物流管理基于现代物流管理理念的集装箱船舶配载系统的应用研究

《物流管理基于现代物流管理理念的集装箱船舶配载系统的应用研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《物流管理基于现代物流管理理念的集装箱船舶配载系统的应用研究（79页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、物流管理基于现代物流管理理念的 集装箱船舶配载系统的应用研究 物流管理基于现代物流管理理念的 集装箱船舶配载系统的应用研究 引 言 一、 选题背景一、 选题背景 1、集装箱船舶配载研究的现状1、集装箱船舶配载研究的现状 70 年代以前的第一、二代集装箱船的箱位容量均在 2000TEU 以下，当时船舶 的稳性、吃水差和强度的计算一般由人工完成，集装箱配载图也由人工填制，工 作效率很低。80 年代初出现了 2000TEU 以上的第三代集装箱船舶，在运用传统的 手工方法已难以胜任编制集装箱配载要求的情况下，不少计算机厂商推出了集装 箱船专用计算机。80 年代后期和 90 年代先后开发了通用计算机运行

2、于 DOS 环境 和 WINDOWS 环境下的集装箱配载计划辅助系统。这些计算机配载系统的研究和开 发为船舶的稳性、吃水差、弯矩、扭矩和局部强度等性能的全面校核奠定了良好 的基础。从 90 年代开始，随着微型计算机技术的发展和广泛应用，集装箱船舶配 积载系统技术和应用也得到了新的进展。纵观世界船舶配积载系统情况，集装箱 船舶配积载系统正处于自动与手动交替使用的交互式配积载方式阶段。其基本程 序是根据船舶静力学的基本原理，按相关集装箱船舶运输规则的要求，对船舶的 装载情况进行校核计算并显示结果。校核流程一般为：积载计算浮态计算稳 性计算强度，逐步校核并判断。在配载过程中，一般先自动配载，再进行人

3、工 干预配载，这样交互进行。这主要是因为船舶配积载十分复杂，要考虑货物装卸 的先后，到什么港装什么货，大件不压小件等等因素，这些都需要经过人工配积 载才能达到要求。当然，也有部分系统还基于神经网络专家系统提供一系列的配 载建议，它需要建立知识库，并建立规则，研究的目的主要是寻求一种满足既定 约束条件下，倒箱最少、作业高效的装载方案。在软件实现方面，以智能决策支 持系统作为系统框架，利用面向对象的 Windows 编程技术，综合利用数据库技术、 网络技术等计算机领域的新成果，从而使系统具有操作直观方便、数据查询快捷、 智能化程度高等特点。 2、集装箱船舶配载研究的发展趋势2、集装箱船舶配载研究的

4、发展趋势 尽管集装箱船舶配积载问题的研究已经有 30 多年的历史，但由于问题的复杂 性，配积载问题的许多方面仍没有得到很好的解决，可以说集装箱船配积载还停 留在半自动化阶段。目前，利用人工智能领域和计算机科学领域的最新成果，建 立智能积载系统，有望使该问题的研究跨上一个新的台阶。随着单一运输向现代 物流的不断发展，对集装箱船上配积载系统的研究已不再是个单纯的货物运输技 术问题，而有必要上升到运用现代物流管理理念对它进行研究与探讨的新高度。 现代物流的发展趋势是信息化、自动化、网络化、智能化、柔性化。传统集装箱 船上配载已不再适应这种形势的发展，而依靠数据库技术、电子订货系统（EOS） 、 电子

5、数据交换（EDI） 、快速反应（QR） 、自动识别系统、货物自动跟踪系统、计算 机通讯网络技术、专家系统、弹性制造系统（FMS）等技术支撑下的新型配积载系 统才能满足现代物流发展的需要。置于现代物流管理理念下集装箱船上配载，在 供应链管理的应用方面，现在正处于一种从原来单纯的配载技术向物流节点管理 的过渡转型阶段。 二、课题研究的目的与意义二、课题研究的目的与意义 1、课题研究的目的1、课题研究的目的 通过对传统集装箱配载系统特点的分析，我们可以知道，在集装箱船舶运输 中，船舶配载系统的完善与否是能否充分发挥集装箱运输优势的一个重要环节， 它对保证船舶、货物安全以及保证船期有着重要的作用。同时

