港口集装箱堆场管理模式的优化及信息化
—文献综述
摘要：港口集装箱船舶大型化的趋势显而易见，港口集装箱必须适应这一发展趋势，不仅要在硬件上与之配套，更要从软件环境上满足其需求。本文就港口集装箱堆场管理信息化的相关研究文献进行述评。关于港口集装箱堆场管理信息化及智能化的问题，国内外的学者们展开了大量的理论与实证研究。本文首先分析了集装箱堆场管理模式优化及信息化的背景，接着指出目前堆场管理方面所存在的问题和在堆场堆存策略方面的相关研究，进而讨论了港口集装箱堆场管理信息化研究现状，并指出堆场管理信息化是势不可挡的。
关键词：港口集装箱堆场；堆场管理；空间分配；信息化
0 引言
随着全球经济一体化进程的不断推进，各国之间的贸易往来越来越频繁。由于海路运输具有运量大、运费相对便宜并且航道可以通往世界各个国家各个地区的优点，所以海路运输也成为了国际贸易发展的主要运输方式。集装箱码头是来往于各个国家之间的集装箱船停靠的场所，即是集装箱船进行装卸作业的地点，更是实现海路联运的中心枢纽。集装箱运输量的增加，使得集装箱船舶大型化趋势日益明显，最近建造的当今世界上60%以上的海路运输采用集装箱运输的方式，特别是在某些经济发达的国家之间，集装箱化已达到100%[1]。因此，集装箱码头在整个海运过程中作用十分重大。
随着经济的告诉发展，我国也已成为世界上最重要的几大海运运输国之一，海上集装箱吞吐量也出现逐年增长的趋势，其增长速度甚至超过了集装箱码头的发展速度，使得不少集装箱码头出现了超负荷工作的现象，有时集装箱码头内上网作业过渡繁忙，比如在码头的所有泊位内都有集装箱船在进行装卸作业，这样就会使得新到来的船舶不能及时的得到服务，从而降低了整个集装箱码头的作业效率。海运贸易量也在日益增大，快速的增长为我国的集装箱港口带来了巨大的机遇和挑战，除了加大力度建设新的码头之外，在现有的港口规模下，如何挖掘潜力，改进管理水平，提高生产效率，是港口面临的共同问题。而且，我国的港口管理水平与发达国家的现代化港口有较大的差距，相同规模的港口，其吞吐能力远逊于国外，单纯地依靠增加设备投入并不是最经济的办法[2]，因此只能通过加强对集装箱码头的管理来解决这个问题。
1 研究背景分析
港口集装箱堆场管理的信息化，是指广泛使用现代信息技术管理和集成港口相关的信息，通过分析、控制港口相关信息流来管理和控制物流、商流和资金流，通过有效开发利用信息资源，建设先进的信息基础设施，提高港口物流运作的自动化程度和港口物流决策水平，达到合理配置港口物流资源、降低港口物流成本、提高港口物流服务水平的目的。
钱小江[3]指出信息化是世界物流业发展的大趋势，信息化将最新的信息技术与管理技术和物流活动相结合，对企业而言，可以挖掘到更多的资源，并创造利润。近几年来，许多港口都比较重视信息化建设，计算机应用水平有所提高，但现代物流信息技术发展现状仍相对落后，需要对其进行建设和完善。
滇虹[4]认为港口物流中的信息处理是物流的伴生功能。任何货物在实现空间位移的同时，必然伴随着相关信息的流动，因此，港口在实现货物流动的同时，必须有效地处理大量信息。港口信息化程度越好，港口物流的效率便越高。李向文[5]提到港口信息化的根本目的是突出区域物流枢纽的数据交换和信息共享的特点，综合运用现代信息技术，开发利用港口物流经济信息资源，支持港口生产经营活动的高效经济运作，带动区域经济的发展。
