基于BPR思想的集装箱码头集卡作业系统模拟及优化分析
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摘要
随着我国经济体制改革和对外开放政策的实施，我国与世界各国贸易迅速发展，港口集装箱吞吐量保持了高速度的增长，特别是在我国加入WTO后，为我国集装箱运输业提供了良好的发展机遇，各大主要集装箱港口的吞吐量也不断攀升。与此同时，港口经营者遇到的一个普遍问题就是：船公司为了降低成本，要求港口在船舶大型化发展的同时或超前，提高装卸大型集装箱船舶能力，减少船舶在港停留时间，提高船舶装卸船时量，另一方面，港口经营者为了吸引船舶挂靠，就必须提供最具竞争力装卸效率和服务内容，并最大程度地降低港口运营成本，提高企业竞争力。
这一问题不仅涉及港口航道和码头前沿水深、码头前沿机械设备数量和性能、装卸工艺和效率，还关系到与集装箱港口相匹配的集疏运条件、多式联运组织管理和港口的政策环境等诸多问题。本论文将解决问题的途径集中在优化港口生产运营流程，革新码头装卸工艺模式这一点上，而BPR的发展应用、管理仿真语言WITNESS的诸多优点，使得本课题的研究有理论上的发展和实践上的价值。
首先对BPR、计算机仿真语言及提高集装箱码头管理水平等问题进行了全面综述，使得本课题的研究有理论上的依据和实践上的方法。
其次，分析了集装箱港口生产作业系统的构成和特点，详细的讨论了集装箱港口的设施设备、进出口作业流程，以及我国集装箱港口装卸工艺模式的发展，集装箱港口生产效率提高的主导因素、现阶段港口生产流程的优化与码头装卸工艺的革新的对象。同时提出，集卡作业方式研究中的相关问题-对岸桥作业方式研究的必要性。
第三，讨论了集装箱港口生产运营优化的建模思想——BPR，并应用BPR在港口生产运营优化的方面进行了分析，在此基础上应用ABC的分析方法，对目前港口的生产运营进行了分析，发现作业瓶颈问题的转移过程，并对港口作业的瓶颈问题进行了深入地探析。同时运用循环排队网络对港口作业系统进行了建模，通过对所建立的岸桥作业系统及集卡作业系统分析模型的模拟，从而帮助港口经营者确定可靠、经济的港口设备配备与调度方案。
第四，利用WITNESS仿真工具，对集装箱港口的岸桥作业系统及集卡作业系统分析模型进行仿真并实现了二维计算机动画模拟，实现了对船舶到港、靠泊、装卸箱、集卡装卸作业及船舶离港系统的模拟。
最后，通过对集装箱港口岸桥作业系统及集卡作业系统模拟指标的提取和分析，实现对不同方案的优化比选，帮助港口经营者针对不同情况选择合理的岸桥、集卡作业调度方式，提高港口装卸效率。
With the actualization of the policy of economy system innovation and opening to the world, the trade between our country and other nations grows quickly, and the container throughput in terminal keeps increasing with high speed. Especially
* after China joined the WTO, the container transport in our country faces great development opportunity and the throughput in each main container terminal keeps rising accordingly.
At the same time, a widespread problem terminal operators meet is that, in order to save the cost, the shipping company requires the terminal operator to improve the ability of handling large container vessels, reduce the time of the vessel settling in port and increase the handling performance in an hour when or before the development of the upsizing container ship; on the other hand, in order to attract vessels to berth, terminal operators should provide the most competitive handling efficiency and service, reduce the operation cost in utmost and improve the enterprise's competitiveness.
The above-mentioned problem is not only related to the harbor waterway, the fore-dock depth, the amount and performance of the fore-dock machine, the process and efficiency of loading and discharging as well as the ingathering and outputting system, multi-transportation management and the policy of the port etc. This thesis focuses on the method to deal with the problem on optimizing the terminal operation process and reforming the terminal handling process mode. And the development and application of BPR and the many merits of WITNESS make sure that the research on this problem boasts the development in theory and value in practice.
Firstly, the thesis presents a comprehensive summarization on BPR, computer simulation language and improving the management level of container terminal, which makes sure that the research on this problem boasts the basis in theory and
* the method in practice.
