彭 云，楊 斌，王文淵，宋向群

（1.大連理工大學(xué) 建設(shè)工程學(xué)部，遼寧 大連 116023；2.中交水運(yùn)規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100071）

集裝箱碼頭口岸集中查驗(yàn)區(qū)最優(yōu)規(guī)模確定方法研究

彭 云1，楊 斌2，王文淵1，宋向群1

（1.大連理工大學(xué) 建設(shè)工程學(xué)部，遼寧 大連 116023；2.中交水運(yùn)規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100071）

為得到集裝箱碼頭集中查驗(yàn)區(qū)最優(yōu)規(guī)模，本文建立了集中查驗(yàn)區(qū)總建設(shè)成本最小為目標(biāo)的優(yōu)化模型，并應(yīng)用 Arena仿真平臺對該優(yōu)化模型進(jìn)行求解。最后，以算例港區(qū)為例，應(yīng)用本文提出的方法，確定算例港區(qū)集中查驗(yàn)區(qū)最優(yōu)規(guī)模。

集中查驗(yàn)區(qū)；查驗(yàn)規(guī)模；口岸；集裝箱碼頭；Arena仿真

引 言

目前，我國口岸查驗(yàn)區(qū)的建設(shè)中，查驗(yàn)區(qū)用地和建設(shè)規(guī)模的確定多數(shù)為依據(jù)口岸建設(shè)單位的經(jīng)驗(yàn)取得[1]，而我國各口岸營運(yùn)的差異性較大，其經(jīng)驗(yàn)計(jì)算不一定能保證結(jié)果的科學(xué)性和適用性。此外，周躍等[2～3]提出借用JTS165-2013《海港總體設(shè)計(jì)規(guī)范》中計(jì)算集裝箱港區(qū)相關(guān)指標(biāo)的公式來測算查驗(yàn)區(qū)內(nèi)相關(guān)規(guī)模參數(shù)。由于集裝箱港區(qū)生產(chǎn)作業(yè)流程和查驗(yàn)區(qū)的運(yùn)營過程的差異性，運(yùn)用上述相關(guān)公式來計(jì)算查驗(yàn)區(qū)規(guī)模，其計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性和可用性有待商榷。

為此，本文從集裝箱港口和口岸查驗(yàn)的實(shí)際運(yùn)營情況出發(fā)，建立以集中查驗(yàn)區(qū)的總建設(shè)成本最小的優(yōu)化模型，并運(yùn)用系統(tǒng)仿真對所構(gòu)建的優(yōu)化模型進(jìn)行求解，最后通過算例對仿真得到的最優(yōu)解進(jìn)行分析和驗(yàn)證。

1 集中查驗(yàn)區(qū)模型的建立

1.1 問題描述

當(dāng)查驗(yàn)集裝箱到達(dá)集中查驗(yàn)區(qū)時，根據(jù)其布控屬性，可以將其歸納為3類。第一類為查驗(yàn)集裝箱僅被出入境檢驗(yàn)檢疫部門布控查驗(yàn)而海關(guān)并未對其布控，這類集裝箱只需完成出入境檢驗(yàn)檢疫的查驗(yàn)步驟即可進(jìn)出關(guān)；第二類為查驗(yàn)集裝箱只被海關(guān)布控抽中，而未被出入境檢驗(yàn)檢疫布控查驗(yàn)，這類集裝箱只需完成海關(guān)的通關(guān)查驗(yàn)流程即可進(jìn)出關(guān)；第三類為查驗(yàn)集裝箱既被出入境檢驗(yàn)檢疫布控抽中查驗(yàn)，又被海關(guān)布控查驗(yàn)，該類集裝箱的查驗(yàn)工作將由海關(guān)和檢驗(yàn)檢疫人員共同完成。當(dāng)上述第一類、第二類和第三類集裝箱到達(dá)集中查驗(yàn)區(qū)后將分別送至出入境檢驗(yàn)檢疫查驗(yàn)作業(yè)區(qū)、海關(guān)查驗(yàn)作業(yè)區(qū)和關(guān)檢聯(lián)合查驗(yàn)作業(yè)區(qū)完成查驗(yàn)過程。

