1、集装箱船舶配载研究的现状

70年代以前的第一、二代集装箱船的箱位容量均在2000TEU以下,当时船舶的稳性、吃水差和强度的计算一般由人工完成,集装箱船舶配载图也由人工填制,工作效率很低。80年代初出现了2000TEU以上的第三代集装箱船舶,在运用传统的手工方法已难以胜任编制集装箱船舶配载要求的情况下,不少计算机厂商推出了集装箱船专用计算机。80年代后期和90年代先后开发了通用计算机运行于DOS环境和Windows环境下的集装箱船舶配载计划辅助系统。这些计算机配载系统的研究和开发为船舶的稳性、吃水差、弯矩、扭矩和局部强度等性能的全面校核奠定了良好的基础。从90年代开始,随着微型计算机技术的发展和广泛应用,集装箱船舶配载系统技术和应用也得到了新的进展。纵观世界船舶配载系统情况,集装箱船舶配载系统正处于自动与手动交替使用的交互式配载方式阶段。其基本程序是根据船舶静力学的基本原理,按相关集装箱船舶运输规则的要求,对船舶的装载情况进行校核计算并显示结果。校核流程一般为：积载—计算浮态—计算稳性—计算强度,逐步校核并判断。在配载过程中,一般先自动配载,再进行人工干预配载,这样交互进行。这主要是因为船舶配载十分复杂,要考虑货物装卸的先后,到什么港装什么货,大件不压小件等等因素,这些都需要经过人工配载才能达到要求。当然,也有部分系统还基于网络专家系统提供一系列的配载建议,它需要建立知识库,并建立规则,研究的目的主要是寻求一种满足既定约束条件下,倒箱最少、作业高效的装载方案。在软件方面,以智能决策支持系统作为系统框架,利用面向对象的Windows编程技术,综合利用数据库技术、网络技术等计算机领域的新成果,从而使系统具有操作直观方便、数据查询快捷、智能化程度高等特点。

2、集装箱船舶配载研究的发展趋势

尽管集装箱船舶配载问题的研究已经有了30多年的历史,但由于问题的复杂性,配载问题的许多方面仍没有得到很好的解决,可以说集装箱船舶配载还停留在半自动化阶段。目前,利用人工智能领域和计算机科学领域的最新成果,建立智能积载系统,有望使该问题的研究跨上一个新的台阶。随着单一运输向现代物流的不断发展,传统集装箱船上配载已不再适应这种形势的发展,对集装箱船上配载系统的研究有必要上升到运用现代物流管理理念对它进行研究与探讨的新高度。现代物流的发展趋势是信息化、自动化、网络化、智能化、柔性化。新型配载系统依靠数据库技术、电子订货系统(EOS)、电子数据交换(EDI)、快速反应(QR)、自动识别系统、货物自动跟踪系统、计算机通讯网络技术、专家系统、弹性制造系统(FMS)等技术支撑的,这种置于现代物流管理理念下集装箱船上配载,在供应链管理的应用方面,现已处于一种从原来单纯的配载技术向物流节点管理的过渡转型阶段。