Secondly, the structure and characteristic of container terminal's production system are analyzed and the fore-dock equipment and the operation process of the container terminal in details are discussed. The development of the terminal
"7
BPR
handling process mode and the main factors for improving the operation efficiency and the optimizing of the terminal operation process at this stage and the reforming object of the terminal handling mode are analyzed. The necessity of research on shore crane operation mode that is related to the truck paging operation mode is raised.
Thirdly, the modeling theory of optimizing the container terminal operation- BPR is analyzed, and then BPR is utilized to analyze the container terminal operation. Based on this, method ABC is applied to analyze the present terminal operation, finding out the bottleneck problem of the transferring progress and probing into the bottleneck problem of the terminal operation. According to the recurring networking theory, the thesis realizes to develop the system model of container terminal's production. It can help terminal operators to determine dependable and economic scheme for allocating and managing working machines of the container terminals to simulate the established models of the shore crane operation system and the truck operation system.
Fourthly, utilizing the WITNESS software, the author accomplishes simulation of the shore crane operation system and the truck operation system and can realize planar computer dynamic simulation. The author manages to simulate the dynamic process of ship's arrival/berthing, load/unload container, truck convey and load/unload in container yards and ship's departure.
Finally, according to analysis of the pick-up modeling indication in shore crane operation system and the truck paging system, the thesis accomplishes the choice of different schemes and helps terminal operators to choose the rational management modes of crane and truck and to improve the terminal handling efficiency.
Guan Xiuguang (Transportation Planning and Management)
Directed by Liu Wenbai (Professor)
这一问题不仅涉及港口航道和码头前沿水深、码头前沿机械设备数量和性能、装卸工艺和效率，还关系到与集装箱港口相匹配的集疏运条件、多式联运组织管理和港口的政策环境等诸多问题。本论文将解决问题的途径集中在优化港口生产运营流程，革新码头装卸工艺模式这一点上，而BPR的发展应用、管理仿真语言WITNESS的诸多优点，使得本课题的研究有理论上的发展和实践上的价值。
首先对BPR、计算机仿真语言及提高集装箱码头管理水平等问题进行了全面综述，使得本课题的研究有理论上的依据和实践上的方法。
其次，分析了集装箱港口生产作业系统的构成和特点，详细的讨论了集装箱港口的设施设备、进出口作业流程，以及我国集装箱港口装卸工艺模式的发展，集装箱港口生产效率提高的主导因素、现阶段港口生产流程的优化与码头装卸工艺的革新的对象。同时提出，集卡作业方式研究中的相关问题-对岸桥作业方式研究的必要性。
第三，讨论了集装箱港口生产运营优化的建模思想——BPR，并应用BPR在港口生产运营优化的方面进行了分析，在此基础上应用ABC的分析方法，对目前港口的生产运营进行了分析，发现作业瓶颈问题的转移过程，并对港口作业的瓶颈问题进行了深入地探析。同时运用循环排队网络对港口作业系统进行了建模，通过对所建立的岸桥作业系统及集卡作业系统分析模型的模拟，从而帮助港口经营者确定可靠、经济的港口设备配备与调度方案。
第四，利用WITNESS仿真工具，对集装箱港口的岸桥作业系统及集卡作业系统分析模型进行仿真并实现了二维计算机动画模拟，实现了对船舶到港、靠泊、装卸箱、集卡装卸作业及船舶离港系统的模拟。
最后，通过对集装箱港口岸桥作业系统及集卡作业系统模拟指标的提取和分析，实现对不同方案的优化比选，帮助港口经营者针对不同情况选择合理的岸桥、集卡作业调度方式，提高港口装卸效率。
With the actualization of the policy of economy system innovation and opening to the world, the trade between our country and other nations grows quickly, and the container throughput in terminal keeps increasing with high speed. Especially
* after China joined the WTO, the container transport in our country faces great development opportunity and the throughput in each main container terminal keeps rising accordingly.
At the same time, a widespread problem terminal operators meet is that, in order to save the cost, the shipping company requires the terminal operator to improve the ability of handling large container vessels, reduce the time of the vessel settling in port and increase the handling performance in an hour when or before the development of the upsizing container ship; on the other hand, in order to attract vessels to berth, terminal operators should provide the most competitive handling efficiency and service, reduce the operation cost in utmost and improve the enterprise's competitiveness.