潘丽[6]提到我国已成为世界上港口吞吐量和集装箱吞吐量最多、增长速度最快的国家。作为一个集装箱吞吐量在世界上占据前茅的港口、世界级集装箱转运中心，怎么样才能有条不紊地管理好港口的日常运作，是十分重要的议题。进而Yun Jiong[7]提出港口不再仅仅是货物转运中心和工业生产基地，同时也是现代物流网络体系的重要组成部分。当前，港口物流具有国际化、系统化、多功能化、标准化、信息化的特点。
2 港口集装箱堆场管理中存在的问题
张晓辉[8]指出我国外向型经济的特点，以及临港工业的蓬勃发展，决定了港口物流在现代物流中的重要地位，随着国内外向型产业的升级，集装箱化运输逐渐成为港口物流的重要组成部分。他认为，国内相关企业无论在经营理念、管理能力、市场能力、还是在信息化应用方面，目前都与国际竞争对手有着相当大的差距。
集装箱码头堆场管理在港口物流中占有极其重要的地位，堆场管理是港口物流的一个重要环节。现代集装箱码头之间的竞争就是效率的竞争，任何一个港口要成为世界一流的集装箱港口，就必须提高装卸效率，而装卸效率的提高很大程度上取决于集装箱堆场的管理是否合理。在集装箱码头装卸过程中，堆场操作效率往往决定整条装卸作业线的效率。目前集装
箱码头堆场管理中存在的问题主要有以下几个方面[9]：
(1)翻箱问题
(2)作业冲突问题
(3)集装箱堆场管理自动化的程度不够高
(4)缺乏高级管理人员和技术人才
要使我国港口集装箱堆场管理信息化达到世界化标准，就必须与世界接轨，借鉴、参考国外优秀港口的集装箱堆场管理体制和运行秩序，合理安排港口堆场管理计划。集装箱堆场管理的主要内容就是堆场空间的合理分配。集装箱堆场作为堆存集装箱的场地，是整个集装箱码头物流系统中十分重要的一环，直接影响着在码头前沿进行的集装箱船装卸船作业，同时也影响着集装箱在集装箱码头外的陆路运输。国内外很多学者已经致力于集装箱堆场管理的研究并提出了一些管理方案。也研究了多种数学算法和费用模型以寻找不同标准的堆存策略,以提高港口集装箱堆场管理效率。
Kap Hwan Kim等[10]在文献中对堆场面积的选择及平面和立体布置提出了解决方案，但并没有对堆存策略的选择进行深入的探讨；Bram Borgman等[11]主要利用离散事件仿真工具研究两个概念来提高效率并和其他基准算法作比较，第一个概念是用集装箱返港时间方面的知识来限制重组的次数，第二个概念是平衡后方堆场与前方堆场并接受更多的重组，得出的结论是就算所用的是不完全或者不精确的离港时间信息也能够明显的提高效率；Leilin YU 等[12]为了解决存储空间分配问题和集卡调度问题提出了一种系统的集装箱堆场的方法，发展了一个基于集装箱堆场的混合堆存系统的混合计划模型，最后又经过多次试验验证了这个模型。Rommert Dekker等[13]模拟了在自动化码头情况下，对几种堆场堆存策略进行了比较研究。值得特别指出的是，Dekker的模拟实验中的集装箱的种类多达90多种，研究结果表明了分类堆放明显优于随机堆放。
而国内学者在这方面的研究相对欠缺，徐亚等[14]针对集装箱码头出口堆场的空间分配问题，建立了以最小化集卡总运输距离和最小化各个箱区工作量的不平衡程度为目标的多目标规划模型，并提出了一种改进的线性功效系数法，将模型化为单目标整数规划进行求解；王斌[15]用滚动计划周期的方法解决集装箱码头堆场的混堆问题；陶经辉等[16]在论文中建立了进出口集装箱混堆的数学模型，第一阶段解决了工作量平衡优化问题，第二阶段解决了箱组平衡优化问题，然后用启发式算法对模型进行了求解，该模型和算法比港口现有堆存策略有了较大的改进；卜祥智等[17]应用收益管理的方法对不确定环境下海运集装箱的舱位分配问题进行了定量研究；杨静蕾[18]等将集装箱码头龙门吊装卸工艺抽象为闭排队网络模型，采用估