3、现代物流管理对集装箱船舶配载系统的要求

3.1现代物流管理对集装箱船舶配载系统的操作性要求

集装箱船舶配载不仅是集装箱运输管理工作中的重要环节,同时也是现代物流中关键性环节之一,它的工作成效直接关系到集装箱营运管理、码头经营管理效率的高低,同时也会影响到整个物流体系的共同利益。仅在这一点上,就集装箱船舶配载内部操作而言,它应满足现代物流的自动化、合理化、最优化的发展趋势。由于它具有编制过程复杂、数据处理量大、限制条件多、要求迅速完成等特点,集装箱船舶配载一直被认为是一项既重要又颇有困难的工作。近年来,随着计算机应用技术的不断发展,为提高集装箱船舶配载效率,集装箱船公司及其代理公司和集装箱码头装卸公司都在努力探索和研究集装箱船舶配载辅助软件,并相继开发出一些基于Windows操作系统下的配载软件。这些软件采用可视化窗口界面编程工具设计,利用窗口、表格、图像、文件等工具帮助配载人员选择集装箱箱位,并具有核算集装箱船舶稳性、强度和吃水差等性能数据的功能。虽然这些软件在一定程度上减轻了船港间集装箱船舶配载人员的劳动强度,但也明显存在着一些局限性,比如：(1)自动化程度不高。配载最终还是要依赖于人的经验知识,一个典型的例子就是箱位的选配尚需人工脑力作业,它们不能很好地处理配载过程中所涉及到的那些不规范的经验性知识,从而影响了配载准确性和快速性。(2)配载方案本身存在较大的盲目性。在配载不能做到依据一定的优化方案,有目标性地进行集装箱的选择与配装。传统的配载只能被动地接受货物,只停留在配载—调整—再配载的操作阶段。(3)缺乏配载方案的评估系统。最终的配载方案的优劣尚存未知,更不要谈与最优化方案的距离如何。这在很大程度上,影响了现代物流优势的发挥与相关效益的提高。知识工程学科的迅速发展,为解决复杂的集装箱船舶配载问题开辟了崭新的思路。目前各种专家智能系统在诸如医疗诊断、气象预报、故障诊断等领域中得到广泛的应用,并起着巨大的作用。基于知识推理技术的集装箱船自动配载专家系统,为提高集装箱船舶配载的智能化水平,探索知识工程理论在集装箱运输管理问题上的应用已成可能。集装箱船舶配载涉及诸多的随机因素,满足配载有关衡准要求和其他要求的配载方案也有多个,在这些可行性方案中选取一个符合一定优化程度的最优方案是集装箱船舶配载设计所追求的目标。同时集装箱船配载的优化目标又涉及船舶强度、稳性、装载能力和吃水差等多个方面,是一个多目标的优化问题。为此,我们在分析集装箱船舶配载目标因素的基础上,利用线形规划(线性优化)寻求目标函数最优值的方法来解决这个问题。集装箱船配载方案的评估也是许多学术界专家一直努力解决的问题。船舶配载的好坏,直接关系到船舶营运过程中的安全性和经济性。建立一种船舶配载方案模糊评价方法,从而为船舶配载提供参考。该种评价方法的关键是建立船舶配载评价的标准集。衡量船舶配载方案好坏的指标较多,现取对安全性和经济性影响最大的初稳性高度、纵向最大弯矩和纵倾作为评价指标。船舶的初稳性高度,不是简单的越大越优或越小越优,因而不能直接地应用单一的公式进行计算,需要做特殊的处理。单从安全性考虑,初稳性高度越大越有利；但初稳性高度的增大会加剧摇摆,因而对应某种装载状况的最佳初稳性高度,应该是规范允许的范围内的一个值。该值的获取可以是专家经验或统计资料分析,也可以通过优化得出。对于纵倾,实验表明,略带尾倾对快速性有利,因而有一个最佳尾倾值,此问题的处理同初稳性高度相同。而对于纵向最大弯矩值则越小越优。在实践中,船舶装载状况很多,对每一种装载状况的评价标准也应有所不同,也就是说评价标准是同具体装载状况相联系的。

3.2现代物流管理对集装箱船舶配载系统的管理性要求

现代物流是指物质资料从供应者向需要者的物理性转移,是创造时间性、场所性价值的经济活动。它是以给顾客提供优质的服务为目标,以信息技术为支撑,以交通运输为主要手段,通过供应链的概念将物流各环节整合在一起,这种整合不仅使企业内部的物流过程作为一个系统进行统一考虑,而且对物流过程的优化涉及到社会供应的各个环节,这种优化最显著的特征是借助于计算机网络技术的应用。作为现代物流管理供应链一个节点的集装箱船上配载,在实现物流管理的战略目标方面应发挥其应有的作用,并且,这种作用已显得越来越重要和明显。在物流管理的战略目标的实现的角度看,集装箱船上配载系统区别于传统的集装箱船舶配载系统的特点可归纳为以下几个方面：

