基于港口件杂货排船问题的数学模型的构建

来源:用户上传      作者: 邓恢华　欧　凡

　　[摘要] 港口件杂货排船问题的解决思路是：首先，应用0－1规划或背包问题求解理论建立数学模型，对能够靠泊的船舶进行有效遴选；然后，应用作业调度和排队论的理论在考虑作业时间和货物存储时间等因素的情况下对相关船舶的靠泊顺序予以确定。本文通过建立数学模型重点解决仓库储位的优化和靠泊船舶的选择问题。
　　[关键词] 港口 件杂货 数学模型
　　
　　一、船舶到港及积载情形
　　假设件杂货船型有m种，典型的件杂货种类n种（此处为上述分类），且每艘船舶所装货物并无限制种类数量（但一般来说，件杂货船舶所装货物不会超过三种），那么，尽管船舶是随机到港且其所载货物也随机的，但截取某一时段，港口待泊船舶情形不会超出下列组合：
　　表 到港船舶载货情形
　　这样，某一时间段内，到港船舶的类型可视为从该表中随机挑选的一些组合，可能不同的船装了相同类别的货物，在仓库中所需占用的储位相同，也可能一船只装一种货而且没有相同类别的货物等情形出现。积载情况对排船问题非常重要。
　　二、模型假设
　　为了构建模型的方便，特对模型作如下假设：
　　1.港口件杂货仓库实行储位管理。要求能够对在港的货物分类管理，对货物的状态、异动信息能够实时获得和处理。随时能够提供各类货物在库剩余储位，以及汇总成仓库总剩余储位信息。
　　2.待泊船舶的总容量大于该时段内仓库所剩余的仓库容量。船舶到港是随机的，某些时段内仓库的容量可以满足所有到港船舶的需要，此时不需要做出储位方面的优化，而大多数时候仓库容量不能满足需要，我们考虑的是这种情况。
　　3.港口可以通过船代获得到港或在途船舶相关作业的所有信息。包括船型、货物种类、数量、规格、预计在库时间等。
　　4.到港船舶的利润可知。利润作为衡量港口综合效益的指标之一，必须为港务公司所掌握。每一艘待泊船舶根据其自身特性、相应的作业特点通过港口的计划中心或者是指挥调度室事先获得该船舶的收益和成本数据，算出实时利润。
　　5.船舶的服务成本用作业成本法计量。港口的生产作业环节多，流程复杂只有用作业成本法才能反应真实的成本。
　　6.以典型的船型和货种为研究对象。件杂货船舶按船型和结构特征分就有几十种，货物的种类更是达到了几百种之多，这些货物要求的装卸机械设备种类和形式相应的也多达100余种。这样的情形正是优化求解方法的用武之地。然而在随后的典型案例分析时为简单起见，将船舶和货物简化为典型、常见的类型。
　　三、模型的建立
　　1.符号和变量说明
　　wi:j――第i船第j种货物的重量；
　　R1i、R2i、R3i――表示第i艘船的港口费、停泊费和装卸费；
　　rij――第i船第j种货物的堆存费，
　　tij――第i船第j种货物的仓库堆放时间；
　　Ti――第i艘船的停泊时间，该时间是船舶的作业时间和非作业时间之和，因为船舶即使没有接收港口的作业也要付出停泊费；
　　Tai――第i艘船的装卸、搬运等作业时间；
　　Vj――第j类货物的仓库储位剩余量；
　　k――船舶所装货物的种类
　　Tsi――第i船的总吨；
　　Tni――第i船的净吨；
　　m――表计划期内，船舶的所有类型数量
　　n――表计划期内，所有货物类别的数量，此类别为储位管理相应的类别；
　　Caij――第i船上的第j种货物采用某种合适的工艺进行装卸、搬运作业时单位操作成本(元/吨)；
　　Csj――第j种货物在仓库管理中需要付出的成本(元/吨/天)；
　　2.目标函数
　　3.约束条件
　　
　　约束条件(2)说明到港所有船舶所装的同类货种的总重量须不大于该货类在仓库中储位剩余的总容量。条件(3)则说明船舶是否被选中。
　　模型的求解可在计算机上完成，本研究中采用的是常用的Excel软件，该软件具有强大的计算功能，完全可以满足研究的要求。
　　
　　参考文献：
　　[1]Michael Kuby，Neil Reid．Technological change and the concentration of the U.S.general cargo port system:1970-88[J].Economic Geography．1992,V68
　　[2]王羚:中国构建全球港口物流[J].水路运输文摘,2005(2)
　　[3]陈勇强:上海港口件杂货企业经营战略浅见[J].上海企业,1998(9)
　　[4]张琦:港口企业应用作业成本法的研究[R].上海海事大学优秀硕士学位论文,2004：p34-36
　　[5]程书强:论配送中心的储位规划管理[J].物流技术.2003(12)
　　注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。

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