周 勇，王文淵，宋向群，楊 斌

(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 100007)

集裝箱港區(qū)口岸查驗(yàn)設(shè)施最優(yōu)規(guī)模仿真研究*

周 勇1，王文淵1，宋向群1，楊 斌2

(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 100007)

口岸查驗(yàn)系統(tǒng)是外貿(mào)集裝箱港區(qū)不可或缺的重要組成部分。在查驗(yàn)系統(tǒng)建設(shè)中，查驗(yàn)設(shè)施規(guī)模主要依據(jù)口岸建設(shè)單位的經(jīng)驗(yàn)確定。隨著集裝箱外貿(mào)吞吐量的不斷增加，且各口岸查驗(yàn)流程及參數(shù)存在的差異性，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)估算查驗(yàn)設(shè)施的配置規(guī)模無法保證科學(xué)性和適用性。運(yùn)用系統(tǒng)仿真技術(shù)，仿真模擬集裝箱港區(qū)查驗(yàn)流程，以確定適應(yīng)港區(qū)規(guī)模的口岸查驗(yàn)設(shè)施的最優(yōu)配置規(guī)模。研究成果能夠?yàn)橥赓Q(mào)集裝箱港區(qū)的規(guī)劃與設(shè)計(jì)提供決策參考，指導(dǎo)口岸的開發(fā)與建設(shè)。

集裝箱港區(qū)；口岸查驗(yàn)設(shè)施；最優(yōu)配置規(guī)模；系統(tǒng)仿真

0 引 言

隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化的不斷深入及國際貿(mào)易聯(lián)系的日益密切，我國對(duì)外貿(mào)易增長迅猛，沿海開放口岸數(shù)量遞增。為加快港口發(fā)展，完善服務(wù)管理功能，要求口岸相關(guān)管理部門在對(duì)外貿(mào)易迅速增長的情況下加強(qiáng)對(duì)集裝箱的監(jiān)控，準(zhǔn)確快速地對(duì)集裝箱進(jìn)行有效監(jiān)管[1]。因而，科學(xué)合理地設(shè)置口岸查驗(yàn)系統(tǒng)顯得愈加重要。

當(dāng)前，我國口岸建設(shè)中查驗(yàn)設(shè)施規(guī)模相關(guān)參數(shù)的確定多靠口岸管理與運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)估算取值[2]。但對(duì)不同的集裝箱港區(qū)，外貿(mào)箱比例、中轉(zhuǎn)箱比例、空重箱比例、集裝箱查驗(yàn)率等均存在較大差異，僅靠經(jīng)驗(yàn)估算，無法準(zhǔn)確獲得適宜的查驗(yàn)設(shè)施規(guī)模。周躍[3],肖玉芳[4]提出借用JTJ 211—1999《海港總平面設(shè)計(jì)規(guī)范》中集裝箱港區(qū)平面參數(shù)的計(jì)算公式來測(cè)算查驗(yàn)區(qū)規(guī)模的相關(guān)參數(shù)。但鑒于港區(qū)作業(yè)流程和集裝箱在查驗(yàn)區(qū)內(nèi)查驗(yàn)流程之間的差異，照搬上述公式用于測(cè)算查驗(yàn)設(shè)施配置規(guī)模的方法的科學(xué)性值得商榷。事實(shí)上，考慮查驗(yàn)操作的集裝箱港區(qū)運(yùn)營系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜隨機(jī)的多級(jí)排隊(duì)服務(wù)系統(tǒng)，而計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)通常是處理這類系統(tǒng)的有效手段并已在學(xué)術(shù)界中得到較為廣泛的應(yīng)用[5]。F. LONGO[6]使用仿真建模方法用于設(shè)計(jì)有效的運(yùn)營策略來更好地管理查驗(yàn)區(qū)的集裝箱流，同時(shí)研究查驗(yàn)操作對(duì)集裝箱港區(qū)正常運(yùn)營活動(dòng)帶來的影響。G. A. HARRIS等[7]提出仿真模型用于確定不同集裝箱查驗(yàn)規(guī)則對(duì)海港集裝箱碼頭運(yùn)營的影響。G. A. HARRIS等[8]使用系統(tǒng)仿真手段用于確定集裝箱港區(qū)查驗(yàn)資源的最優(yōu)配置以最小化查驗(yàn)操作對(duì)港區(qū)作業(yè)的影響。N. BAKSHI等[9]仿真研究了當(dāng)前國際上較多應(yīng)用的兩種查驗(yàn)策略對(duì)集裝箱港區(qū)運(yùn)營的影響。然而，上述研究均是針對(duì)國外集裝箱碼頭特定查驗(yàn)?zāi)Ｊ介_展的，未見使用仿真手段確定我國集裝箱港區(qū)集中查驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)施規(guī)模的研究。

