基于系統模擬的船舶引航人力資源配置

夏海波, 胡甚平, 席永濤, 方泉根

(上海海事大學 商船學院，上海 201306)

0 引 言

船舶引航是航運物流中的關鍵環節，對保證船舶航行安全、提高港口作業效率、維護航行秩序以及保護水域環境等有重要意義.近年來，隨著我國航運經濟的迅速發展，港口建設規模不斷擴大，引航水域的通航密度增加，通航條件日趨復雜，加之船舶的大型化、高速化、專業化，給船舶引航安全帶來巨大壓力.

作為船舶引航的核心人力資源，引航員的合理配置與使用是實現安全引航、提高引航服務能力的重要保障，尤其對一些引航里程較長、靠離港口眾多、泊位分散的引航機構而言，引航作業還可能涉及到分段引領、在航交接、多人引領等問題，其引航員人力資源的配置顯得更為復雜，也具有更加重要的現實意義.

國內外學者很早就認識到人力資源對于組織生存和發展的重大意義，并從人力資源配置的機理[1-2]、靜態和動態模型[3-4]、績效和評價[5-6]、管理策略[7-8]等多個角度進行理論研究，形成相對完善的理論體系.但是這些研究主要以定性分析為主，定量化的研究相對較少，而且針對船舶引航領域的人力資源研究尚不多見.

本文針對船舶引航系統中的引航人力資源配置問題，基于計算機系統模擬理論建立引航員配置的模擬模型，并利用計算機模擬分析船舶引航系統的行為特征，確定與引航需求相匹配的人力資源配置.

1 系統模擬原理

圖1 計算機系統模擬過程

模擬就是一種模仿行為，系統模擬是利用某種手段對現實系統的模仿，它并不直接研究現實系統的行為，而是先建立一個在各主要方面能反映現實系統特征的模型，通過對該模型的運行試驗研究現實系統的行為.這種間接研究的模擬方法是通過模型試驗重現現實系統在不同情況下的行為，所以當某些復雜系統難以用直接研究方法進行研究或者不能采用解析求解時，系統模擬能提供一種可行的方法.[9]

隨著計算機技術的迅速發展，利用計算機進行模擬成為系統模擬的一個重要研究方向，它不僅可以大大縮短研究周期、節約經費，而且能對社會經濟生活中的眾多領域提供一種預見未來的統計試驗以及對試驗結果的估計方法.近年來，計算機模擬技術在管理決策中得到廣泛的應用，并取得良好的效果.[10-12]

系統模擬一般需要經歷建立模型和模擬運行與分析兩大階段.其中，建立模型不僅包括對所研究系統進行抽象，還包括對模擬模型的確認；模擬運行與分析包括模擬試驗和結果分析等主要內容.其基本過程一般從系統分析開始，先后經過系統建模、數據采集和數據分析環節直到決策實施，見圖1.

2 船舶引航員人力資源配置的模擬模型

引航員人力資源的配置涉及到被引船舶、引航員、引航水域的地理條件、自然環境等多種因素，其中許多因素存在隨機性，如到港船舶的種類、尺度、目的港等，而且這些因素之間還存在復雜的動態聯系.對于這樣一個復雜、動態的隨機系統，通過常規的解析理論所建立的數學模型進行求解比較困難，而利用計算機系統模擬技術能很好地模擬系統的隨機性和動態性，也易于求解.

船舶引航實際上是為進出港以及港內移泊船舶提供的一種技術服務，其服務能力應與港口船舶的服務需求相平衡.因此，引航員人力資源的配置取決于船舶引航所面臨的動態需求.從系統模擬角度看，引航需求的變化通過需求變量描述；引航員人力資源的配置是需要決策的量，可通過決策變量描述.需求變量的動態變化直接影響到決策變量的變化，二者之間存在明確的因果關系，這種因果關系通過決策準則描述.模擬模型中引入隨機數以體現船舶引航系統中的動態性和隨機性，并通過多次抽樣模擬描述系統的宏觀特征.船舶引航員人力資源配置的模擬模型見圖2.

圖2 船舶引航員人力資源配置的模擬模型

模擬開始時，由系統先給出一個隨機數，繼而產生符合需求變量概率分布的隨機變量，再根據設定的決策準則確定決策變量的分布.通過多次模擬循環，最終可模擬出系統的宏觀行為，據此，制定決策方案，完成系統模擬.

2.1 需求變量

需求變量分布是系統模擬的輸入條件或初始條件，這些數據的正確與否對模擬模型的有效性和模擬結果有重要影響.就引航員配置而言，其需求變量主要包括被引船舶的種類、尺度、引航作業方式以及航線等4個變量：(1)船舶種類，一般包括散貨船、集裝箱船、雜貨船、油船、危險品船、客船等，其分布特點與具體港口的作業能力、自然條件等相關.(2)船舶尺度，主要指船長和吃水，其分布特點取決于被引船舶的種類、船型、載態等.(3)引航作業方式，描述進口引航、出口引航、移泊和區段引航等4種工作模式.其中，區段引航是指引航轄區內部各港之間的引航作業.(4)航線，通過始發港和目的港描述引航作業的航程以及由此而產生的交接方式.

需求變量的隨機性可用概率分布描述，通過統計分析需求變量的歷史觀測數據，利用數學方法可以擬合出與其客觀分布相接近的概率分布形式.基于此概率分布可產生相應的隨機數，用于計算機模擬.

正態分布在系統模擬中有廣泛的應用.以船長為例，如果被引船舶的船長x服從正態分布，則其概率密度函數為

(1)

式中:μ為分布的數學期望值，決定分布位置；σ為標準差,決定分布形狀，記作x～N(μ,σ2).

此外，模擬中常見的概率分布包括指數分布、三角分布、Weibull分布、泊松分布等.

2.2 決策準則

能崗匹配是人力資源配置中的一個重要原則，它要求人的能力應與其所從事的工作崗位合理匹配：一方面要按能配崗，把合適的人放在合適的崗位上；另一方面要因崗選人，根據相應的崗位找到相應的人.良好的能崗匹配可實現人盡其才、崗盡其能，保障系統穩定、高效地運轉.

在船舶引航員的配置中同樣應遵循因人排船以及因船、航線、作業方式等排人的能崗匹配原則，其具體配置準則體現在相關法規中，主要包括與被引船舶的種類、尺度、作業方式和航線等相匹配的引航員調派準則、級別和數量配置準則以及引航員在航交接準則等.

2.3 決策變量

決策變量主要包括引航員配置的地點、數量和等級等3個變量.計算機模擬的最終結論應該明確在一定的引航需求下各引航機構應配置的引航員數量以及不同級別引航員所占的比例.此外，為進一步分析引航員的工作負荷等情況，還可以設定引領工作時間等變量.

3 實證分析

長江引航中心在長江海事局的領導下，統一管理長江的引航工作.從云南水富至上海的長江開放港口設有多個引航站和引航交接基地，引航管轄距離超過2 800 km.在長江江蘇段，該引航機構統一負責長江沿線12個港口(即P1，P2，…,P12)的船舶引領工作.由于引航距離長、引航環境復雜，引航機構下設8個引航站(即PS-1，PS-2，…,PS-8)和一個交接基地，具體負責各港的船舶引領以及引航員的在航交接工作，見圖3.

利用上文中的模擬模型，分析在滿足一定的引航需求量的情況下該引航機構及其下屬 8個引航站需要配置的引航員的總數量和級別比例.

圖3 船舶引航機構布局

3.1 需求變量的確定

通過對該引航機構2006—2011年船舶引航數據的統計分析，獲取各需求變量的基本分布特征，建立用于模擬運行的隨機模型.

由于各個變量的概率分布類型、參數不同，需要根據實際統計數據進行具體分析.以進出長江比較多的散貨船的尺度變量x為例，被引船舶的船長統計數據的直方圖表明其概率f(x)服從正態分布，見圖4.圖中顯示散貨船的船長服從均差μ為158.02，標準差σ為55.77的正態分布.基于μ和σ，利用EXCEL命令函數NORMINV即可獲得符合上述正態分布的船長隨機變量.

圖4 散貨船船長分布的頻率直方圖

圖5 散貨船船長與吃水的擬合曲線

通過進一步分析可以發現散貨船的吃水y與船長x之間具有一定的規律，二者之間的擬合曲線見圖5.因此，吃水變量的隨機模型可在船長隨機模型的基礎上得出.同理，可以得到其他船型的尺度、船舶種類、作業方式和航線等變量的分布形式及其隨機模型.

3.2 決策準則的確定

根據該引航機構的《引航員調派管理程序》中的規定，主要的引航員調派和匹配準則:(1)以交接基地為界，實施分段引航、跨交接基地的遠距離引航作業在交接基地進行引航員交接.(2)進口引航由目的港所屬引航站指派，出口引航由始發港所屬引航站指派，區段引航由始發港所屬引航站指派；分段引航時，接班引航員由引航基地指派.(3)引航員的級別應與船舶種類和尺度相匹配，具體規定見表1.表中：載運有《國際防止船舶造成污染公約》(MARPOL 73/78)所定義的一級危險品的船舶稱為一級危險品船；載運有公約定義的X類和Y類有毒液體物質的船舶稱為X,Y類危險品船；載運有公約定義的除上述以外危險品的船舶稱為其他危險品船.(4)引航員級別低配優先，即雖然一級引航員可以引領，如果三級引航員也可引領，則安排三級引航員引領.(5)當船長超過175 m(含175 m)時配備2名引航員實施雙人引領，主班引航員的級別必須與船舶種類和尺度相匹配，副班引航員的級別為助理引航員以上級別.