6、配载结果的表现形 式配载图也是装卸公司装船、卸船以及发生货损货差时要求索赔、划分责任的 重要依据。同时，本课题从现代物流的观点来分析现代物流管理理论对集装箱配 载系统提出的新要求，从而得到结论，作为现代物流与供应链中一个重要节点的 集装箱船上配载，它更是兼备物流的运输、储存、配送之功能。因此，把集装箱 配载系统的研究上升为对实用物流技术研究是一项具有重要现实意义的工作。 为适应现代物流发展的需要，处于物流节点上的集装箱配载应具备以下两方 面的功能。一方面，从配载的内部要求而言，一套先进实用的操作管理软件应该 是基于丰富的操作管理经验和先进的 IT 技术推出的， 通过先进的技术平台和各种 优化算

7、法，它能够确保船舶安全、经济，货物质量完好，实现动态实时、自动计 划和检测、智能回放和预演、用户报表自定义等目标。而且，系统本身应体现适 当的先进性，同时兼顾满足可能发生的手工和应急处理的需要，并具有流程合理、 功能完善、使用方便、运行可靠等功能；另一方面，从供应链管理来看，基于现 代数据交换平台和定位、信息系统上的配载系统管理在现代物流中需发挥主动性 和柔性化服务，在物流发展的信息化、自动化、智能化等方面发挥其应有的作用。 因此，从内、外部整体上看，符合现代物流发展需要的集装箱船配载系统是物流 方改善自身管理水平、提高客户满意度、增强时常竞争力的可靠保障。本研究正 是基于集装箱船配载系统如何

8、来满足这两方面功能的需要而展开的。 2、课题的研究意义2、课题的研究意义 1）有利于提高集装箱船舶技术管理水平 现代集装箱船舶的大型化和高效化给提高船舶运输生产效率提供了可能，但 船、岸工作人员能否适应现代大型集装箱船舶的运输管理要求则成为船舶的效益 优势能否得到充分发挥的关键，解决人机之间不相适应的矛盾在于提高船岸集 装箱配载人员的技术管理手段和技术管理水平， 提高人员的工作效率和工作质量。 2）优化集装箱船舶的配载方案 集装箱船舶的航行性能、结构、货物单元形态和配载方式均与其他船舶不同， 尽管在传统的集装箱配载有一些理论方法和配载手段，其中也包括在实践中积累 的可贵的经验，但许多已不能满足

9、物流的发展需要。解决这些问题的根本出路还 在于从理论上解决配载方案的优化和智能化。研究优化集装箱配载的理论方法是 本课题的重点之一，同时也为自动配载、智能配载系统的建立提供一种算法模型。 3）充分发挥集装箱船舶配载在物流管理中的作用 柔性化、信息化、自动化、智能化已成为 21 世纪现代物流的发展趋势，作为 现代物流与供应链中一个重要节点的集装箱船上配载，它在现代物流的作用已渐 趋明显，特别是在减少集装箱货运事故提高集装箱的安全性、加强与客户的合作 程度、提供客户的柔性化服务等方面均大有用武之地。 三、本研究的主要工作三、本研究的主要工作 本研究的主要工作包括： 1）分析目前集装箱船舶配载的特点

10、、要求以及存在的主要问题； 2）提出集装箱船舶配载方案的优化模型及其求解方法、自动配积载系统的设 计思路； 3）提出在现代物流管理中如何发挥集装箱配载作为供应链节点的作用； 4）在配载系统和集装箱用户之间建立电子数据交换平台，以满足运输企业、 集装箱用户和相关部门的数据交换与信息整合的自动化处理的需要。 第一章 集装箱船舶配载的特点与要求第一章 集装箱船舶配载的特点与要求 1.1 集装箱船舶配载的特点1.1 集装箱船舶配载的特点 集装箱船上配载必须根据船舶的具体要求，结合船舶、货物、航线、港口的 实际情况，把一定数量的具体集装箱安排在船舶的具体箱位中，并满足保证船舶 性能、货物质量、航线制约、

11、港口作业等多方面的要求。因此，集装箱船上配载 是一项多目标优化的系统工作，与一般船舶比较，由于集装箱和集装箱船舶在结 构、运输形式等方面有着自身的特点, 使得其配载与一般船舶具有不同的特点。 1.1.1 集装箱船舶装载的箱容量与船舶净载重量的相互制约1.1.1 集装箱船舶装载的箱容量与船舶净载重量的相互制约 集装箱的箱位容量，通常是指船舶的标准箱（TEU，Twenty Equivalent Unit）容量，即集装箱船舶所能承载的最大标准集装箱的数量，箱位容量是表示 集装箱船舶大小的重要标志。同时，从集装箱船舶的载货重量能力来看，它也要 受到船舶净载重量的限制，即所装运的集装箱重量不能超过船舶在