1 集裝箱港區(qū)集中查驗(yàn)系統(tǒng)仿真模型

1.1 集裝箱港區(qū)集中查驗(yàn)系統(tǒng)

集中查驗(yàn)是指基于我國當(dāng)前集裝箱查驗(yàn)?zāi)Ｊ剑行酆虾ｊP(guān)、出入境檢驗(yàn)檢疫機(jī)構(gòu)和港口運(yùn)營方，搭建與我國國情相適應(yīng)的“關(guān)、檢、港”三方合作平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)海關(guān)與出入境檢驗(yàn)檢疫機(jī)構(gòu)在集裝箱港區(qū)內(nèi)統(tǒng)一集中駐點(diǎn)辦公，實(shí)時(shí)共享查驗(yàn)設(shè)施及放行信息，避免重復(fù)查驗(yàn)及收費(fèi)。在這種查驗(yàn)?zāi)Ｊ较?，企業(yè)僅需進(jìn)行一次申報(bào)數(shù)據(jù)錄入便能完成報(bào)關(guān)、報(bào)檢手續(xù)，而當(dāng)海關(guān)與檢驗(yàn)檢疫機(jī)構(gòu)要求查驗(yàn)同一批次的外貿(mào)集裝箱時(shí)，監(jiān)管人員共同對(duì)該批次集裝箱進(jìn)行相關(guān)查驗(yàn)操作，并實(shí)時(shí)共享查驗(yàn)結(jié)果。

集裝箱港區(qū)集中查驗(yàn)系統(tǒng)主要涉及如下查驗(yàn)設(shè)施：

1)地磅。地磅為設(shè)在地上的大磅秤，用于稱量裝載集裝箱的卡車的重量，通過比對(duì)稱量結(jié)果與報(bào)關(guān)數(shù)據(jù)，判斷是否需要執(zhí)行進(jìn)一步的查驗(yàn)操作。海關(guān)作業(yè)區(qū)和關(guān)檢聯(lián)合查驗(yàn)作業(yè)區(qū)運(yùn)營時(shí)共用地磅設(shè)施。

2)X光機(jī)。作為一種典型的非侵入式查驗(yàn)設(shè)備，X光機(jī)依靠高能X射線攝像和靜止輻射探測(cè)技術(shù)在不開箱的情況下掃描高風(fēng)險(xiǎn)集裝箱。監(jiān)管人員經(jīng)圖像比對(duì)，判斷查驗(yàn)箱內(nèi)的貨物情況。

3)查驗(yàn)平臺(tái)。海關(guān)作業(yè)區(qū)查驗(yàn)平臺(tái)為海關(guān)執(zhí)行查驗(yàn)操作的場(chǎng)地，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)查驗(yàn)箱的人工開箱作業(yè)。關(guān)檢聯(lián)合查驗(yàn)作業(yè)區(qū)查驗(yàn)平臺(tái)為海關(guān)和檢驗(yàn)檢疫共同執(zhí)行查驗(yàn)的工作場(chǎng)地，包含人工開箱平臺(tái)和檢驗(yàn)檢疫衛(wèi)生除害場(chǎng)地等。

4)檢驗(yàn)檢疫落地查驗(yàn)場(chǎng)地。檢驗(yàn)檢疫作業(yè)區(qū)落地查驗(yàn)場(chǎng)地為出入境檢驗(yàn)檢疫機(jī)構(gòu)對(duì)查驗(yàn)箱進(jìn)行人工開箱查驗(yàn)的作業(yè)場(chǎng)所。

1.2 基本假設(shè)

考慮建模作業(yè)的可控性，對(duì)仿真模型做如下假設(shè)：

室內(nèi)溫度現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)在外窗處于關(guān)閉狀態(tài)，采暖空調(diào)系統(tǒng)正常運(yùn)行，建筑物室內(nèi)環(huán)境達(dá)到熱穩(wěn)定后進(jìn)行。采用溫濕度巡檢儀自動(dòng)進(jìn)行連續(xù)檢測(cè)。數(shù)據(jù)記錄時(shí)間間隔為30min，測(cè)試的總時(shí)間為6h。溫濕度測(cè)點(diǎn)設(shè)于室內(nèi)活動(dòng)區(qū)域，且距地面0.7～1.8m范圍內(nèi)有代表性的位置，溫度傳感器不能受到室內(nèi)熱源或太陽輻射的直接影響。每個(gè)房間的溫濕度測(cè)點(diǎn)數(shù)量應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

1)對(duì)于要求查驗(yàn)的集裝箱，假設(shè)其到達(dá)集中查驗(yàn)區(qū)進(jìn)口大門的時(shí)間間隔服從負(fù)指數(shù)分布。

