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

周 勇，王文淵，宋向群，楊 斌

(1.大連理工大學 建設(shè)工程學部，遼寧 大連 116023；2.中交水運規(guī)劃設(shè)計院有限公司，北京 100007)

集裝箱港區(qū)口岸查驗設(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 建設(shè)工程學部，遼寧 大連 116023；2.中交水運規(guī)劃設(shè)計院有限公司，北京 100007)

口岸查驗系統(tǒng)是外貿(mào)集裝箱港區(qū)不可或缺的重要組成部分。在查驗系統(tǒng)建設(shè)中，查驗設(shè)施規(guī)模主要依據(jù)口岸建設(shè)單位的經(jīng)驗確定。隨著集裝箱外貿(mào)吞吐量的不斷增加，且各口岸查驗流程及參數(shù)存在的差異性，根據(jù)經(jīng)驗估算查驗設(shè)施的配置規(guī)模無法保證科學性和適用性。運用系統(tǒng)仿真技術(shù)，仿真模擬集裝箱港區(qū)查驗流程，以確定適應(yīng)港區(qū)規(guī)模的口岸查驗設(shè)施的最優(yōu)配置規(guī)模。研究成果能夠為外貿(mào)集裝箱港區(qū)的規(guī)劃與設(shè)計提供決策參考，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)管理部門在對外貿(mào)易迅速增長的情況下加強對集裝箱的監(jiān)控，準確快速地對集裝箱進行有效監(jiān)管[1]。因而，科學合理地設(shè)置口岸查驗系統(tǒng)顯得愈加重要。

當前，我國口岸建設(shè)中查驗設(shè)施規(guī)模相關(guān)參數(shù)的確定多靠口岸管理與運營經(jīng)驗估算取值[2]。但對不同的集裝箱港區(qū)，外貿(mào)箱比例、中轉(zhuǎn)箱比例、空重箱比例、集裝箱查驗率等均存在較大差異，僅靠經(jīng)驗估算，無法準確獲得適宜的查驗設(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)計規(guī)范》中集裝箱港區(qū)平面參數(shù)的計算公式來測算查驗區(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區(qū)內(nèi)查驗流程之間的差異，照搬上述公式用于測算查驗設(shè)施配置規(guī)模的方法的科學性值得商榷。事實上，考慮查驗操作的集裝箱港區(qū)運營系統(tǒng)是一個復(fù)雜隨機的多級排隊服務(wù)系統(tǒng)，而計算機仿真技術(shù)通常是處理這類系統(tǒng)的有效手段并已在學術(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)計有效的運營策略來更好地管理查驗區(qū)的集裝箱流，同時研究查驗操作對集裝箱港區(qū)正常運營活動帶來的影響。G. A. HARRIS等[7]提出仿真模型用于確定不同集裝箱查驗規(guī)則對海港集裝箱碼頭運營的影響。G. A. HARRIS等[8]使用系統(tǒng)仿真手段用于確定集裝箱港區(qū)查驗資源的最優(yōu)配置以最小化查驗操作對港區(qū)作業(yè)的影響。N. BAKSHI等[9]仿真研究了當前國際上較多應(yīng)用的兩種查驗策略對集裝箱港區(qū)運營的影響。然而，上述研究均是針對國外集裝箱碼頭特定查驗?zāi)Ｊ介_展的，未見使用仿真手段確定我國集裝箱港區(qū)集中查驗系統(tǒng)設(shè)施規(guī)模的研究。

1 集裝箱港區(qū)集中查驗系統(tǒng)仿真模型

1.1 集裝箱港區(qū)集中查驗系統(tǒng)

集中查驗是指基于我國當前集裝箱查驗?zāi)Ｊ剑行酆虾ｊP(guān)、出入境檢驗檢疫機構(gòu)和港口運營方，搭建與我國國情相適應(yīng)的“關(guān)、檢、港”三方合作平臺，實現(xiàn)海關(guān)與出入境檢驗檢疫機構(gòu)在集裝箱港區(qū)內(nèi)統(tǒng)一集中駐點辦公，實時共享查驗設(shè)施及放行信息，避免重復(fù)查驗及收費。在這種查驗?zāi)Ｊ较?，企業(yè)僅需進行一次申報數(shù)據(jù)錄入便能完成報關(guān)、報檢手續(xù)，而當海關(guān)與檢驗檢疫機構(gòu)要求查驗同一批次的外貿(mào)集裝箱時，監(jiān)管人員共同對該批次集裝箱進行相關(guān)查驗操作，并實時共享查驗結(jié)果。

集裝箱港區(qū)集中查驗系統(tǒng)主要涉及如下查驗設(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，通過比對稱量結(jié)果與報關(guān)數(shù)據(jù)，判斷是否需要執(zhí)行進一步的查驗操作。海關(guān)作業(yè)區(qū)和關(guān)檢聯(lián)合查驗作業(yè)區(qū)運營時共用地磅設(shè)施。

