集装箱码头堆场物流空间的优化研究

【摘要】随着世界经济全球化，世界贸易的加

强，使集装箱运输业得到迅猛的发展。码头之间的竞争也

随之激烈起来，对于集装箱码头堆场物流空间的管理，直

接影响着码头的工作效率。运用两阶段法对堆场的空间资

源进行优化，达到平衡各箱区贝位的作业量和集卡在泊位

与集装箱所在位置之间的距离最小为目标，进而提高整个

码头的工作效率。

【关键词】集装箱码头堆场物流空间优化两阶段法

一、引言

为了满足当今由于集装箱船舶大型化和快速化的发展导致的集装箱堆场吞吐量的提高的目标，对码头的工作效率的研究已成为国际的热点之一。根据集装箱码头的工艺流程，对集装箱的码头堆场工作效率大致可以分为一下几种研究：集装箱码头堆场的资源计划问题研究、用费用模型对堆场面积和操作机械数进行优化研究、堆场资源的优化配置研究和物流路径优化研究等。由于集装箱码头堆场一旦建成，在一定时间内是不会变动的，在堆场一定的情况下，为了提高

其工作效率，充分利用已存在的资源，只能对其现有

的物流空间进行重新规划，因此，对集装箱码头堆场

的物流空间进行优化是提高集装箱码头工作效率的关

键因素。

二、混合堆存模式下堆场物流空间资源的配置模

型

（一）问题描述

集装箱码头堆场作为一个复杂的系统，在码头的业中占据着核心地位，是码头作业的核心。作为集

作装箱堆场，主要功能包括集装箱的交接，集装箱的堆存，集装箱的检验和修理等功能。在集装箱码头对集装箱的装卸和运输构成了集装箱码头堆场的作业任务，根据对集装箱的作业流程可以分为以下四个作业过程：卸船、疏港、集港和装船，四个集装箱流分别对应的是卸船箱（U）、待提箱（O）、装船箱（L）和进场箱（P）这四种类型。集装箱码头一年365天连续不断的运作，这就要求选择一个固定的计划周期，运用滚动计划的方法解决问题。场内需要进行操作的各种集装箱数量。由于集装箱重箱堆存在堆场的时间越长，所存在的风险就越大，因此超过箱重箱在对场中堆存期都不会超过3 天，所以，本文将3d作为一个计划周期来进行研究，将4h为一个时段，将一天拆分为6个时段，进而得出3d 一共是18 个时段。

在一个计划周期的3d 中，仅仅在1d 的计划实施后，才能根据更新的信息来对计划期内接下来的两天进行更新计划，并一直滚动下去。

（二）模型建立

1.模型I,

平衡箱区容量信息和计划期内各阶段

到达箱量信息。

模型中各个符号的含义：

I :集装箱码头堆场中箱区的个数；

J:集装箱码头堆场中箱区的个数；

：箱区i 中所包含的贝位数；

H :计划期内所含的时间段数；

: h 阶段内从集装箱船舶卸下，堆存在箱区i 贝位j中的卸船箱（U ）的数量；

:h阶段内运送到集装箱堆场，堆存在箱区i贝位j 中，并将在计划期外装到集装箱船舶的进场箱（P）的数量；

：h 阶段内要被装到集装箱船舶，堆存在箱区i 贝位j中的装船箱（L）的数量；

：h 阶段内要被客户从堆场中提走，并且堆存在箱区i贝位j中的待提箱（O）的数量。

目标函数：

2.模型n,最小化各泊位和相应堆存点之间的总体距

离。

m:集装箱码头的泊位下标；

M ：集装箱码头的泊位数量；

:泊位m 到箱区i 贝位j 的距离；

:h阶段内在泊位m从集装箱船舶卸下，并且堆存在箱区i贝位j中箱的数量，箱（W）=卸船箱（U），进场箱（P）；

:h阶段内从停靠在泊位m的集装箱船舶上卸下集装箱的总数量，箱（W）=卸船箱（U），进场箱（P）。

目标函数:

以上模型I的优化可以使各箱区贝位间的不平衡

度降低，可以更合理的使用堆场的轮胎式龙门吊，有效利用了堆场内的设备，使堆场的作业效率提高；模型n的优化可以减少内集卡的运行距离，有效的减少了内集卡的数量，既减少降低了内集卡的运输成本，又可以避免堆场内交通的堵塞，使堆场的作业效率提高。

三、结论

本文运用传统的数学建模方法对集装箱码头堆场空间的合理配置，不仅可以提高码头资源的利用率，提高码头的作业效率，为码头带来一定的效益，并且可以为船方减少在港停留时间，为船方节约了机会成本，带来一定的经济效益，本文的优化结果使船方和港口达到双赢效果，将

为集装箱码头堆场的优化管理提供定量的决策依据。

参考文献：

[1]Z hang C .Resource Planning in Container

Storage Yards[ D] .Hong Kong University of Science and

Technology ，2000 .

[2]K im K H ，Kim H B.The optimal

determination of the space requirement and the number of transfer cranes for import containers[ J] .Computers and Industrial Engineering ，1998，35（3 ，4）.

[3]杨淑芹，张运杰，王志强.集装箱堆场问题的一个数学模型及其算法（英文）J]。大连海事大学学

报，2002（28）.

[4]C huqian Zhang，Yat-wah Wan，Jiyin

Liu ，et

al. dynamic crane deployment in container storage yards [J].Transportation Research Part B，2002 （36.

[5]王斌.集装箱堆场基于混堆的滚动式计划堆存方法[J].系统工程学报，2005 （20）.