2)僅考慮進(jìn)口重箱、進(jìn)口空箱、出口重箱和出口空箱4類箱型；將45和40 ft的集裝箱均折算成20 ft標(biāo)準(zhǔn)箱，換算系數(shù)分別為2.25和2.0。

3)人工查驗(yàn)開箱階段，不考慮監(jiān)管人員及裝卸設(shè)備配置數(shù)量對(duì)查驗(yàn)活動(dòng)的影響。

1.3 仿真模型構(gòu)建

集裝箱港區(qū)集中查驗(yàn)系統(tǒng)是一個(gè)隨機(jī)動(dòng)態(tài)的多級(jí)復(fù)雜排隊(duì)服務(wù)系統(tǒng)。參照我國當(dāng)前集裝箱查驗(yàn)通關(guān)模式，分析各類型外貿(mào)集裝箱在港區(qū)內(nèi)的集中查驗(yàn)流程，建立集裝箱港區(qū)集中查驗(yàn)系統(tǒng)仿真模型(Container Terminal Centralized Inspection System Simulation Model，簡稱CTCISSM)。

因海關(guān)與檢驗(yàn)檢疫機(jī)構(gòu)的查驗(yàn)布控存在一定差異，可將查驗(yàn)箱分為3類：第1類為查驗(yàn)箱僅被檢驗(yàn)檢疫機(jī)構(gòu)布控抽中要求查驗(yàn)，而海關(guān)未對(duì)其進(jìn)行布控，該類外貿(mào)集裝箱被送往檢驗(yàn)檢疫查驗(yàn)作業(yè)區(qū)完成查驗(yàn)操作后即可實(shí)現(xiàn)通關(guān)；第2類為查驗(yàn)箱僅被海關(guān)布控抽中要求查驗(yàn)，而檢驗(yàn)檢疫機(jī)構(gòu)未對(duì)其進(jìn)行布控，該類外貿(mào)集裝箱被送往海關(guān)查驗(yàn)作業(yè)區(qū)完成查驗(yàn)操作后即能夠?qū)崿F(xiàn)通關(guān)；第3類為查驗(yàn)箱同時(shí)被檢驗(yàn)檢疫機(jī)構(gòu)和海關(guān)布控抽中要求查驗(yàn)，該類外貿(mào)集裝箱到達(dá)集中查驗(yàn)區(qū)后將被運(yùn)至關(guān)檢聯(lián)合查驗(yàn)作業(yè)區(qū)執(zhí)行查驗(yàn)作業(yè)。集裝箱查驗(yàn)流程如圖1。

圖1 集裝箱查驗(yàn)流程Fig. 1 Flow chart of container inspection

針對(duì)上述集裝箱港區(qū)口岸集中查驗(yàn)的內(nèi)容和流程，筆者將CTCISSM的建模過程分成6部分，如圖2。其中，第1部分查驗(yàn)箱到達(dá)集中查驗(yàn)區(qū)子模型中，集裝箱以設(shè)定的到達(dá)時(shí)間間隔運(yùn)至集中查驗(yàn)區(qū)進(jìn)口大門處，并根據(jù)查驗(yàn)箱特征識(shí)別，確定是僅由檢驗(yàn)檢疫或海關(guān)進(jìn)行查驗(yàn)，還是關(guān)檢聯(lián)合執(zhí)行查驗(yàn)作業(yè)，并進(jìn)入相應(yīng)的子模型中；第2～5部分子模型對(duì)應(yīng)于圖1中的建模邏輯，不再贅述；第6部分仿真模型邏輯控制子模型中，涉及到在堆場(chǎng)和待車區(qū)判斷是否需要將集裝箱運(yùn)送到查驗(yàn)平臺(tái)或落地查驗(yàn)場(chǎng)地進(jìn)行人工開箱的邏輯過程，第1行為檢驗(yàn)檢疫查驗(yàn)作業(yè)的邏輯控制模塊組合，第2行為關(guān)檢聯(lián)合查驗(yàn)與海關(guān)查驗(yàn)作業(yè)共用流程子模型中等待X光機(jī)查驗(yàn)及機(jī)檢后的待車區(qū)集裝箱運(yùn)送的邏輯控制模塊組合，第3行為海關(guān)查驗(yàn)作業(yè)的邏輯控制模塊組合，第4行為關(guān)檢聯(lián)合查驗(yàn)作業(yè)的邏輯控制模塊組合。