為保證所構(gòu)建模型的合理性，本文做出如下假設(shè)：

1）對于到達(dá)集中查驗(yàn)區(qū)的集裝箱，假設(shè)其到達(dá)集中查驗(yàn)區(qū)進(jìn)口大門的集裝箱時間間隔服從均勻分布。

2）在模型中將45英呎集裝箱與40英呎集裝箱均換算為 20英呎集裝箱處理，其轉(zhuǎn)換系數(shù)分別為2.25和2.20。

1.2 集裝箱碼頭口岸集中查驗(yàn)區(qū)數(shù)學(xué)模型

本文將集裝箱碼頭集中查驗(yàn)區(qū)建設(shè)規(guī)模問題轉(zhuǎn)化成建設(shè)成本最小的優(yōu)化問題，為方便建模，引入下述符號：Z為集中查驗(yàn)區(qū)的總建設(shè)成本；k為各作業(yè)區(qū)查驗(yàn)平臺的總卡位數(shù)；g為X光機(jī)的布置數(shù)量；d為地磅稱重處布設(shè)數(shù)量；c為集中查驗(yàn)區(qū)總的查驗(yàn)場地面積；m為集中查驗(yàn)區(qū)設(shè)置的罰沒倉庫的總面積；y1為出入境檢驗(yàn)檢疫查驗(yàn)作業(yè)區(qū)完成查驗(yàn)的箱量；y2為海關(guān)查驗(yàn)作業(yè)區(qū)完成查驗(yàn)的箱量； y3為關(guān)檢聯(lián)合查驗(yàn)作業(yè)區(qū)完成查驗(yàn)的箱量；Y為集中查驗(yàn)區(qū)總查驗(yàn)箱量；為某作業(yè)區(qū)中的某步驟查驗(yàn)耗時，其中上標(biāo)i的取值為1、2、3分別代表出入境檢驗(yàn)檢疫查驗(yàn)作業(yè)區(qū)、海關(guān)查驗(yàn)作業(yè)區(qū)和關(guān)檢聯(lián)合查驗(yàn)作業(yè)區(qū)，而下標(biāo)j表示某查驗(yàn)步驟；t1～ t5為查驗(yàn)總耗時的上界；Ki表示各作業(yè)區(qū)可同時開箱查驗(yàn)的集裝箱數(shù)量；Ci表示各作業(yè)區(qū)場地的堆箱量所需場地面積；Mi表示各作業(yè)區(qū)罰沒倉庫堆存貨物所需的面積；di表示各作業(yè)區(qū)地磅稱重處的布置數(shù)量； i,j為變量。

集中查驗(yàn)區(qū)的總建設(shè)成本為目標(biāo)函數(shù)Z：

滿足約束條件：

其中，目標(biāo)函數(shù)（1）要求集中查驗(yàn)區(qū)的總建設(shè)成本最?。唬?）式表示出入境檢驗(yàn)檢疫查驗(yàn)作業(yè)區(qū)、海關(guān)查驗(yàn)作業(yè)區(qū)和關(guān)檢聯(lián)合查驗(yàn)作業(yè)區(qū)完成查驗(yàn)的箱量要等于集中查驗(yàn)區(qū)所在港區(qū)的外貿(mào)查驗(yàn)總箱量；（3）～（5）式分別表示不需熏蒸處理的開箱查驗(yàn)集裝箱在出入境檢驗(yàn)檢疫查驗(yàn)作業(yè)區(qū)、海關(guān)查驗(yàn)作業(yè)區(qū)和關(guān)檢聯(lián)合查驗(yàn)作業(yè)區(qū)的總查驗(yàn)耗時需小于指定值；（6）～（7）式分別表示需熏蒸處理的開箱查驗(yàn)集裝箱在出入境檢驗(yàn)檢疫查驗(yàn)作業(yè)區(qū)和關(guān)檢聯(lián)合查驗(yàn)作業(yè)區(qū)的總查驗(yàn)耗時需小于指定值；（8）式表示各作業(yè)區(qū)同時開箱查驗(yàn)的箱量不能超過該作業(yè)區(qū)查驗(yàn)平臺的卡位數(shù)；（9）式表示各作業(yè)區(qū)場地面積需滿足查驗(yàn)作業(yè)的堆箱數(shù)量要求；（10）式表示各作業(yè)區(qū)罰沒倉庫面積需滿足罰沒貨物的堆存面積的要求；（11）式表示占用地磅的數(shù)量要小于系統(tǒng)地磅設(shè)置的總數(shù)。

1.3 仿真求解

根據(jù)上述構(gòu)建的集裝箱碼頭口岸集中查驗(yàn)區(qū)數(shù)學(xué)模型，參照集裝箱碼頭集中查驗(yàn)的基本流程，基于Rockwell Arena軟件，建立集裝箱碼頭口岸集中查驗(yàn)區(qū)仿真模型（Simulation of Concentrate Inspection Area in Container Terminal，簡稱SCIACT模型），對數(shù)學(xué)模型進(jìn)行仿真求解。本文將SCIACT模型的建模分為6個部分，其組成構(gòu)架如圖1所示。

圖1 SCIACT模型組成構(gòu)架

通過 Arena仿真軟件基本過程面板中的Resource模塊，實(shí)現(xiàn)資源數(shù)量的初始設(shè)定，以滿足（8）～（11）式中的邊界條件的要求；通過SCIACT模型第一部分中的create模塊中對到達(dá)集中查驗(yàn)區(qū)的查驗(yàn)集裝箱的設(shè)定來滿足（11）式中的邊界條件的要求；（3）～（7）式中的邊界條件，主要通過SCIACT模型第六部分的邏輯控制模塊來實(shí)現(xiàn)，其具體建模形式如圖2所示。

圖2 SCIACT模型整體邏輯控制子模塊

2 算例與分析

算例港區(qū)位于某天然海灣內(nèi)，外貿(mào)集裝箱吞吐量為146萬TEU。該港區(qū)外貿(mào)進(jìn)口重箱占外貿(mào)進(jìn)口箱量的53 %，海關(guān)和出入境檢驗(yàn)檢疫局對進(jìn)口重箱的布控查驗(yàn)比例分別為12 %和20 %，對進(jìn)口空箱布控查驗(yàn)的比例分別為6 %和10 %；外貿(mào)出口重箱占外貿(mào)出口箱量的59 %，海關(guān)和出入境檢驗(yàn)檢疫局對出口重箱的布控查驗(yàn)比例分別為7 %和1 %，但對出口空箱不進(jìn)行布控查驗(yàn)；關(guān)檢聯(lián)合查驗(yàn)的比例為20 %。以不需熏蒸處理的查驗(yàn)集裝箱平均通關(guān)查驗(yàn)歷時（以進(jìn)入集中查驗(yàn)區(qū)口門開始計(jì)時，完成查驗(yàn)后至離開查驗(yàn)區(qū)大門為止，下同）為16 h，需熏蒸作業(yè)處理的查驗(yàn)集裝箱平均通關(guān)查驗(yàn)歷時為76 h作為本模型的通關(guān)查驗(yàn)歷時邊界條件代入至式（3）～（7），得到算例港區(qū)口岸集中查驗(yàn)區(qū)的通關(guān)數(shù)學(xué)模型。

