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1、集装箱港口装卸机械配置优化研究集装箱港口装卸机械配置优化研究1天津大学管理学院2天津军事交通学院杨会军.齐二石田润良.马维平赵世宜摘要:运用随机过程与排队论理论,分析了港口装卸机械配置优化问题,就2种常见的优化配置情况做了进一步的讨论,对船台相临数量的选择条件做了说明.关键词:集装箱港口;装卸机械;配置;优化Abstract:Thepaperdiscussesoptimalarrangementofloading/unlodingmachineryincontainerharborusingstochas-ticpr
2、ocessandqueuingtheories,givestheoptimumarrangementintwocommoncases,andshowshowtodeterminetheoptimumnumberofmachinery.Keywords:containerharbor;loading/loadingmachinery;arrangement;optimization集装箱船装卸作业是集装箱港口堆场管理的重要内容.现代集装箱港口之间竞争的实质是围绕装卸效率的核心竞争力之间的竞争,任何一个港口要提升核心竞争
3、力,必须以提高装卸效率为突破口.受目前港口装卸效率的限制,一艘超大型集装箱船舶从卸下第1个集装箱到卸完并装上最后1个集装箱离开港口的在港等待时间在1个航次中所占的比例较大.以长滩港口为例,其平均装卸效率为27自然箱/h,按照每天2路(9h/路),每路安排5个工班,一艘超大型集装箱船如果装卸7000个自然箱,需要3天时间,如果港口拥堵,则在港时间还要延长.2004年旺季美港口拥堵严重时,长滩和洛杉矶港口滞留船只达80多艘,每艘船平均在港逗留时间达6.34天_1J.在港停留时间的延长严重制约了船舶运输的经济效益.对于出口
4、箱没有预进箱场而采用进场后直接装船的港口而言,装船与卸船相冲突的现象无法避免,尤其在目前船公司部分班轮的准班率并不高的情形下更是如此;随着吞吐量上升而场地装卸机械配置没有及时跟上时,也容易出现机械利用率低,机械单箱作业成本上升的现象_2J.因此,科学合理高效地配置运用装卸机械,不仅可以提高装卸效率进而提升港口堆场管理效率,还可以提高船舶运输的经济效益.1理论介绍假设某货运港口有C个装卸货物的船台,在t《起重运输机械》2008(12)时刻到达港口的货轮数N(t)是强度为A的Poisson过程.到港口的货轮有空闲的船台时
5、,立即接受装卸货服务,否则排队等待,直到有1个正在装卸货的货轮结束服务离开港口,船台空出后再为排队等待装卸货的货轮服务.假如每条货轮装卸货的服务时间都服从负指数分布,即P{≤}=l-_e-gt≥0【0,t<0而每条船的装卸货时间相互独立,且与N(t)独立.用(t)表示t时刻港口内的货轮数,则{(t),t>0}是Markov过程.事实上,已知t时刻港口内的货轮数,在t+时刻到达的货轮数由于Poisson过程增量的独立性,与t以前的到达无关,而t时刻正在装卸货的船在t+△时服务是否结束由于负指数分布的无记忆性
6、,也与该船在t以前已经接受服务多长时间无关.因此是Markov过程.设A(t)为0到t时装卸完后离开港口的平均货轮数.由条件得P{(t+At)=if(f)=i}=P{Ⅳ(At)=0,A(At)=0IX(t)=i}+rmin(i.c),P{u{N(At)=k,A(at)=k}l():i}rmin(i,c)1=P{N(At)=0,,u,{>At}I(f)=i}+o(At)fe?e一+o(At)=l一(A+ilx)At+o(At),i≤c【e?e一+o(3t)=1一(A+cg)at+o(At),i>CP{(t+
7、At)=i+1l()=i}一93—=P{Ⅳ(at)=1,A(At)=0I(t)=i}+Pf"IN(at):k,a(At):Ij}一1}l():ili=Ij}一}l()j=A△t+o(at),i≥0,P{(t+At)=i一1lX(t)=j=P{N(△￡)=0,A(At)=1IX(t)=}+PPfIN(At):一1a(at):
8、i}}l(f):i1i.=一=
9、i}}l(f)jrrain(1,'=P{Ⅳ(At)=0,.u{≤At}I(f)='}+L:1J0(At)re一?(1一e-')+D()=f+o(),1≤i≤c【e?
10、(1一e一')+0(△f):△f+0(At),i>c由上述表达式知从t到t+的转移概率与t无关,故过程是齐次的.而且一1二一fA+驰,i≤cqiti—om—一iA+,>q+l=A,i≥0.‰:{_驰,q』=0,Ii一I≥2所以X(t)是一个生灭过程.后向方程为p:J(￡)=一(A+驰)p()+Ap+1J(t)+J(f),0≤≤cp:
