[读书笔记]结绳记事

 

-------------------------------倒箱问题--------------------------------

[0001] 集装箱堆场计算机管理系统，罗先渝 来自期刊《集装箱化》2000年第9期

问题：堆场员不能及时地将作业结果反馈给计算机系统，致使信息系统中的箱位等信息变化与实际不符，给堆场业务员调度工作带来诸多不便。

解决方法：

第一种：安装无线计算机接入系统；

第二种：建立操作模拟系统，以达到方针效果，准确下达计划，严格执行，保证一致性。

文章主要阐述了第二种方法，将其模块化为若干子系统：

• 信息报文子系统
• 商务结算子系统
• 集装箱调度子系统[计划输入模块、任务生成模块、调度模块]
• 集装箱箱位动态显示子系统[堆场箱区定义模块、统计、查询模块、箱位动态显示模块]

本人看法：

1、对于该系统的实现的方法中，缺少箱位分配规划算法。由堆场作业员手动模拟调度集装箱箱位使用计划，显然对于箱箱位规划这样的间接影响到翻箱问题，手工指定是很难做到箱位分配合理，为高效率低成本的提箱打好基础，会突出“翻箱”问题。

2、二维的箱区定义对箱位管理过于粗糙，未对“翻箱问题”给与考虑。不适合实际业务执行。

3、另一方面，面向大规模的集装箱吞吐量，由于该设计方法不灵活，一切都是经过模拟定死的计划，一定导致实际作业与计划不符，这样就有回到了起始的问题。

 

[0002]集装箱堆场倒箱原因以及预防，曾凡华，武汉交通科技大学，水运科技信息，1998年第4期

概要：该篇文章提到引起码头集装箱堆场倒箱（捣箱）的五种原因，并给出了5种倒箱的预防措施。

原因：

• 不同船名、航次的重箱混合进厂，与船公司做法相关；
• 船公司临时改变某集装箱的航次或目的港；
• 不同重量级的集装箱混合堆放，在装船时应按照重在外，轻在内，重在上，轻在下；
• 为防止中途挂港船上倒箱，堆场必须按照到港顺序对集装箱进行调整，从而产生堆场倒箱；
• 特殊箱型的重箱在船上通常有固定位置，装卸作业前，必须在堆场内单独堆放，从而导致倒箱。

预防措施：

• 出口重箱进场时陆续的，在接取集装箱时，对厂计划员应以某一艘具体班轮为参照对象，根据以往经验，充分考虑和估计多个不同目的港的集装箱的大概数量和估计多个不同目的港的集装箱的大概数量，各装卸港的顺序等，估测船公司的预配方案和集装箱的装船顺序（堆场计划员、单船计划员）；
• 船前制定堆场计划时，应将重点港与终点港的集装箱放在不同场地，重点港的占船上BAY位较多，装船时先取；终点港的集装箱一般放在舱底，也是先取；
• 船前堆场集装箱的堆放应注意：同一卸港的集装箱堆放不能过分集中而不便于装船和卸船，同一货主的集装箱应精良堆放在一起。根据货物重量，重在上，轻在下，轻在内，重在外，装船时重箱先装，轻箱后装；特殊箱单独堆放；
• 码头堆场根据制定的卸船计划、堆场计划，从船上卸箱时，应注意重箱和空箱分开堆放，是否安排中转运输，是码头缴获还是货运站交货，即使同志收货人、货运站或内陆运输的承运人，加快进口重箱提货速度；
• 提高管理人员素质，专业化。对集装箱个航次的运量、流向、货物品种进行统计分析，制定各种统计分析报表。收集、整理、贮存、分析与集装箱运输活动有关的各类信息，及时、准确地掌握集装箱运输的基本情况。

读后感受：本文虽小，但是比较实际。原则比较清楚！

[0003]集装箱堆场吊车装卸作业排序问题的研究,刘义苍, 孙小明,上海交通大学，《工业工程与管理》2005年第5期

根据国内目前大多数堆场在高峰作业期间门口排队等候作业的集卡车辆过多的现状,提出运用动态规划方法来获得最小的集卡作业延迟惩罚,由于该算法实用性很差,提出另一种启发式算法———路线搜索算法(就近服务规则)。

本文针对集装箱空箱在堆场上存放作业的问题进行论述。

鉴于目前集装箱堆场实际操作中较常用的先到先服务排队规则,提出就近服务原则,即作业设备吊机总是优先服务距离自己路径最短的集卡,也就是我们常说的路线搜索算法。

① 只考虑单吊机作业的情况。

② 每辆集卡的装卸时间是不变的,与接受服务
的次序无关。

③ 每辆集卡都有各自的接受服务的期望时间。
如果服务时间超过期望时间,则产生一延迟惩罚。

该算法的步骤:
Step1: P = { 1} ; N = { 1, 2, ..., n} ; i = 1;
Step2:从{ dij | i可达j, 但j∈/
P} 选最小的值
dii0 ,对应等待服务的集装箱为i0 ,置P = P ∪ { i0 } ,
若P = { 1, 2, ..., n} ,停止;否则i = i0 , 重复Step2。

表3　路线搜索算法的计算时间
等待作业的集卡数量 计算时间(秒)
5 ------------------------0. 8
10 -----------------------2. 7
15 -----------------------3. 5
20 -----------------------7. 3
25 -----------------------11. 0
30 -----------------------21. 0

[0004]集装箱堆场基于混堆的滚动式计划堆存方法,王斌,上海海事大学交通运输学院,《系统工程学报》，第20 卷第5 期。

对集装箱码头堆场进、出口箱混堆模型进行了研究. 首先,对于一个计划周期内所有要堆放的进、出口箱,应用数学规划的方法决定了分配到各个箱区各个倍位中的箱的数量. 然后,以此数量为约束条件,应用线性规划的方法决定了一个周期内对于每艘船的要分配到各箱区各倍位中的箱的数量. 减少了集卡从堆场到码头前沿的行走距离,从而提高了堆场的操作效率.

-------------------------空箱调度问题---------------------------------

[0101]航运集装箱空箱调运优化模型的研究，周红梅 方 芳，武汉理工大学学报（交通科学与工程版），2003年6月，第27卷第三期

为有效调配空箱，提高航运公司集装箱利用率，文中尝试对空箱调运问题进行定量研究，通过对航运公司集装箱调运管理流程分析，结合运输规划理论和航运经济学理论，借鉴铁路空车调度优化模型的研究，建立集装箱空箱调运优化模型。

问题：

近年来国际集装箱运输业发展迅猛,集装箱供求矛盾日益突出,空箱调运管理成为急需解决的重要课题.目前,集装箱空箱的调运管理还存在不少问题,国内对空箱调运问题的研究主要以定性研究和经验估计为主,空箱调运量大,集装箱利用率低.由此造成空箱调运成本增加,港口空箱库存水平上升,同时还间接影响到航线集装箱的配箱量、租箱量,并导致集装箱总的运动成本增加.

航运集装箱特点：

与铁路空车调度相似处

1. 集装箱空箱运输费用由两部分构成：场站费用和途中运输费用；其中场站费用与运输距离无关、途中费用与运输距离成正比；
2. 空箱调运问题存在数量约束，即场站空车或空箱现存量的约束，场站空车或空箱调入量要满足对应站点缺车量或缺箱量约束；

集装箱调运与空车调配不同之处：

1. 组织形式不同，决定航运公司只能调配本公司内部或有契约关系的合作单位的空箱，而铁路局则可以调配辖域内的所有空车；
2. 场站费率不同，由于航运公司涉及不同地区、不同国家的港口，港口收费率差别很大，当空箱的供应充足时，可以不予考虑。但是，当空箱的供应不足时，必须放弃一部分集装箱货时，航线经营人必须考虑港口费率的高低来选择弃货方案。而铁路的运输很少涉及跨境问题，各站点装卸费率基本相同，空车调运费用的高低与站点装卸费率基本无关；
3. 时间约束不同，前者由于航线长，受气候等条件影响大，抵达目的港的时间偏差大，可能有几天之多；后者调运距离相对较短，受气候条件影响小，抵达需车站点的时间偏差小，因此，对水路集装箱的空箱调运，除了数量约束外，必须考虑时间约束问题，即必须在传播离岗前保证空箱运送到该缺箱港。

建模思路：

航运公司空箱调运模型的建立分以下两种情形：

1. 各港口空箱总量能够满足用箱需求，此时模型可以空箱调运费用最小或空箱调运里程最少为目标；
2. 各港口空箱现存总量不能满足用箱需求，此时当然也能以空箱调运费用最小为目标建立优化模型，但是，也可能因此造成这种局面：在空箱调运费用降低的同时，损失的期货收入也很高，为了在低空箱调运费用与可能失去的高运输收入之间取得平衡，模型引入了集装箱货的贡献之的概念，即将集装箱的运费收入减去可变成本后的余额，简言之，就是集装箱对航运公司的固定成本的贡献。贡献值的方法可以正确反映出集装箱运输中收入和成本的关系，能够准确核算每票集装箱货物给航运公司带来的实际收益。

问题之一：这种调度模型在业务流程哪一阶段生成调度方案（那一时段能够掌握的资源决定了调度方案的效果）；

问题之二：可变成本应该在调度之前估算出来，可是港口费用一系列费用等等，都能够提前估算清楚准确？哪些是估算不清楚的？为什么估算不清？

问题之三：如果问题之二是问题，那么说“能够准确核算每票集装箱货物给航运公司带来的实际收益”是不妥当的吧？

问题之四：所谓“空箱总量不能满足用箱需求”中的空箱总量与用箱需求应该都是变数，可能有变化幅度不同，变化量转变成实际量的距离船离港时间不同，那么采取每一票货物一次调度计划安排还是以批量集装箱由占用状态转变为可用状态的时刻为一阶段的开始进行批量调度计划安排或者是根据航班的周期进行调度计划，三者的效果有怎样的差别？

问题之五：文中提到，“按当次调运计划对应时间确定各港口的空箱现有量”，为什么不把未来几日之内可用的集装箱考虑进去，是不是存在哪些原因导致很难确定未来几日之内可用的集装箱数量？这些原因都是什么？是否存在一类或者几类集装箱，他们的可用日期是容易确定的？这种集装箱占当前不可用集装箱比例的多少？通过哪些方法可以使得集装箱可用日期的估计准确一些？

 

[0102]内陆集装箱空箱调运网络规划与调度优化研究，陈宝星，长沙理工大学，2004年4月20日

问题：

在内陆集装箱运输管理中，空箱调运成本（包括空箱运输成本与空箱租赁成本等）占内陆集装箱管理成本的55%左右，这使得内陆集装箱空箱调运管理成为集装箱管理最重要的方面。

目前影响空箱调运成本以效率的因素主要表现为：随着内陆集装箱运输业务的增长，空箱调运网络布局成为影响内陆集装箱空箱调运成本的重要方面；集装箱空箱调运动态性、随机性以及复杂性使得现有的调度方法难以得到优化方案。

该论文主要工作：

建立了内陆集装箱空箱调运网络规划模型，优化了集装箱空箱调运网络的构成、空箱站场服务区域的划分以及空箱战场之间的空箱流量，并根据本问题的具体特征开发了禁忌搜索算法来解决这个大规模混合整数规划问题；

建立了内陆集装箱空箱日常调度模型，考虑到空箱调度的动态性、随机性、以及多箱种因素，优化了空箱站场与用户之间、空箱站场的租箱量以及空箱站场之间的日常空箱流量及流向。

背景：

20世纪90年代中期以来，世界各大集装箱运输公司竞相开辟新航线、订造新船，扩大经营规模，造成航运市场供大于求，竞争日趋激烈。尤其东南亚金融危机的爆发，对集装箱运输公司经营更是学上加霜。新形势下，大多数集装箱运输公司的经营处于微利甚至亏损的境地。

在此主营业务收入大幅下降的情况下，纷纷将目标集中到成本管理上。

根据中远集团的统计数据

租箱费占集装箱管理总成本的30%；空箱运输占25%；修理费占15%；堆存费占12%；调装费占8%；其他占10%。

空箱调运费包括空箱运输和租箱费占了集装箱管理成本的55%，显而易见，集装箱空箱调运成为集装箱运输降低成本的关键。

背景：

20世纪90年代中期以来，世界各大集装箱运输公司竞相开辟新航线、订造新船，扩大经营规模，造成航运市场供大于求，竞争日趋激烈。尤其东南亚金融危机的爆发，对集装箱运输公司经营更是学上加霜。新形势下，大多数集装箱运输公司的经营处于微利甚至亏损的境地。

在此主营业务收入大幅下降的情况下，纷纷将目标集中到成本管理上。

根据中远集团的统计数据

租箱费占集装箱管理总成本的30%；空箱运输占25%；修理费占15%；堆存费占12%；调装费占8%；其他占10%。

空箱调运费包括空箱运输和租箱费占了集装箱管理成本的55%，显而易见，集装箱空箱调运成为集装箱运输降低成本的关键。

问题的提出：

影响内陆集装箱空箱调运成本以及效率的因素有很多方面，概括起来主要有集装箱空箱调运网络方面和集装箱空箱日常调运方面。

1．内陆集装箱空箱调运网络规划

包含以下三个方面：

• 空箱站场的选址
• 空箱站场所服务的顾客的划分
• 空箱站场之间的空箱流量

2．内陆集装箱日常空箱调运

日常空箱调运计划是在空箱调运网络规划所确定的空箱调运网络，以及同其他运输公司以及顾客所签订的基础上空箱在各个时间段的流量以及流向。

内陆集装箱空箱调运问题的研究状况

1、内陆集装箱空箱站场选址问题的研究现状

选址问题的决策包括以下几个方面：

（1）公司应该使用多少物流结点，他们应该坐落在何处？

（2）物流结点应该服务于哪些客户或市场领域？

（3）每个物流结点规模如何？

主要用到的方法有以下几种：

（1）一般方法：这是一种物流地理重心方法，也称解析方法，它根据距离、重量或者两者的结合，通过在坐标上显示，以物流结点位置为变量，用代数方法来求解物流结点坐标。

（2）线性规划：这是一种最优化技巧，是一种广泛使用的战略和战术物流计划与设计工具，它一般是在一些特定的约束条件下，从许多可用的选择中挑选出一个最佳方案。线性规划一般有两个条件，一是必须有两个或两个以上可供选择的资源（在物流结点的选址与设计中为要有两个及以上的可供选择的地址），另一方面在一个问题中，所有的相关关系中是确定的。

（3）仿真技术：它通过模拟仿真在选址与设计中的实际条件，来确定物流结点的选址与设计。目前仿真技术主要有两种，一种是静态仿真；一种是动态仿真。

Crainic等人将顾客分为供应顾客和需求顾客，并考虑到集装箱场站之间的平衡流，提出了带平衡流的双层网络选址模型及算法，其中包括分支界定法，并行启发式算法，双梯度方法，拉格朗日松弛方等。

内陆集装箱空箱日常调度问题的研究现状

集装箱的空箱日常调度问题主要是集装箱运输公司在进行的内陆集装箱空箱调运时，为了满足顾客目前和未来一段时间内确定的和随机的需求，而对集装箱进行的调度，这与集装箱运输车辆调度不同，集装箱运输车辆调度是为了完成集装箱运输任务而对集装箱运输车辆进行的调度。

内陆集装箱空箱分配是内陆集装箱流转的核心，近年来空箱调运问题。他们对这个问题的研究大都集中在以下几个方面：

（1）提高空箱的周转次数、使用效率；

（2）改善管理，减少人为因素造成的不合理运输；

（3）建立业务联盟，相互共享空箱资源，减少了不必要的空箱运输；

（4）制定空箱调运计划，选择合适的调运时间和调运地点；提高生产效率，减少空箱堆存时间，减少空箱的延期等。

总的看来可概括如下：

施欣将空箱调运与租箱策略融合在一起，构造了相应的优化决策模型，并用数字仿真，揭示了策略运用过程中所蕴含的内在规律，即运输成本、存储成本和租箱成本等各种经济参数之间的比例关系，是决定租箱和调箱策略是否应用的关键，至于供需平衡式、供需随即变动等情况仅在一定的程度上影响租箱和调箱策略应用的程度。

汪传旭等运用机会约束规划和库存论的思想，建立了随即条件下的空箱调配模型，该模型考虑到系统内外相关的随机因素的影响和制约，充分反映了陆上空箱调配的复杂性，提供了一个在单箱种情况下处理不确定数据的有效解决办法。

CHUEN-YIH CHEN考虑了动态随机的海上空箱分配问题，并用两阶段随机网络算法来解这个问题。

Sook Tying Choong揭示了在多式联运中考虑公铁水三种不同的运输方式经济特性的空箱调运模型中，使用滚动计划时，计划期越长，就越能管理好租箱购箱，并且越应该选择慢且便宜的驳船运输方式，但文章也指出在内陆有充足的集装箱库存的系统中，这个优势很小。

W.W.White和A.M.Bomberault对铁路运输系统的集装箱调运进行了研究，他们通过构造一个time-space模型来描述现实中的集装箱空箱调运问题，并给出了诱导网络流算法，及相应的计算例子来对时间段内的空箱调运方案进行优化，其时间间隔是不确定的，研究的结论是非常可取的，但主要用于铁路系统的运输需求与供应确定性的空箱调运。这个模型最大的优点是能够反映集装箱调配的全过程，缺点是计算规模比较小，适用于比较简单的模型，且无法考虑缺货的情况。

TIOGA GROUP对加利福尼亚的空箱物流进行了研究。研究组通过调查该地区的空箱流，和多式联运企业的参与者们一起探讨了空箱物流的实践，空箱物流的实践，空箱物流优化的限制条件，以及改进的潜力，调查了协调多式联运参与者的基于互联网的信息系统后确定了该地区的在法律，运作流程，保险和其他制度上空箱物流策略。加利福利亚地区由于巨大的贸易不平衡，需要出口的空箱比例非常大，内陆的空箱运输问题非常突出，其解决空箱调运的策略和方法值得借鉴，但是我国集装箱运输刚好和其相反，我国内陆空箱紧缺，要很好的运用其研究的成果还需要进一步探讨。

Teoor Gabriel Crainic，Michel Gendreau，和Pierre Dejax等人一路上空箱调运为研究对象，认为空箱的供给和需求都是动态的随机的，对这些随机变量进行确定化处理（也可确定概率统计）；

（1）为系统内每一场站划定一块“覆盖区域”，各“覆盖区域”相交但不重叠；

（2）随机型空箱需求的满足（即对客户的空箱交付）采用“尽量延迟交付”的保守性策略，即在该客户所要求的交箱期限当日方将空箱运至其处。通过处理，就可根据每一随机型空箱需求所产生的位置，将其自动指派给某一场站满足并精确得知其满足时间。建立了两阶段限制资源模型，第一阶段指出所有的与确定的客户需求相关的场站到场站箱流；第二阶段是一个简单的集装箱存储模型，她跟踪场站的村巷如何根据供给和需求的随机性而变化。该模型只适用于单箱种，以线性规划为基础。

总的看来，在研究方法上运用了线性规划，Time-Space网络分析方法，动态方针方法。从考虑的因素上分为动态性（长期）和静态（短时），随机型的和确定型，单箱中和多箱种。

存在的问题

1．集装箱空箱调运的优化研究的系统性不完备

在以往的研究中，孔箱调运往往建立在一个前提下，就是系统中各个要素已经确定，即内陆集装箱空箱场站已经确定，而且站场之间，内陆空箱站场和集装箱枢纽港之间的空箱流量是已知的。而很少考虑中长期战略决策，确定集装箱空箱调运系统的节点，以及节点之间的空箱流量等，这些对集装箱空箱调运的影响更大。

2．模型的实用性受限

对空箱日常调运计划的研究所建立的数学模型缺乏实用性，这表现在以下两个方面。首先海运公司所拥有的集装箱的种类有多种，从尺寸上看，国际标准集装箱第一系列有13种类型。另外还有干货集装箱、冷藏集装箱、散货集装箱、动物集装箱、灌式集装箱、汽车集装箱等多种，对这些集装箱的运输其成本是不一样的，对集装箱之间有个替代问题，比方说需求一个40英尺集装箱可以用两个20英尺集装箱来替换，这些因素数学模型很少考虑到。

3．大规模混合整数规划算法效率不高

该篇论文研究的主要内容以及研究思路

首先对集装箱空箱调运系统进行分析，建立了集装箱空箱调运网络规划的中场战略决策模型和日常空箱调度的短期运作模型。战略决策模型包括集装箱空箱场站的定位、集装箱空箱战场的服务区域，空想战场之间的空箱流量；日常空箱调度模型包括：确定日常的顾客到空箱站场、空箱站场到顾客、以及空箱站场之间的日常空箱流量，最后将该模型运用于某大型国际运输公司在湖南省的子公司的集装箱空箱调运，研究运行中应该注意的问题，对该模型的优化效果进行验证。