(1)提供最安全的保障。在整个物流过程中,集装箱船上配载具有管理时间长,海上运输条件特殊,特别是它兼备运输、储存、配送多项功能之特点。因此,作为集装箱货主,为了最大限度控制成本,获得最佳服务,他们对整个运送过程及方式感兴趣,他们希望物流方按照约定要求,全面、有效地控制货物送达的时间、数量和质量。而提供最安全的保障是这些服务中最基本要求。只有建立在安全的基础上,服务的质量、成本的降低、风险的规避、良好的信誉等等才有保证。正如前面已经论述,保证货物的质量是集装箱船上配载的基本原则,而这也正是现代物流对集装箱船上配载提出的要求。

(2)缩短物流管道。这意味着寻找减少周转时间和存货的办法,存货可以出现在供给链中的不同节点上,也包括在集装箱船上配载中,存货的作用是当供给链出现问题引起需求波动时,用作缓冲。这些存货增加了总供给链的长度,而零库存的原则要求在顾客与供应商之间的紧密配合,以减少对存货的依赖。在服务需求趋向小批量、多样化和多元化、个性化的情况下,零库存是物流服务货主需要发展专业化、个性化和柔性化的服务项目之一。

(3)增加物流管道的透明度。管道的透明度是指知道什么时候、什么地方、多少数量的货物以及在供应管道中的可以达到的目的地。传统上的集装箱船舶配载,这些信息对于货主是不清楚的,最多只是明白部分属于自己企业范围的信息,供给管道中的瓶颈与过多的存货不易发现。不良的管道透明度会导致不良的供给链控制。为达到完美的供给链控制,掌握管道的实时信息是必需的。现代物流着眼于运输流程的管理合理化和信息化,通过建立数据库、物流管理中心,使作业与服务变得公开和透明,有利于适应生产的节奏、产品销售的计划,构成服务质量的组成部分。

(4)物流系统化管理。当今,物流已被看成对主业具有很大影响作用。这种转变是由于经济的全球化趋势,导致供给链的延长,企业不得不把物流系统整合起来管理,以联接市场的供需双方,系统中某一部分的决策,会影响整个系统的运作。仓储现代化要求高度机械化、自动化、标准化,运输现代化要求建立综合运输体系。集装箱船上配载同样应该被置于整个物流系统中进行组织管理。通过供应链的概念建立起对企业供产销全过程的计划和控制,从整体上完成最优化的生产体系设计和运营,在利用现代信息技术的基础上,实现了货物流、资金流和信息流的有机统一,降低了社会生产总成本,使供应链各方最终达到皆赢的战略目的。通过以上分析,我们已经知道现代物流管理中的集装箱船舶配载系统区别于传统配载系统的特点和要求。我们可以得出结论,集装箱船舶配载系统为适应现代物流管理发展的需要,就必须充分利用计算机网络技术,全面规划供应链中的物流、信息流、资金流,通过应用GPS定位技术、EDI技术、POS数据读取系统等技术,构建统一的集装箱、货物、航线与商务等电子数据交换平台,建立与主要港口、代理、货主以及海关、银行、保险、商检等部门之间的横向联网系统,为货主提供方便快捷的信息服务,为推动物流业实现标准化和信息化。在物流的交易条件、技术装备、单证文件、法律环境和管理手段等方面推行统一的国际标准,对物流全过程进行适时的监控和跟踪管理。最终使得供应链成员能够及时有效地获取需求信息并及时响应,以满足运输企业、集装箱用户和相关部门的数据交换与信息整合的自动化处理需求,为充分发挥作为现代物流环节的作用打下基础。