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(dāng)時船舶的穩(wěn)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(xiàn)了2000TEU以上的第三代集裝箱船舶,在運用傳統(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(fā)了通用計算機運行于DOS環(huán)境和Windows環(huán)境下的集裝箱船舶配載計劃輔助系統(tǒng)。這些計算機配載系統(tǒng)的研究和開發(fā)為船舶的穩(wěn)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(chǔ)。從90年代開始,隨著微型計算機技術(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(jù)船舶靜力學(xué)的基本原理,按相關(guān)集裝箱船舶運輸規(guī)則的要求,對船舶的裝載情況進行校核計算并顯示結(jié)果。校核流程一般為:積載—計算浮態(tài)—計算穩(wěn)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(yù)配載,這樣交互進行。這主要是因為船舶配載十分復(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)過人工配載才能達到要求。當(dāng)然,也有部分系統(tǒng)還基于網(wǎng)絡(luò)專家系統(tǒng)提供一系列的配載建議,它需要建立知識庫,并建立規(guī)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(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)庫技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等計算機領(lǐng)域的新成果,從而使系統(tǒng)具有操作直觀方便、數(shù)據(jù)查詢快捷、智能化程度高等特點。
2集裝箱船舶配載研究的發(fā)展趨勢
盡管集裝箱船舶配載問題的研究已經(jīng)有了30多年的歷史,但由于問題的復(fù)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(lǐng)域和計算機科學(xué)領(lǐng)域的最新成果,建立智能積載系統(tǒng),有望使該問題的研究跨上一個新的臺階。隨著單一運輸向現(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)這種形勢的發(fā)展,對集裝箱船上配載系統(tǒng)的研究有必要上升到運用現(xiàn)代物流管理理念對它進行研究與探討的新高度?，F(xiàn)代物流的發(fā)展趨勢是信息化、自動化、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)、自動識別系統(tǒng)、貨物自動跟蹤系統(tǒng)、計算機通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、專家系統(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)已處于一種從原來單純的配載技術(shù)向物流節(jié)點管理的過渡轉(zhuǎn)型階段。
3現(xiàn)代物流管理對集裝箱船舶配載系統(tǒng)的要求
3.1現(xiàn)代物流管理對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輸管理工作中的重要環(huán)節(jié),同時也是現(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)系到集裝箱營運管理、碼頭經(jīng)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(nèi)部操作而言,它應(yīng)滿足現(xiàn)代物流的自動化、合理化、最優(yōu)化的發(fā)展趨勢。由于它具有編制過程復(fù)雜、數(shù)據(jù)處理量大、限制條件多、要求迅速完成等特點,集裝箱船舶配載一直被認(rèn)為是一項既重要又頗有困難的工作。近年來,隨著計算機應(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,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(jīng)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(yè),它們不能很好地處理配載過程中所涉及到的那些不規(guī)范的經(jīng)驗性知識,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)性地進行集裝箱的選擇與配裝。傳統(tǒng)的配載只能被動地接受貨物,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)勢的發(fā)揮與相關(guān)效益的提高。知識工程學(xué)科的迅速發(fā)展,為解決復(fù)雜的集裝箱船舶配載問題開辟了嶄新的思路。目前各種專家智能系統(tǒng)在諸如醫(yī)療診斷、氣象預(yù)報、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。基于知識推理技術(shù)的集裝箱船自動配載專家系統(tǒng),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(yīng)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(guān)衡準(zhǔn)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(yōu)化程度的最優(yōu)方案是集裝箱船舶配載設(shè)計所追求的目標(biāo)。同時集裝箱船配載的優(yōu)化目標(biāo)又涉及船舶強度、穩(wěn)性、裝載能力和吃水差等多個方面,是一個多目標(biāo)的優(yōu)化問題。為此,我們在分析集裝箱船舶配載目標(biāo)因素的基礎(chǔ)上,利用線形規(guī)劃(線性優(yōu)化)尋求目標(biāo)函數(shù)最優(yōu)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(xué)術(shù)界專家一直努力解決的問題。