集装箱码头堆场取箱时间窗优化研究

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1、第14卷第9期管理科学学报Vol．14No．92011年9月JOURNALOFMANAGEMENTSCIENCESINCHINASep．2011①集装箱码头堆场取箱时间窗优化研究魏航(上海财经大学国际工商管理学院，上海200433)摘要:码头堆场是供装卸船舶存放集装箱的场所，同时也是向货主交接集装箱的地方．由于取箱车辆到达时间的不确定性，码头运营方需要在堆场进行大量的翻箱作业，消耗大量的劳动成本．首先对码头取箱时间窗优化机制进行了说明，构建了码头方补助金函数与车辆方的成本函数，获得了车辆方取箱的到达率函数，进而得到了码头方的翻箱次数公式．然后，描述了集装箱码头堆场取箱时间窗优化问题，建立了

2、取箱时间窗优化模型，并设计了求解的遗传算法．最后给出算例，分别对两种不同的取箱模式进行对比，并进行了灵敏度分析．通过对进口集装箱的提取时间进行取箱时间窗的优化分配，从而减少了码头方的翻箱操作，提高了码头的期望收益与运作效率．关键词:集装箱码头;取箱;时间窗;优化中图分类号:U116．2文献标识码:A文章编号:1007－9807(2011)09－0021－160引言的许多学者都对堆场管理的相关问题进行了大量而深入的讨论，以提高堆场的利用效率．研究主要［3－9］随着中国经济的快速发展，对于港口物流处分成堆场计划、减少翻箱次数和设备优［10－13］［14－15］理能力的需求也不断上升．2009年

3、，全球吞吐量化、以及收益管理3个研究方向．最大的10大集装箱港口中，中国占有6个，分别在集装箱码头堆场中的集装箱基本上可以分为上海港第2位，香港港第3位，深圳港第4位，为进口箱(in-bound)和出口箱(out-bound)两大广州港第5位，宁波港第7位，青岛港第9位．因类．其中，进口箱由于其存在明确的目的地、航班、此，如何对这些集装箱码头进行有效管理成为一离港时间等信息，在堆放安排时相对较为容易．然个非常重要的问题．特别是2009年国务院发布了而，对于出口箱，由于取箱车辆到达时间的不确定《国务院关于推进上海加快发展现代服务业和先性，导致堆场的管理面临巨大的挑战，也导致成本进制造业建设国

4、际金融中心和国际航运中心的意大量增加．码头运营成本主要包括翻箱成本、运输见》，提出了将上海建成具有全球航运资源配置［1］成本、龙门吊作业成本等．目前在大型的集装能力的国际航运中心，就更加需要提高我国集装［2］箱堆场，翻箱率达到67%～100%．同时，随着箱码头的运营水平，降低运营成本，提升运营最近几年集装箱吞吐量的不断增加，堆场中的集效率．装箱层高也不断上升，导致翻箱作业大量增加．比对于集装箱码头的运作问题，主要涉及泊位优化、堆场管理、运输优化、设备管理等问题，对于如，目前有9层的堆场，按照现在的堆箱方式和取［1－2］箱方式，翻箱率大约为220%［11］．显然，与一般堆这些问题目前已有大量

5、的研究．其中，由于堆场在整个集装箱码头管理中的重要地位，国内外场4－6层的堆场层高相比，此时翻箱率将大量增①收稿日期:2009－07－21;修订日期:2010－10－29．基金项目:国家自然科学基金资助项目(70872068);上海财经大学“211工程”3期重点学科建设资助项目．作者简介:魏航(1976—)，男，浙江绍兴人，博士，副教授．Email:odeywei@yahoo．com．cn—22—管理科学学报2011年9月加，约增大2－3倍，也就是说，仅仅翻箱成本将增于有时间窗限制的最短路模型，对实时情况下自加2－3倍．动引导车可能出现的各种情况进行了分析．樊铁［25］显然，引起大量翻箱作

6、业，并带来大量成本的成等将船舶挂港选择问题作为基于软时间窗［1］主要原因来自于车辆到达时间的不确定性．因多船的装卸货问题来研究，减少了运营成本．此，可以考虑设计一种机制来控制或改变车辆的随着国际贸易的增加，目前码头堆场需要堆到达时间，减少翻箱次数，以实现堆场的有效管放的集装箱数量不断增加，集装箱堆场的层高也理．目前的堆场管理中，码头运营方(下面简称码逐渐增高．因此，若是没有很好的取箱顺序，可能头方)采用的办法是7天之内免费，7天之后需要导致翻箱次数的急剧上升，会带来巨大的成本压缴纳一定费用．但是，在这种形式下，导致取箱车力．这样就有必要对取箱的顺序进行安排，优化取辆在顺位上到达的概率相对较

7、小，导致翻箱成本箱的时间窗，以激励取箱车辆按照一定的顺序到较高．因此，码头方可以考虑如何增加在顺位上被达，降低翻箱次数．取走的概率，可以采用的方法为:对希望到达的时本文讨论了集装箱码头堆场出口箱管理取箱间范围给予取箱车辆方(下面简称车辆方)一定时间窗的优化管理，首先说明码头取箱时间窗优的补助，而不在希望到达的时间范围不予补助或化的机制，构建了码头方补助金函数与车辆方的是处以一定的罚金．对于这样的机制，通常可以利成本函数，