The above-mentioned problem is not only related to the harbor waterway, the fore-dock depth, the amount and performance of the fore-dock machine, the process and efficiency of loading and discharging as well as the ingathering and outputting system, multi-transportation management and the policy of the port etc. This thesis focuses on the method to deal with the problem on optimizing the terminal operation process and reforming the terminal handling process mode. And the development and application of BPR and the many merits of WITNESS make sure that the research on this problem boasts the development in theory and value in practice.
Firstly, the thesis presents a comprehensive summarization on BPR, computer simulation language and improving the management level of container terminal, which makes sure that the research on this problem boasts the basis in theory and
* the method in practice.
Secondly, the structure and characteristic of container terminal's production system are analyzed and the fore-dock equipment and the operation process of the container terminal in details are discussed. The development of the terminal
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BPR
handling process mode and the main factors for improving the operation efficiency and the optimizing of the terminal operation process at this stage and the reforming object of the terminal handling mode are analyzed. The necessity of research on shore crane operation mode that is related to the truck paging operation mode is raised.
Thirdly, the modeling theory of optimizing the container terminal operation- BPR is analyzed, and then BPR is utilized to analyze the container terminal operation. Based on this, method ABC is applied to analyze the present terminal operation, finding out the bottleneck problem of the transferring progress and probing into the bottleneck problem of the terminal operation. According to the recurring networking theory, the thesis realizes to develop the system model of container terminal's production. It can help terminal operators to determine dependable and economic scheme for allocating and managing working machines of the container terminals to simulate the established models of the shore crane operation system and the truck operation system.
Fourthly, utilizing the WITNESS software, the author accomplishes simulation of the shore crane operation system and the truck operation system and can realize planar computer dynamic simulation. The author manages to simulate the dynamic process of ship's arrival/berthing, load/unload container, truck convey and load/unload in container yards and ship's departure.
Finally, according to analysis of the pick-up modeling indication in shore crane operation system and the truck paging system, the thesis accomplishes the choice of different schemes and helps terminal operators to choose the rational management modes of crane and truck and to improve the terminal handling efficiency.