圖2 CTCISSM子模型Fig. 2 Sub-models of CTCISSM

2 應(yīng)用實(shí)例

將構(gòu)建的集裝箱港區(qū)集中查驗(yàn)系統(tǒng)仿真模型，應(yīng)用于實(shí)例港區(qū)的查驗(yàn)設(shè)施規(guī)劃中。實(shí)例港區(qū)位于某天然海灣內(nèi)，其外貿(mào)集裝箱吞吐量達(dá)146×104TEU。外貿(mào)進(jìn)口箱中，重箱與空箱占比為53%和47%，海關(guān)和檢驗(yàn)檢疫對(duì)進(jìn)口重箱的布控比例分別為12%和20%，對(duì)進(jìn)口空箱的布控比例分別為6%和10%；外貿(mào)出口箱中，重箱與空箱占比為59%和41%，海關(guān)和檢驗(yàn)檢疫對(duì)出口重箱的布控比例分別為7%和1%，但對(duì)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%。港區(qū)運(yùn)營方及口岸相關(guān)管理部門關(guān)心查驗(yàn)設(shè)施規(guī)模配置情況，要求仿真研究以確定適宜的地磅數(shù)量、X光機(jī)數(shù)量。

以地磅和X光機(jī)各2臺(tái)為基礎(chǔ)參數(shù)進(jìn)行仿真，仿真歷時(shí)1 a，重復(fù)仿真運(yùn)行次數(shù)為20次，得到各類需開箱查驗(yàn)的集裝箱通關(guān)查驗(yàn)歷時(shí)，然后分別改變地磅和X光機(jī)數(shù)量，分析查驗(yàn)歷時(shí)變化情況，仿真結(jié)果如圖3，圖4。

圖3 地磅數(shù)量變化對(duì)平均查驗(yàn)歷時(shí)的影響Fig. 3 Impact of quantitative variation of wagon balances on the average inspection duration

圖4 X光機(jī)數(shù)量變化對(duì)平均查驗(yàn)歷時(shí)的影響Fig. 4 Impact of quantitative variation of X ray scanners on the average inspection duration

由圖3，圖4可以看出，較配置2臺(tái)地磅，地磅配置數(shù)量為3時(shí)可有效縮短各類查驗(yàn)集裝箱的查驗(yàn)歷時(shí)，當(dāng)?shù)匕鯏?shù)大于3時(shí)，再增加其配置數(shù)量對(duì)集裝箱的查驗(yàn)歷時(shí)影響不大；X光機(jī)配置的數(shù)量對(duì)查驗(yàn)箱的平均通關(guān)歷時(shí)影響幅度較小。因此，建議該實(shí)例港區(qū)設(shè)置3處地磅稱重處及1臺(tái)X光機(jī)。

3 結(jié) 語

由于集裝箱港區(qū)運(yùn)營和口岸查驗(yàn)的復(fù)雜性和多樣性，鮮有集裝箱口岸集中查驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)施規(guī)模確定方面的研究。筆者提出應(yīng)用系統(tǒng)仿真的方法對(duì)集裝箱港區(qū)口岸集中查驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)施規(guī)模進(jìn)行研究，并以實(shí)例港區(qū)為例，確定集中查驗(yàn)系統(tǒng)地磅稱重處和X光機(jī)的數(shù)量，其它查驗(yàn)設(shè)施規(guī)模的確定方法亦可參考此例進(jìn)行。現(xiàn)階段研究僅以查驗(yàn)歷時(shí)作為評(píng)價(jià)查驗(yàn)設(shè)施最優(yōu)規(guī)模的指標(biāo)，具有一定局限性，在未來研究中，將綜合考慮經(jīng)濟(jì)、空間約束等因素。

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(責(zé)任編輯：譚緒凱)

Simulation Research on the Optimal Scale of Port Inspection Facilities at Container Terminal

ZHOU Yong1，WANG Wenyuan1，SONG Xiangqun1，YANG Bin2

(1.Faculty of Infrastructure Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116023, Liaoning, P. R. China; 2.CCCC Water Transportation Planning and Design Institute Co., Ltd., Beijing 100007, P. R. China)

Port inspection system is an essential and important component of foreign trade container terminal. The scale of inspection facilities is mainly determined by the experiences of port construction unit during the construction of inspection system. With the increase of foreign trade container throughput and the diversity occurred in the inspection process and parameters of ports, estimating the scale of inspection facilities empirically cannot guarantee the science and adaptability. The inspection process at container terminal was emulated by using simulation technique, to determine the optimal scale of port inspection facilities accommodating the scale of container terminal. The research results can provide decision-making reference for the planning and design of foreign trade container terminal and it will be of great importance in the development and construction of the port.

container terminal; port inspection facility; optimal scale; system simulation

10.3969/j.issn.1674-0696.2017.04.14

2015-12-15；

2016-10-23

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51279026, 51309049)

周 勇(1986—)，男，江蘇蘇州人，博士，主要從事港口規(guī)劃及港口物流方面的研究。E-mail：yongzhou2021@foxmail.com。

U651+.5

A

1674-0696(2017)04-081-04