表1 引航員指派級別準則

3.3 模擬結果與分析

按照上述需求變量的定義及決策準則，基于上文所建立的模擬模型，共獨立模擬10 000次引航作業.模擬結果顯示：(1)在現行港口運營條件下，平均單艘次作業時間為8.05 h；單人在船引航作業時間為6.46 h.(2)以2010年為例，該引航機構的年外貿引航量為40 827艘次，如果假定一個引航員月均在船引航時間為176 h，即每月工作22 d，每天在船引航時間為8 h，需配備引航員145人；如果工作負荷降低至月均工作時間120 h，則該引航機構應配備的引航員總數為213人，各引航站所需配備的引航員人數與級別見圖6.

圖6 各引航站的引航員配置數量

3.3.1 模型驗證

圖7 引航員配置數量對比

圖8 引航員配置級別對比

為驗證模擬結果的可靠性，根據2006—2010年的實際年引航量，將計算機模擬結果與實際統計分析結果進行對比分析.從引航員配置的總數看，模擬結果略低于實際統計值，平均降低2.2%，見圖7.考慮到實際工作中應保持一定的余量，模擬結果總體上與實際統計結果一致.從引航員級別結構看，模擬得出的一級、二級引航員的比例略低于實際比例，而三級引航員的比例高于實際比例，見圖8.這主要是由計算機模擬中的低配原則造成的，實際工作中三級引航員的工作可由較高級別的引航員完成.

總體上，計算機模擬結果與實際統計值具有較好的一致性，利用此模擬模型對引航員人力資源模擬是可靠的.

3.3.2 模型應用

計算機模擬的最大優勢在于能快捷地體現出輸入條件(即需求變量)的變化對輸出結果(即決策變量)的影響，因此，在系統評價、預測及優化等方面得到廣泛應用.就船舶引航員的人力資源配置而言，利用該模型可以分析當各港船舶引航量、被引船舶的尺度以及引航作業模式等發生變化時對引航員配置所帶來的影響.

圖9顯示當被引領船舶的船長增加5%時，一級引航員的比例將相應增加，而三級引航員的比例將相應下降.圖10顯示在其他條件不變，而增加兩個交接基地時，即引航作業模式由2段引航改變為4段引航時，所需配備的引航員總數及其在各站和各基地的配員和結構.

圖9 船長變化前后的引航員配置對比

圖10 改變引航模式后的引航員配置情況

4 結束語

引航員的有效配置不僅能加強引航機構自身的人才隊伍建設，而且對保障港口航運安全、提高港口競爭力有重要意義.本文利用計算機模擬技術，建立船舶引航員人力資源配置的模擬模型，并以長江引航中心為例，模擬長江沿線各引航站的引航員數量與結構的配置，結果表明該模型能較好地反映船舶引航需求的變化對引航員人力資源配置的影響，為引航管理決策提供科學依據.

參考文獻：

[1] KRISTOF A L. Person-organization fit: an integrative review of its conceptualizations, measurement, and implications[J]. Personnel Psychol, 1996, 49(1): 1-30.

[2] 趙永樂, 魏萍. 人力資源系統內配置的機理與模型[J]. 消費導刊, 2008(7): 58-60.

[3] 楊捍文, 邵祖峰. 基于能崗匹配的管理人員配置過程定性模擬研究[J]. 運籌與管理, 2006, 15(4): 142-147.

[4] 羅偉良. 人力資源配置的個人-崗位動態匹配模型[J]. 引進與咨詢, 2003, 5: 24-26.

[5] GOODMAN S A, SVYANTEK D J. Person-organization fit and contextual performance: do shared values matter[J]. J Vocational Behav, 1999, 55(2): 254-275.

[6] 王剛, 李志祥. 現代人力資源績效考核方法比較研究[J]. 現代管理科學, 2005(9): 27-28.

[7] 王軍. 基于團隊管理組織特征的人力資源管理策略研究[J]. 深圳大學學報: 人文社會科學版, 2011, 28(5): 105-108.

[8] 許慶瑞, 鄭剛. 戰略性人力資源管理: 人力資源管理的新趨勢[J]. 大連理工大學學報: 社會科學版, 2001, 22(4): 49-53.

[9] 肖田元, 張燕云, 陳加棟. 系統仿真導論[M]. 北京: 清華大學出版社, 2000: 1-10.

[10] 丁以中. 在管理科學教學中運用Spreadsheet教學法的探討[J]. 上海海事大學學報, 2002, 23(1): 76-81.

[11] 張旖. 管理學研究中的計算機模擬實驗方法[J]. 上海海事大學學報, 2001, 22(2): 59-62.

[12] 周鵬飛, 肖美貞. 集裝箱碼頭船舶服務系統仿真建模與輸入參數處理[J]. 上海海事大學學報, 2011, 32(2): 29-33.