基于裝載效率的集裝箱碼頭堆存及配載策略

朱斌武 張兆民

摘要集裝箱碼頭堆場堆存計劃和船舶配載計劃的優(yōu)劣影響著船舶裝載效率,為提高碼頭整體效率,在集裝箱裝船流程的基礎(chǔ)上分析現(xiàn)行堆場堆存計劃和船舶配載計劃的原理和現(xiàn)狀,指出缺點和不足,提出4級分類堆存策略、艙面梯形配載法和集裝箱互換法等3項改進(jìn)措施。

關(guān)鍵詞集裝箱碼頭;集裝箱運(yùn)輸;裝載效率;堆存計劃;配載計劃

0引言

為提高服務(wù)質(zhì)量和追求規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益,越來越多的大型集裝箱船舶被投入到國際航運(yùn)市場中。截至2008年9月,全球前20大集裝箱船公司擁有以上的船舶638艘,占船舶總數(shù)的23.4%,占總運(yùn)力的45.7%,隨著新造船舶的投入使用,這一數(shù)字還將繼續(xù)增加。船舶趨于大型化之后,船公司更加關(guān)注船舶所掛靠港口的船舶使費(fèi)、集裝箱裝卸費(fèi)用及船舶作業(yè)效率,因此,港口要致力于降低營運(yùn)成本、提高船舶作業(yè)效率,以便降低船舶使用和裝卸作業(yè)收費(fèi),加速船舶周轉(zhuǎn),保證船公司能夠從大型集裝箱船舶的應(yīng)用中獲得預(yù)期的規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益。提高船舶作業(yè)效率已成為增強(qiáng)碼頭核心競爭力的重要著力點之一,如鹽田國際多年來一直保持/h的效率。近年來,各大型港口不斷刷新船時作業(yè)效率和岸橋作業(yè)效率的世界記錄,如上海港2008年1月創(chuàng)造船時量/h和橋吊臺時量/h的世界紀(jì)錄。

集裝箱裝載效率是影響船舶在港停泊時間的直接因素,效率高則停泊時間短,效率低則停泊時間長。集裝箱裝載效率取決于堆場集裝箱堆存情況、龍門起重機(jī)作業(yè)效率、拖車由堆場到船舶的行駛距離、岸橋裝船效率等因素。裝載效率可通過升級碼頭硬件的方式來提高[1],如提升岸橋性能,增加同時作業(yè)的機(jī)械數(shù)量,采用具有GPS定位和自動操作功能的龍門吊等;也可通過優(yōu)化碼頭相關(guān)軟件的措施來提高。

本文從集裝箱碼頭實際操作流程出發(fā),在綜合分析集裝箱裝船流程的基礎(chǔ)上,討論如何通過優(yōu)化堆場堆存策略和船舶配載策略來提高集裝箱裝載效率,進(jìn)而縮短船舶在港停泊時間。

1堆場堆存計劃的制定和實施

1.1堆場功能劃分

堆場是集裝箱碼頭的重要資源和服務(wù)場所,除直裝、直提的危險品集裝箱外,陸運(yùn)轉(zhuǎn)水運(yùn)、水運(yùn)轉(zhuǎn)陸運(yùn)或水運(yùn)轉(zhuǎn)水運(yùn)的集裝箱均需先在堆場堆存。為最大限度地提高操作便利性,堆場細(xì)分為出口重箱區(qū)(出口干貨箱區(qū))、進(jìn)口空箱區(qū)、進(jìn)口重箱區(qū)、特種箱區(qū)、冷藏箱區(qū)、中轉(zhuǎn)箱區(qū)等不同區(qū)域,如圖1所示。各類箱區(qū)的位置分布綜合考慮內(nèi)集卡的水平運(yùn)輸距離、堆場電源插座、危險品安全防護(hù)等因素,各類箱區(qū)的面積大小根據(jù)預(yù)測箱量及堆存期確定,同時為平衡內(nèi)集卡的流量,按照船舶作業(yè)量進(jìn)行比例均衡配置。[2]

1.2堆存計劃的制定和實施

在集裝箱碼頭堆場中,集裝箱位置以“段—間—行—高”來表示。根據(jù)碼頭地形和泊位布置將堆場分為若干段位(Block),每段包含20~30個間位(Stack), 間位根據(jù)場橋?qū)挾扔?~6行(Lane)組成,每行最高堆存5~6 層(Tier)(見圖2)。