12、具体航次中能 够装运货物重量的最大限量。 集装箱船舶的最大箱容量是在特定的条件下设计的，并不是在任何情况下均 能承载它的最大箱容量及充分利用它的净载重量。与普通杂货船不同的是：集装 箱船舶所能装载的最大箱位容量与船舶净载重量是相互制约的。一方面，集装箱 的数量多少和装载重量，受船舶箱位容量及净载重量的限制；另一方面，由于集 装箱船舶的 1/31/2 箱位是配置在甲板上的，在利用船舶箱容量，特别是利用甲 板上的箱位时，会导致船舶重心提高，影响船舶的稳性，有时甚至形成负的初稳 性高度。因此，为了获得合适的稳性，不得不以大量的压载水来改善船舶的稳性。 在杂货船和散货船上，为了提高船舶的净载重量，必须

13、排空压载水；而在集装箱 船上，为了要装载更多的货运量，需要充分利用集装箱的箱位容量，又必须在压 载水舱内大量灌注压载水，这又使集装箱船舶不能充分利用它的净载重量。总之， 对于集装箱船舶而言，要充分利用它的箱位容量和净载重量是一对相互制约的矛 盾的统一。 1.1.2 集装箱船舶对稳性的要求较一般杂货船舶更加严格1.1.2 集装箱船舶对稳性的要求较一般杂货船舶更加严格 由于集装箱船舶经常在甲板上装载数量较多的集装箱，故其重心高度比一般 货船高，且水线以上受风面积大，对船舶稳性更为不利。另外，在装卸时由于左 右重量的不均衡将使船舶产生较大的横倾， 这为集装箱船舶的横倾限制所不允许。 为了保证船舶的安

14、全，必须使其具有足够的稳性。所以，对集装箱船舶提出的稳 性衡准要求，较一般杂货船更加严格，这在我国海船法定检验技术规则 （以下 简称法定规则 ）和IMO 稳性规则即“IMO 关于适合各种类型船舶的完整稳 性规则（A.749（18） ”中均有具体规定。在我国法定规则中，对装载集装箱 的专用和非专用船舶， 除要求其满足对普通船舶稳性的各项基本衡准指标要求外， 还提出了两项稳性的特殊衡准要求。而IMO 稳性规则则对于船长大于 100M 的 集装箱船舶和其他具有可观外漂或大的水线面面积的货船，建议采用 6 项完整稳 性的衡准要求，以代替IMO 稳性规则对各种类型船舶完整稳性基本衡准要求 中除天气衡准以

15、外的前 6 项要求。 但是，集装箱船舶的稳性又不能过大，如 GM 过大，船舶横摇周期过短，又会 使甲板上的集装箱具有较大的加速度，从而对集装箱本身的强度及坚固设备和绑 扎索具的受力带来严重不利的影响，甚至使集装箱移动、倒塌。可以看出，对集 装箱船舶提出的稳性上限要求具有其特别的实际意义。 1.1.3 集装箱船舶配载应综合考虑箱位要求，保证货、箱质量，船舶安全1.1.3 集装箱船舶配载应综合考虑箱位要求，保证货、箱质量，船舶安全 1）特殊箱装载问题 在各种集装箱的配载要求上，危险品箱、冷藏箱、平台箱等的特殊装载要求 必须予以特别考虑。 危险货集装箱应配置在远离机舱、热源及船员生活、工作区，且便于

16、监视和 抛弃，又有良好的通风的安全处所。同一船舶常常有些货舱的设计决定了不容许 装载任何危险货箱，另一些货舱的设计仅限于配载国际危规定义的几类危险 货箱。因此，在为集装箱船舶选配大量仅限于舱内配载的危险货集装箱时，必须 考虑船舶的这一限制条件。同时，应按箱子内的危险货物的正确学名或联合国编 号，查阅国际危规 ，确定不同危险品集装箱之间的具体隔离要求，严格配装。 冷藏集装箱装船后多数需要船舶电站连续提供电源。受船舶电站容量和电源 插座位置的限制，每一集装箱船所能承运的冷藏集装箱最大数量和装箱位置通常 是确定的，不能任意配置。 平台集装箱只能配置于舱内或甲板上最高一层，它的上面不能再堆积任何集 装箱。此型集装箱由于经常装大件设备，所以配载时还应按超长、超宽或超高箱 进行配位。 2）普通箱的装载问题 普通箱在船上配置问题可以看作是箱子的三维位置优化问题，其主要考虑点 可用图 1-1 表示。 普 通 箱 在 船 上 三 维 位 置 船舶稳性问题 卸货港顺序，避免捣箱事故 港口作业，加快装卸作业 吃水差问题 40 英尺箱、20 英尺箱的混载问题 图 1-1 普通箱三维箱