Guan Xiuguang (Transportation Planning and Management)
Directed by Liu Wenbai (Professor)
引文
[1]钱耀．中国集装箱港口的现状与发展态势．世界海运，2003，26(3)
[2]陈宝钦．集装箱船舶大型化与港口的发展．集装箱化，2002，10
[3]郑爱兵．船舶大型化对港口的挑战．中国水运，2002，12
[4]彭传圣．提高集装箱码头作业效率的措施，港口装卸，2001，4
[5]曹志伟．优化TPS集卡调度系统提高集装箱码头装卸效率：[学位论文]．上海：上海海运学院，2003
[6]高玮．集装箱码头集卡作业模式比较及其建模与仿真．港口装卸，2003，2
[7]真虹．港口生产调度过程优化．上海：上海科学技术文献出版社，1999
[8]彭传圣．国外港口计算机模拟技术的发展．港口装卸，1998(1)：7～9
[9]彭传圣．散货码头计算机动画模拟研究．港口装卸，2001，1
[10]彭传圣．港口码头系统计算机模拟技术应用的现状与发展．水运科学研究所学报，1999(6)：1～10
[11]汪定伟．敏捷制造的ERP及其决策优化．北京：机械工业出版社，2003
[12]刘峥嵘，朱征．BPR思想与新的管理模式．信息化建设，2002，10
[13]曹荣．经理人必修的20堂管理课．北京：中华工商联合出版社，2003
[14]周仁．BPR在我国企业的应用研究．经济师，2003，8
[15]张海娟．对企业流程再造(BPR)的系统化认识．科研管理．2002，5，23(3)
[16]杜丹丽．企业业务流程重组理论思想的演进与发展．学术交流，2003，5，
[17]段永朝．BPR关键词是流程，不是重组．博客中国(Blogchina．com)，2003，6
[18]张涛．BPR成功因素分析．工业工程，2002，6
[19]游知，范萍，柯凯．BPR在大中型烟草企业中的应用．工业工程，2003，5
[20]陈丽娟，黄丽华，张国春．BPR在电信企业投资项目管理流程创新中的应用研究．复旦大学学报，2003，4，42(2)
[21]丁会凯，傅林江．金季英．业务流程再造(BPR)与发电企业管理．上海电力学院学报2003，6．19(2)
[22]顾启泰．离散事件系统建模与仿真．北京：清华大学出版社，1999
[23]樊丽彬．WITNESS版本7分析．中外科技政策与管理，1997，9：107～116
[24]李威．WITNESS世界上最先进的模拟工具．中外科技政策与管理，1997，9：101～106
[25]彭传圣．提高集装箱装卸速度的新设想．港口装卸，1997，4
[26]彭传圣．集装箱码头前沿装卸作业的高效化．集装箱化，2001，5
[27]彭传圣．新型集装箱码头设想在阿姆斯特丹港实现．集装箱化，2000，1
[28]彭传圣．双小车岸边集装箱起重机的应用．集装箱化，2001，4
[29]Hapag-LloydtakesAltenwerderstake. WorldCargoNews, February, 2001
[30]鲁子爱，林民标．港口服务系统的计算机仿真研究．河海大学学报(自然科学版)，1999，3：17-21
[31]Gambardella L. M.; Mastrolilli M, Rizzoli A.E, Zaffalon M. An optimization methodology for intermodal terminal management [J]. Journal of Intelligent Manufacturing, 2001, 12 (5): 521～534
[32]Chuqian Zhang, Yat-wah Wan, Jiyin Liu, Dynamic Crane Deployment in Container Storage Yards [J]. Transportation Research: Part B Methodological, 2002, 36 (6): 537～555
[33]Cristiana Degano, Angela Di Febbraro. Modeling automated material handling in Intermodal terminals, 2001 IEEE/ASME International conference on advanced intelligent mechatronics proceedings [C]. 1023～1028
[34]杨静蕾，丁以中．集装箱码头设备配置的模拟研究．系统仿真学报，2003．8
[35]D. Hking. B. A. Radomske. Recent Advance in Simulation for Bulk Terminal Design. Bulk Solids Handling, 1993. 13(1): 7～9
[36]M. Jwillekes, S. Edema. Selecting Ship Unloaders for Indian Ports. Bulk solids Handling, 1995. 13(4): 1～4
[37]Model of Efficiency. Cargo Systems, 1996(4): 12～16
[38]CarstonBoll著，韩宙译．集装箱装卸模拟分析系统．集装箱化，1995(6)：26～29
[39]真虹．码头建设规模计算机动态图形仿真优化方法的研究．工程设计CAD与智能建筑，1999(8)：16～20
[40]真虹．集装箱码头生产过程动态图形仿真优化的研究．中国图象图形学报，1999．4A(6)：502～506
[41]龚月明．统计数据看21世纪国际集装箱的发展．海运情报，上海海运学院出版社，2002
[42]钱耀鹏．集装箱港口的现状与发展态势．世界海运，2003，6，26(3)
[43]洪承礼．港口规划与布置．北京：人民交通出版社，1998
[44]陈戎源．集装箱港口业务管理．大连：大连海事大学出版社，1998
[45]于汝民．集装箱码头经营管理．北京：人民交通出版社，1999
[46]彭传圣．集装箱大型化发展现状．集装箱化．2002，4
[47]郑志虹．堆场计划管理在集装箱码头中的应用．水运管理，2002(3)：28～29