船舶配載的好壞,直接關(guān)系到船舶營運過程中的安全性和經(jīng)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(guān)鍵是建立船舶配載評價的標(biāo)準(zhǔn)集。衡量船舶配載方案好壞的指標(biāo)較多,現(xiàn)取對安全性和經(jīng)濟性影響最大的初穩(wěn)性高度、縱向最大彎矩和縱傾作為評價指標(biāo)。船舶的初穩(wěn)性高度,不是簡單的越大越優(yōu)或越小越優(yōu),因而不能直接地應(yīng)用單一的公式進行計算,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)性高度的增大會加劇搖擺,因而對應(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)的一個值。該值的獲取可以是專家經(jīng)驗或統(tǒng)計資料分析,也可以通過優(yōu)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(wěn)性高度相同。而對于縱向最大彎矩值則越小越優(yōu)。在實踐中,船舶裝載狀況很多,對每一種裝載狀況的評價標(biāo)準(zhǔn)也應(yīng)有所不同,也就是說評價標(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)造時間性、場所性價值的經(jīng)濟活動。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,以交通運輸為主要手段,通過供應(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)部的物流過程作為一個系統(tǒng)進行統(tǒng)一考慮,而且對物流過程的優(yōu)化涉及到社會供應(yīng)的各個環(huán)節(jié),這種優(yōu)化最顯著的特征是借助于計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用。作為現(xiàn)代物流管理供應(yīng)鏈一個節(jié)點的集裝箱船上配載,在實現(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越重要和明顯。在物流管理的戰(zhàn)略目標(biāo)的實現(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?zhèn)溥\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(wù),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(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)險的規(guī)避、良好的信譽等等才有保證。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(yīng)商之間的緊密配合,以減少對存貨的依賴。在服務(wù)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(wù)貨主需要發(fā)展專業(yè)化、個性化和柔性化的服務(wù)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(shù)量的貨物以及在供應(yīng)管道中的可以達到的目的地。傳統(tǒng)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(yè)范圍的信息,供給管道中的瓶頸與過多的存貨不易發(fā)現(xiàn)。不良的管道透明度會導(dǎo)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?，F(xiàn)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(shù)據(jù)庫、物流管理中心,使作業(yè)與服務(wù)變得公開和透明,有利于適應(yīng)生產(chǎn)的節(jié)奏、產(chǎn)品銷售的計劃,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,物流已被看成對主業(yè)具有很大影響作用。這種轉(zhuǎn)變是由于經(jīng)濟的全球化趨勢,導(dǎo)致供給鏈的延長,企業(yè)不得不把物流系統(tǒng)整合起來管理,以聯(lián)接市場的供需雙方,系統(tǒng)中某一部分的決策,會影響整個系統(tǒng)的運作。倉儲現(xiàn)代化要求高度機械化、自動化、標(biāo)準(zhǔn)化,運輸現(xiàn)代化要求建立綜合運輸體系。集裝箱船上配載同樣應(yīng)該被置于整個物流系統(tǒng)中進行組織管理。通過供應(yīng)鏈的概念建立起對企業(yè)供產(chǎn)銷全過程的計劃和控制,從整體上完成最優(yōu)化的生產(chǎn)體系設(shè)計和運營,在利用現(xiàn)代信息技術(shù)的基礎(chǔ)上,實現(xiàn)了貨物流、資金流和信息流的有機統(tǒng)一,降低了社會生產(chǎn)總成本,使供應(yīng)鏈各方最終達到皆贏的戰(zhàn)略目的。通過以上分析,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,就必須充分利用計算機網(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,建立與主要港口、、貨主以及海關(guān)、銀行、保險、商檢等部門之間的橫向聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng),為貨主提供方便快捷的信息服務(wù),為推動物流業(yè)實現(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)一的國際標(biāo)準(zhǔn),對物流全過程進行適時的監(jiān)控和跟蹤管理。最終使得供應(yīng)鏈成員能夠及時有效地獲取需求信息并及時響應(yīng),以滿足運輸企業(yè)、集裝箱用戶和相關(guān)部門的數(shù)據(jù)交換與信息整合的自動化處理需求,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)。