堆存計劃分為進(jìn)口堆存計劃和出口堆存計劃。進(jìn)口堆存計劃的制定相對簡單,根據(jù)進(jìn)口船圖和艙單等詳細(xì)信息制定堆場箱位的分配計劃,只要實際執(zhí)行情況與堆存計劃相吻合,卸船效率就能得到有效保證。出口堆存計劃的制定相對復(fù)雜,其原則是以每條航線船舶歷次出口箱量及季節(jié)性浮動為基礎(chǔ)預(yù)測箱量,據(jù)此預(yù)先對堆場進(jìn)行適當(dāng)規(guī)劃,按照分類堆存策略為每艘船舶預(yù)留出口箱位置,集裝箱實際進(jìn)場時依此位置堆存。但實際操作中出口集裝箱到達(dá)碼頭的時間是隨機(jī)的,一般情況下在船舶到港前3~陸續(xù)進(jìn)箱,船舶到港前12~24 h停止進(jìn)箱。碼頭制定的堆存計劃不可能準(zhǔn)確地預(yù)計出口箱的進(jìn)港順序、類型、重量和卸貨港等信息,為確保堆存效率,堆場人員有可能背離堆存計劃進(jìn)行堆放。

2船舶配載計劃的制定和實施

2.1出口集裝箱裝船流程

為保證班期,集裝箱船在碼頭停泊時間較短,船舶大副沒有足夠的時間進(jìn)行配載,配載工作因此由碼頭承擔(dān)。船公司預(yù)配中心根據(jù)集裝箱的數(shù)量和詳細(xì)資料制作集裝箱預(yù)配圖,碼頭以船公司提供的預(yù)配圖為依據(jù)制定具體配載計劃。船舶到港后,配載計劃經(jīng)船舶大副檢查確認(rèn)后生效,碼頭據(jù)此進(jìn)行裝船作業(yè)。具體裝船流程如圖3所示。

2.2配載計劃的制定和實施

船舶在海上航行可能遭遇惡劣海況,對船舶穩(wěn)性和集裝箱安全系固的要求較高,特別是近年來集裝箱掉海事件多有發(fā)生,集裝箱安全問題日益受到國際海事組織的重視。配載計劃應(yīng)滿足船舶運(yùn)輸安全要求[3],即保證船舶航行安全、集裝箱運(yùn)輸質(zhì)量和船舶營運(yùn)的經(jīng)濟(jì)效益。

科學(xué)合理的配載計劃不僅要滿足船舶穩(wěn)性和集裝箱安全系固的要求,還要符合堆場取箱的規(guī)則。配載工作的實質(zhì)就是在船舶安全和碼頭效率之間選取船、港雙方都能接受的平衡點,做到出箱順序和裝船順序盡量統(tǒng)一。如果配載計劃的執(zhí)行涉及大量翻箱操作,裝船效率將受到嚴(yán)重影響。[4]實際操作中如果僅注重一方的利益而不能有效協(xié)調(diào)船方與港方之間的關(guān)系,則可能造成2種后果:(1)最大限度地考慮碼頭利益而不重視船舶要求,導(dǎo)致配載計劃得不到船方認(rèn)可,必須制定新計劃等待船方確認(rèn),浪費(fèi)時間,影響整體效率;(2)著重考慮船舶要求而忽視碼頭的實際情況,裝船過程中造成大量翻箱作業(yè),船舶配載的整體效率低下。因此,在制定船舶配載計劃時,應(yīng)考慮以下問題:(1)每個集裝箱由哪部岸橋裝船;(2)集裝箱裝船順序;(3)從堆場取箱順序;(4)集裝箱裝船位置。

3基于裝載效率的堆場堆存和船舶配載策略分析

堆場堆存策略和船舶配載策略的優(yōu)劣對裝載效率的影響很大,集裝箱碼頭在經(jīng)營過程中會不可避免地遇到堆場密度過高、堆場資源緊缺、船期變化等問題,這些問題可能影響堆存計劃和配載計劃的執(zhí)行及整體裝載效率,因此,優(yōu)化出口箱堆存策略和船舶配載策略具有積極意義。

3.1分類堆存策略

出口箱主要有2種堆存策略,即預(yù)堆存策略和分類堆存策略。[5]

