、資金流和信息流的有機統一,降低了社會生產總成本,使供應鏈各方最終達到皆贏的戰略目的。通過以上分析,我們已經知道現代物流管理中的集裝箱船舶配載系統區別于傳統配載系統的特點和要求。我們可以得出結論,集裝箱船舶配載系統為適應現代物流管理發展的需要,就必須充分利用計算機網絡技術,全面規劃供應鏈中的物流、信息流、資金流,通過應用GPS定位技術、EDI技術、POS數據讀取系統等技術,構建統一的集裝箱、貨物、航線與商務等電子數據交換平臺,建立與主要港口、、貨主以及海關、銀行、保險、商檢等部門之間的橫向聯網系統,為貨主提供方便快捷的信息服務,為推動物流業實現標準化和信息化。在物流的交易條件、技術裝備、單證文件、法律環境和管理手段等方面推行統一的國際標準,對物流全過程進行適時的監控和跟蹤管理。最終使得供應鏈成員能夠及時有效地獲取需求信息并及時響應,以滿足運輸企業、集裝箱用戶和相關部門的數據交換與信息整合的自動化處理需求,為充分發揮作為現代物流環節的作用打下基礎。
