高 玮 周 强
摘 要：利用排队论对集装箱码头集卡作业模式进行了研究，建立了仿真模型，并对两种集卡作业模式进行了试验研究。试验结果表明，采用新的作业模式，装卸效率能显著地提高。 关键词：集装箱码头；集卡；作业模式；单路排队；多路排队；仿真
A bstract:T his paper researches tw o operational modes of trucks in container port and establishes simulatio n mod-els to compare the two operational modes.T he result indicates that the new operational mode Leads to a hig her efficiency. Key words:container po rt;truck;operatio nal mode;single queue;multiple queues;simulation
1 引言
随着我国集装箱头吞吐量的快速增长，集装箱码头对装卸效率要求越来越高。当国内众多港口在兴建集装箱枢纽港和努力提高港口吞吐量的时候，人们往往乐于追求先进的设施设备，而忽视高效率的基础———生产组织管理，因为有形的先进硬件比无形的管理更加直观，更能让人们接受。但硬件设施设备属于一种长期的投资，投入成本高，回收慢。如何在现有装卸技术水平和硬件设施设备的基础上实现更
高的作业效率，已成为近阶段港口企业发展所面临的重要问题。
本文利用排队论对集装箱码头集卡作业模式进行研究，提出突破“作业路”的界限，并从理论和计算机仿真中分析其优越性。2 突破“作业路”的束缚工业反哺农业
所谓“作业路”指由一台岸桥所对应的水平运输机械、堆场作业机械组成的装卸运输作业线。传统模式为每条作业路固定配置劳动力和作业机械，认为这样既便于管理，又打破“大锅饭”，便于财务考核。但固定作业路机械造成资源的浪费。例如，一条作业路由于某种原因效率低下时，此作业路下有可能出现集卡在排队等待，而此时其他作业路可能集卡还不够用，致使生产衔接不上。
在新的作业模式下，集卡上安装一个无线终端，显示其具体作业任务，避免使用传统的对讲机时常出现的听不清、传错话的情况，以适应集卡在高利用率情况下低出错率的要求。集卡的调度过程如图1所示。由控制室统一协调各作业路的作业进展，通
×55mm扩大为120mm×70mm，适当增大了调整范围。
注意事项:
1)安装时根据弧形投料门开、闭位置调整气缸限位。
2)调整弧形投料门，使其在小投料时闭合在35 mm不锈钢条位置，保证小投料口通过面积不受弧形投料门20mm位置变化量的影响。
4 改造的效果
小投料口的技术改造，改变了投料系统作用方式和调整手段，取得了较好的改造效果。
我港#1、#2、#3自动称重灌包机实施技术改造后，统计计量超差仅为0.05%，大大低于原来的1.01%。
技术改造前，计量超差调整时间需5～8min，通过技术改造，每次只需调整弧形投料门调整片，处理时间一般仅需20s。同时，设备性能稳定，各控制参数得到系统优化，质量偏差范围进一步降低，由过去单包(50～80kg/包)±100g的对外质量承诺提高到可稳定保持在单包±50g以内，散货灌包效率相应提高，对塑造灌包装卸作业品牌乃至提升港口整体形象和市场竞争力都起到了积极作用。
李文龙，孙绍恩:276826，山东省日照市，日照港务局二公司
收稿日期:2002-02-22
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集装箱码头集卡作业模式比较及其建模与仿真———高 玮 周 强
过无线终端发送作业指令，岸边指挥员与堆场机械的司机根据指令进行具体操作，彻底解除“作业路”的束缚
。
图1 集卡调度
当集卡1空闲时，岸边指挥员1或2都可选择其为自己这条路作业。当无线终端反映空闲集卡很多时，岸边指挥员的选车原则为：卸船作业路选择码
头前沿的空闲集卡，装船作业路选择箱区内的空闲集卡。比如，当某集卡从箱区拖箱到某码头作业路上装船结束后成为空闲集卡时，可到另一卸船作业路带箱进箱区，这样可减少集卡无效的空车行驶路程，提高集卡的利用率，加快作业的衔接[1]。
3 码头前沿装卸作业建模
在码头前沿，集卡排队等待岸桥对其进行装卸作业，这个过程可利用排队模型进行数学建模。因为某一集卡在某一时刻装卸的集装箱是随机的，又因为集装箱在堆场上存放的位置不同，所以集卡的一个工作循环时间是随机的。据有关资料介绍[2]，针对单个泊位，配备3台岸桥和15辆集卡的情况，集卡到达码头前沿服从泊松分布，平均到达速率λ=0.45辆/min ；岸桥的装卸时间服从负指数分布，平均服务速率每小时16辆，即μ=0.27辆/min 。前面所比较的两种作业模式如图2、图3所示
。
图3 多路排队
多路排队为传统的作业模式，每台岸桥固定一组集卡。因为集卡到达前沿后分3路排队，且进入队列后坚持不换，就形成3个M /M /1模型———集卡的到达间隔与岸桥的服务时间服从指数分布的单服务台
排队模型，平均到达速率λ=0.15辆/min 。单路排队为集卡到达后单路排队，即排队论中的M /M /3模型———集卡的到达间隔与岸桥的服务时间服从指数分布的3服务台排队模型。单路排队模式和多路排队模式的计算结果如表1所示。其中集卡平均等待时间包括集卡平均排队时间和岸桥装卸一辆集卡的平均时间，即W s =W q +1/μ从表中各项指标对比可以
看出，单路排队具有显著优越性[3]。
表1 M /M /3与M /M /1性能比较模型
单路排除M /M /3多路排除M /M /1集卡平均队长L s /辆2.11.3(每条路)
集卡平均排队时间W q /min 0.94.6集卡平均等待时间W s /min 4.68.3集卡必须等待的概率P
0.31
0.56
4 作业系统仿真
WITNESS 是AT &T ISTEL 公司开发的功能强大的仿真软件系统，主要用于离散事件系统的仿真。它采用面向对象建模(O -O )的编程方法，打破以往仿真软件面向过程的方式，因而建模灵活，使用方便。W ITNESS 的仿真钟推进方法采用的是事件调度法。即，时间控制部件从事件表中始终选择具有最早发生时间的事件记录，然后将仿真钟修改到该事件发生时刻。当前,WITNESS 代表了最新一代仿真软件的水平。
对于前面所比较的两种作业方式，可以用WITNESS 分别进行系统仿真。根据前面对单路排队模式和多路排队模式的分析，可适当地减少单路排队模式下的集卡数量。根据有关港口资料，仿真程序中采用单泊位，配备3台岸桥。单路排队模式分别采用15辆集卡和12辆集卡，多路排队模式采用15辆集卡进行仿真。船舶到港间隔服从负指数分布，其平均时间间隔为480min 。船型分布为：船型1 装卸量服从正态(100,20)分布占30%船型2 装卸量服从正态(200,40)分布占50%船型3 装卸量服从正态(400,80)分布占20%岸桥的装卸速度服从负指数分布0.4箱/min ，即平均每小时装卸24箱。20ft 集装箱与40ft 集
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因特网的应用港口装卸 2003年第2期(总第148期)
装箱的比例为2∶1。多路排队模式的码头如图4所示。当船舶到港后，集卡接到任务，从停车场开到码头前沿进行卸船作业。集卡装箱后拖箱到堆场，卸箱后的空闲集卡接到任务又到前沿等待装箱。当船舶卸船完毕，集卡开回停车场
。
图4 码头示意图
1.停车场
2.集卡排队等待装箱
3.集卡正在装箱
贝克曼重排
4.船舶排队等待靠泊
5.集卡正在卸箱
6.集卡排队等待卸箱
3个仿真程序各运行48000min ，运行结果如
表2所示。两种作业模式下的船舶等待靠泊的时间分布如图5所示，集卡排队等待装箱的时间分布如图6所示。
表2两种作业模式运行结果比较模型
单路排队M /M /3多路排队M /M /1
单路12辆M /M /3
靠泊的船数/艘949696总吞吐量/箱
186691901918674船舶平均在港时间/h 4.66.56.1集卡平均排队时间/min 5.74.53.7集卡平均等待时间/min
9.45
8.25
7.
45
图5
船舶等待靠泊的时间分布
图6 集卡排队等待装箱的时间分布
双因素方差分析法5 仿真结果分析
从表2和图5、图6中可以看出:
1)相同条件下，单路排队作业的集卡等待时间比多路排队的长。这是因为集卡从码头前沿跑到堆
场，再从堆场到码头前沿是一个循环的过程。集卡在前沿等待装卸的时间越短，一个工作循环的时间越短，到达码头前沿的时间间隔越小；而到达间隔越
小，排队等待时间越长。
2)虽然相同条件下单路排队模式的集卡等待时间比多路排队模式的长，但前者船舶的平均等待时间比后者要短很多。
3)在新的作业模式下，当船舶在港时间一定时，可以适当地减少集卡的数量，以减少交通堵塞情况和提高集卡的利用率。
西风狂诗曲2
6 结论
本文中的数学模型和仿真程序只考虑卸船作业。当一个码头同时有装船作业和卸船作业时，采用新的作业模式，码头前沿的集卡在装船点卸箱后
可直接到卸船点装箱，这时可更显著地提高集卡的利用率和整个码头的作业效率。同时，在追求高效的装卸效率时，要加强生产组织管理，充分发挥现有设施设备的潜在能力。
参考文献刘秀发明了共享
1 金健.国际集装箱码头的生产组织管理.集装箱化,2001(1)2 龙前.集装箱码头设备工程管理.北京：人民交通出版社,2000
3 顾启泰.离散事件系统建模与仿真.北京：清华大学出版
社,1999
高玮，周强:430063，武汉市武昌余家头，武汉理工大学物流工程系
收稿日期:2002-12-14
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集装箱码头集卡作业模式比较及其建模与仿真———高 玮 周 强
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