分類堆存策略是綜合考慮集裝箱類型、尺寸、船名、航次、卸貨港、重量等具體信息,對集裝箱進(jìn)行分組堆存的策略。同組箱具有基本相同的性質(zhì),如卸貨港、類型、裝船位置一致等,不翻箱就能滿足碼頭裝船的要求。國內(nèi)港口吞吐量較大,堆場資源相對缺乏,因此大多采用分類堆存策略。

分類堆存策略下影響堆存計劃執(zhí)行的不可預(yù)見因素較多,如天氣原因造成的船舶靠泊時間變動、節(jié)假日前大量集裝箱提前到港、集裝箱卸貨港信息臨時變動、堆場機(jī)械故障等,因此堆場箱位分配計劃必須具備一定的靈活性。運(yùn)用4級分類堆存決策模型制定堆存計劃可有效緩解此類問題。4級分類堆存決策模型是根據(jù)影響堆存計劃的各因素特點確定不同優(yōu)先級的箱位決策模型。各級別意義如表1所示,間位擺箱方案如圖4所示。4級分類堆存決策模型的堆存計劃靈活性較高,同行位的集裝箱具有同船、同卸貨港的性質(zhì),能夠較好地適應(yīng)船期變動等隨機(jī)事件。該策略能夠根據(jù)堆場堆存密度和特殊需求采取合理的應(yīng)對方案:當(dāng)堆場密度較低時,箱位分配可在堆場允許的情況下細(xì)化重量級別,最大程度地降低翻箱率,提高裝船效率;當(dāng)堆場密度較高時,尤其是高于60%~70%時,出口箱位不足,可通過簡化重量級別的劃分,甚至放棄卸貨港細(xì)分的方式來提高堆場利用率。

3.2艙面梯形配載法

集裝箱沿左右舷和自下向上的方向進(jìn)行裝載,對應(yīng)海側(cè)至陸側(cè)平鋪裝載、海側(cè)至陸側(cè)垂直裝載、陸側(cè)至海側(cè)平鋪裝載、陸側(cè)至海側(cè)垂直裝載等4 種裝船模式。艙面梯形配載法在現(xiàn)有4種裝船模式的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn),該模式下集裝箱裝船并非嚴(yán)格按照層平鋪或者行垂直進(jìn)行,而是考慮堆場集裝箱的實際分布情況,按照堆場取箱原則,模擬人上樓梯的方式對集裝箱進(jìn)行配載。艙面梯形配載可有效避免為滿足船舶對集裝箱重量的要求而嚴(yán)格按重量取箱導(dǎo)致翻箱作業(yè)發(fā)生的情況。

3.3集裝箱互換法

集裝箱互換指同貝位(Bay)、同尺寸、同卸貨港的集裝箱在裝船過程中互換位置。艙面互換和艙內(nèi)互換的情況不同。由于艙面配載要求“重不壓輕”,因此同層互換可以維持在相近的重量級別內(nèi)。艙內(nèi)互換則要考慮船舶穩(wěn)性,如果船舶穩(wěn)性較好,則每一行的集裝箱可以互換,如果對穩(wěn)性要求較高,則不能互換。集裝箱互換能有效降低碼頭堆場的翻箱率,同時可盡量避免集裝箱無法裝船的情況發(fā)生。

艙面梯形配載法與集裝箱互換法相結(jié)合,能有效提高集裝箱裝載效率,縮短船舶在港停泊時間。

4結(jié)束語

合理制定堆場堆存計劃和船舶配載計劃能最大限度地保證碼頭整體堆存的優(yōu)化性和具體箱位堆存的靈活性,有效提高船舶裝載效率及碼頭服務(wù)水平和客戶滿意度。

參考文獻(xiàn):

[1] 彭傳圣. 提高集裝箱碼頭作業(yè)效率的措施[J]. 港口裝卸,2001(4):21-25.

[2] 張艷偉,石來德,宓為建,等. 集裝箱碼頭出口箱集港堆存模型研究[J]. 中國工程機(jī)械學(xué)報,2007,5(1):32-38.

[3] 梁海澄.集裝箱配載初探[J]. 中國水運(yùn):理論版,2006,4(8):131-132.

[4] 張艷,韓暉. 降低集裝箱碼頭堆場翻箱率[J]. 集裝箱化,2008,19(4):8-9.

[5] ZHANG Chuqian,LIU Jiyin,WAN Yat-wah,et al. Storage space allocation in container terminals[J]. Transportation Research Part B:Methodological,2003,37(10):883-903.

(編輯:張婕收稿日期:2009-05-31)