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

3)查驗平臺。海關(guān)作業(yè)區(qū)查驗平臺為海關(guān)執(zhí)行查驗操作的場地，主要實現(xiàn)對查驗箱的人工開箱作業(yè)。關(guān)檢聯(lián)合查驗作業(yè)區(qū)查驗平臺為海關(guān)和檢驗檢疫共同執(zhí)行查驗的工作場地，包含人工開箱平臺和檢驗檢疫衛(wèi)生除害場地等。

4)檢驗檢疫落地查驗場地。檢驗檢疫作業(yè)區(qū)落地查驗場地為出入境檢驗檢疫機構(gòu)對查驗箱進行人工開箱查驗的作業(yè)場所。

1.2 基本假設(shè)

考慮建模作業(yè)的可控性，對仿真模型做如下假設(shè)：

室內(nèi)溫度現(xiàn)場檢測在外窗處于關(guān)閉狀態(tài)，采暖空調(diào)系統(tǒng)正常運行，建筑物室內(nèi)環(huán)境達到熱穩(wěn)定后進行。采用溫濕度巡檢儀自動進行連續(xù)檢測。數(shù)據(jù)記錄時間間隔為30min，測試的總時間為6h。溫濕度測點設(shè)于室內(nèi)活動區(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。每個房間的溫濕度測點數(shù)量應(yīng)符合標準要求。

1)對于要求查驗的集裝箱，假設(shè)其到達集中查驗區(qū)進口大門的時間間隔服從負指數(shù)分布。

2)僅考慮進口重箱、進口空箱、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標準箱，換算系數(shù)分別為2.25和2.0。

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

1.3 仿真模型構(gòu)建

集裝箱港區(qū)集中查驗系統(tǒng)是一個隨機動態(tài)的多級復(fù)雜排隊服務(wù)系統(tǒng)。參照我國當前集裝箱查驗通關(guān)模式，分析各類型外貿(mào)集裝箱在港區(qū)內(nèi)的集中查驗流程，建立集裝箱港區(qū)集中查驗系統(tǒng)仿真模型(Container Terminal Centralized Inspection System Simulation Model，簡稱CTCISSM)。

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

圖1 集裝箱查驗流程Fig. 1 Flow chart of container inspection

針對上述集裝箱港區(qū)口岸集中查驗的內(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部分查驗箱到達集中查驗區(qū)子模型中，集裝箱以設(shè)定的到達時間間隔運至集中查驗區(qū)進口大門處，并根據(jù)查驗箱特征識別，確定是僅由檢驗檢疫或海關(guān)進行查驗，還是關(guān)檢聯(lián)合執(zhí)行查驗作業(yè)，并進入相應(yīng)的子模型中；第2～5部分子模型對應(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，涉及到在堆場和待車區(qū)判斷是否需要將集裝箱運送到查驗平臺或落地查驗場地進行人工開箱的邏輯過程，第1行為檢驗檢疫查驗作業(yè)的邏輯控制模塊組合，第2行為關(guān)檢聯(lián)合查驗與海關(guān)查驗作業(yè)共用流程子模型中等待X光機查驗及機檢后的待車區(qū)集裝箱運送的邏輯控制模塊組合，第3行為海關(guān)查驗作業(yè)的邏輯控制模塊組合，第4行為關(guān)檢聯(lián)合查驗作業(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)用實例

將構(gòu)建的集裝箱港區(qū)集中查驗系統(tǒng)仿真模型，應(yīng)用于實例港區(qū)的查驗設(shè)施規(guī)劃中。實例港區(qū)位于某天然海灣內(nèi)，其外貿(mào)集裝箱吞吐量達146×104TEU。外貿(mào)進口箱中，重箱與空箱占比為53%和47%，海關(guān)和檢驗檢疫對進口重箱的布控比例分別為12%和20%，對進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)和檢驗檢疫對出口重箱的布控比例分別為7%和1%，但對出口空箱不進行布控查驗；關(guān)檢聯(lián)合查驗的比例為20%。港區(qū)運營方及口岸相關(guān)管理部門關(guān)心查驗設(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光機數(shù)量。

以地磅和X光機各2臺為基礎(chǔ)參數(shù)進行仿真，仿真歷時1 a，重復(fù)仿真運行次數(shù)為20次，得到各類需開箱查驗的集裝箱通關(guān)查驗歷時，然后分別改變地磅和X光機數(shù)量，分析查驗歷時變化情況，仿真結(jié)果如圖3，圖4。

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

圖4 X光機數(shù)量變化對平均查驗歷時的影響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臺地磅，地磅配置數(shù)量為3時可有效縮短各類查驗集裝箱的查驗歷時，當?shù)匕鯏?shù)大于3時，再增加其配置數(shù)量對集裝箱的查驗歷時影響不大；X光機配置的數(shù)量對查驗箱的平均通關(guān)歷時影響幅度較小。因此，建議該實例港區(qū)設(shè)置3處地磅稱重處及1臺X光機。

3 結(jié) 語

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

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(責任編輯：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

國家自然科學基金項目(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