通過所構(gòu)建的SCIACT模型對其進(jìn)行仿真求解（仿真歷時取1年，仿真次數(shù)為20次），得到算例港區(qū)口岸集中查驗(yàn)區(qū)規(guī)模的一組可行解：地磅的規(guī)劃布置數(shù)量為2，X光機(jī)的規(guī)劃布置數(shù)量為1，出入境檢驗(yàn)檢疫落地查驗(yàn)場地可同時查驗(yàn)箱量為 8（可同時查驗(yàn)重箱數(shù)為7個、空箱數(shù)為1個），海關(guān)功能區(qū)查驗(yàn)平臺的卡位數(shù)為 8，關(guān)檢聯(lián)合查驗(yàn)功能區(qū)查驗(yàn)平臺卡位數(shù)為 4，此時需開箱查驗(yàn)但不必進(jìn)行熏蒸化驗(yàn)的集裝箱在檢驗(yàn)檢疫作業(yè)區(qū)、海關(guān)作業(yè)區(qū)和關(guān)檢聯(lián)合查驗(yàn)作業(yè)區(qū)的平均通關(guān)查驗(yàn)歷時分別為15.45 h、15.18 h和11.78 h，需熏蒸化驗(yàn)的集裝箱在檢驗(yàn)檢疫作業(yè)區(qū)和關(guān)檢聯(lián)合查驗(yàn)作業(yè)區(qū)的平均通關(guān)查驗(yàn)歷時為72.68 h和75.63 h，上述結(jié)果均滿足邊界條件的要求。

運(yùn)用SCIACT模型仿真求解得到算例港區(qū)口岸集中查驗(yàn)區(qū)的相關(guān)建設(shè)指標(biāo)，具體如表1所示。

表1 實(shí)例港區(qū)集中查驗(yàn)區(qū)相關(guān)建設(shè)指標(biāo)

3 結(jié) 論

本文通過集裝箱碼頭口岸集中查驗(yàn)區(qū)的運(yùn)營特點(diǎn)，構(gòu)建了以集中查驗(yàn)區(qū)的總建設(shè)成本最小的優(yōu)化模型，并運(yùn)用Arena仿真求解得到查驗(yàn)區(qū)的最優(yōu)建設(shè)規(guī)模。該方法是當(dāng)前領(lǐng)域的創(chuàng)新嘗試，為確定查驗(yàn)區(qū)的規(guī)模提供了新的思路。

[1]國家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會,國家計(jì)劃委員會,財(cái)政部.關(guān)于開放口岸檢查檢驗(yàn)配套設(shè)施建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)及經(jīng)費(fèi)來源問題的通知(國經(jīng)貿(mào)[1993]520號)[S].北京:國家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會,1993.

[2]周躍.保稅港區(qū)集中查驗(yàn)區(qū)主要監(jiān)管設(shè)施建設(shè)方案[J].水運(yùn)工程,2010,(11):63-65.

[3]肖玉芳.集中查驗(yàn)在集裝箱港區(qū)的應(yīng)用研究[D].天津:天津大學(xué),2010.

Study on Determination of Optimal Scale of Concentrated Inspection Area in Container Terminal

Peng Yun1,Yang Bin2,Wang Wenyuan1,Song Xiangqun1
(1.Faculty of Infrastructure Engineering,Dalian University of Technology,Dalian Liaoning 116023,China; 2.CCCC Water Transportation Consultants Co.,Ltd.,Beijing 100071,China)

An optimum model minimizing the cost of centralized inspection area has been established and used based on Arena simulation platform in order to get the optimal scale of the concentrated inspection area in a container terminal.Finally,the above method applied in a port case study to determine the optimal scale of the concentrated inspection area.

concentrated inspection area; inspection scale; port; container terminals; Arena simulation

U651+.5

：A

：1004-9592（2016）06-0012-03

10.16403/j.cnki.ggjs20160603

2016-04-22

國家自然科學(xué)基金（51309049）

彭云（1988-），女，博士研究生，主要從事港口規(guī)劃方面的工作。