[48]程传隆．集装箱码头装卸工艺与设备的发展趋势．水运工程，1996(10)：105～107
[49]魏恒州．我国集装箱码头装卸工艺模式及发展．水运工程，2002(4)：28～36
[50]别社安，孙锡衡．变参数随机循环网络方法及其在防波堤施工中的应用．港口工程，1995(5)：14～18
[51]别社安，孙锡衡．动态随机循环网络模拟方法及堆石坝体的施工模拟．水利水电技术，1998(12)：14～16
[52]Lanner group. WITNESS 2003 release 2 on-line help system. UK: Lanner Group, 2003
[53]何家祥．港口模拟．大连：大连海事大学出版社，1994。
[54]桂劲松，李胜德．渔港卸鱼码头合理泊位利用率的研究．海洋工程，2000．18(3)：51～56
[55]贾大山．Neptune煤炭码头计算机模拟分析。水运科学研究所学报，1999(2)：46～55
[56]施欣．交通运输决策理论与方法。兰州：兰州大学出版社，1998
[57]张飞溢．现代管理学。长沙：中南大学出版社，2002
[58]约翰．麦克恩等．Operations management．北京：中国人民大学出版社，2001
[59]物流学管理组．保管与装卸管理．广州：广州出版社，2002
[60]上海港务局．集装箱码头吞吐能力及设备配置优化研究．[研究报告]．上海：2001，12
[2]陈宝钦．集装箱船舶大型化与港口的发展．集装箱化，2002，10
[3]郑爱兵．船舶大型化对港口的挑战．中国水运，2002，12
[4]彭传圣．提高集装箱码头作业效率的措施，港口装卸，2001，4
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[7]真虹．港口生产调度过程优化．上海：上海科学技术文献出版社，1999
[8]彭传圣．国外港口计算机模拟技术的发展．港口装卸，1998(1)：7～9
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[21]丁会凯，傅林江．金季英．业务流程再造(BPR)与发电企业管理．上海电力学院学报2003，6．19(2)
[22]顾启泰．离散事件系统建模与仿真．北京：清华大学出版社，1999
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[25]彭传圣．提高集装箱装卸速度的新设想．港口装卸，1997，4
[26]彭传圣．集装箱码头前沿装卸作业的高效化．集装箱化，2001，5
[27]彭传圣．新型集装箱码头设想在阿姆斯特丹港实现．集装箱化，2000，1
[28]彭传圣．双小车岸边集装箱起重机的应用．集装箱化，2001，4
[29]Hapag-LloydtakesAltenwerderstake. WorldCargoNews, February, 2001
[30]鲁子爱，林民标．港口服务系统的计算机仿真研究．河海大学学报(自然科学版)，1999，3：17-21
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[32]Chuqian Zhang, Yat-wah Wan, Jiyin Liu, Dynamic Crane Deployment in Container Storage Yards [J]. Transportation Research: Part B Methodological, 2002, 36 (6): 537～555
[33]Cristiana Degano, Angela Di Febbraro. Modeling automated material handling in Intermodal terminals, 2001 IEEE/ASME International conference on advanced intelligent mechatronics proceedings [C]. 1023～1028
[34]杨静蕾，丁以中．集装箱码头设备配置的模拟研究．系统仿真学报，2003．8
[35]D. Hking. B. A. Radomske. Recent Advance in Simulation for Bulk Terminal Design. Bulk Solids Handling, 1993. 13(1): 7～9
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[37]Model of Efficiency. Cargo Systems, 1996(4): 12～16
[38]CarstonBoll著，韩宙译．集装箱装卸模拟分析系统．集装箱化，1995(6)：26～29
[39]真虹．码头建设规模计算机动态图形仿真优化方法的研究．工程设计CAD与智能建筑，1999(8)：16～20
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[43]洪承礼．港口规划与布置．北京：人民交通出版社，1998
[44]陈戎源．集装箱港口业务管理．大连：大连海事大学出版社，1998
[45]于汝民．集装箱码头经营管理．北京：人民交通出版社，1999
[46]彭传圣．集装箱大型化发展现状．集装箱化．2002，4
[47]郑志虹．堆场计划管理在集装箱码头中的应用．水运管理，2002(3)：28～29
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[50]别社安，孙锡衡．变参数随机循环网络方法及其在防波堤施工中的应用．港口工程，1995(5)：14～18
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[52]Lanner group. WITNESS 2003 release 2 on-line help system. UK: Lanner Group, 2003
[53]何家祥．港口模拟．大连：大连海事大学出版社，1994。
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[57]张飞溢．现代管理学。长沙：中南大学出版社，2002
[58]约翰．麦克恩等．Operations management．北京：中国人民大学出版社，2001
[59]物流学管理组．保管与装卸管理．广州：广州出版社，2002
[60]上海港务局．集装箱码头吞吐能力及设备配置优化研究．[研究报告]．上海：2001，12