集裝箱碼頭口岸集中查驗區最優規模確定方法研究

彭 云，楊 斌，王文淵，宋向群

（1.大連理工大學 建設工程學部，遼寧 大連 116023；2.中交水運規劃設計院有限公司，北京 100071）

集裝箱碼頭口岸集中查驗區最優規模確定方法研究

彭 云1，楊 斌2，王文淵1，宋向群1

（1.大連理工大學 建設工程學部，遼寧 大連 116023；2.中交水運規劃設計院有限公司，北京 100071）

為得到集裝箱碼頭集中查驗區最優規模，本文建立了集中查驗區總建設成本最小為目標的優化模型，并應用 Arena仿真平臺對該優化模型進行求解。最后，以算例港區為例，應用本文提出的方法，確定算例港區集中查驗區最優規模。

集中查驗區；查驗規模；口岸；集裝箱碼頭；Arena仿真

引 言

目前，我國口岸查驗區的建設中，查驗區用地和建設規模的確定多數為依據口岸建設單位的經驗取得[1]，而我國各口岸營運的差異性較大，其經驗計算不一定能保證結果的科學性和適用性。此外，周躍等[2～3]提出借用JTS165-2013《海港總體設計規范》中計算集裝箱港區相關指標的公式來測算查驗區內相關規模參數。由于集裝箱港區生產作業流程和查驗區的運營過程的差異性，運用上述相關公式來計算查驗區規模，其計算結果的準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的實際運營情況出發，建立以集中查驗區的總建設成本最小的優化模型，并運用系統仿真對所構建的優化模型進行求解，最后通過算例對仿真得到的最優解進行分析和驗證。

1 集中查驗區模型的建立

1.1 問題描述

當查驗集裝箱到達集中查驗區時，根據其布控屬性，可以將其歸納為3類。第一類為查驗集裝箱僅被出入境檢驗檢疫部門布控查驗而海關并未對其布控，這類集裝箱只需完成出入境檢驗檢疫的查驗步驟即可進出關；第二類為查驗集裝箱只被海關布控抽中，而未被出入境檢驗檢疫布控查驗，這類集裝箱只需完成海關的通關查驗流程即可進出關；第三類為查驗集裝箱既被出入境檢驗檢疫布控抽中查驗，又被海關布控查驗，該類集裝箱的查驗工作將由海關和檢驗檢疫人員共同完成。當上述第一類、第二類和第三類集裝箱到達集中查驗區后將分別送至出入境檢驗檢疫查驗作業區、海關查驗作業區和關檢聯合查驗作業區完成查驗過程。

為保證所構建模型的合理性，本文做出如下假設：

1）對于到達集中查驗區的集裝箱，假設其到達集中查驗區進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，其轉換系數分別為2.25和2.20。

1.2 集裝箱碼頭口岸集中查驗區數學模型

本文將集裝箱碼頭集中查驗區建設規模問題轉化成建設成本最小的優化問題，為方便建模，引入下述符號：Z為集中查驗區的總建設成本；k為各作業區查驗平臺的總卡位數；g為X光機的布置數量；d為地磅稱重處布設數量；c為集中查驗區總的查驗場地面積；m為集中查驗區設置的罰沒倉庫的總面積；y1為出入境檢驗檢疫查驗作業區完成查驗的箱量；y2為海關查驗作業區完成查驗的箱量； y3為關檢聯合查驗作業區完成查驗的箱量；Y為集中查驗區總查驗箱量；為某作業區中的某步驟查驗耗時，其中上標i的取值為1、2、3分別代表出入境檢驗檢疫查驗作業區、海關查驗作業區和關檢聯合查驗作業區，而下標j表示某查驗步驟；t1～ t5為查驗總耗時的上界；Ki表示各作業區可同時開箱查驗的集裝箱數量；Ci表示各作業區場地的堆箱量所需場地面積；Mi表示各作業區罰沒倉庫堆存貨物所需的面積；di表示各作業區地磅稱重處的布置數量； i,j為變量。

集中查驗區的總建設成本為目標函數Z：

滿足約束條件：

其中，目標函數（1）要求集中查驗區的總建設成本最小；（2）式表示出入境檢驗檢疫查驗作業區、海關查驗作業區和關檢聯合查驗作業區完成查驗的箱量要等于集中查驗區所在港區的外貿查驗總箱量；（3）～（5）式分別表示不需熏蒸處理的開箱查驗集裝箱在出入境檢驗檢疫查驗作業區、海關查驗作業區和關檢聯合查驗作業區的總查驗耗時需小于指定值；（6）～（7）式分別表示需熏蒸處理的開箱查驗集裝箱在出入境檢驗檢疫查驗作業區和關檢聯合查驗作業區的總查驗耗時需小于指定值；（8）式表示各作業區同時開箱查驗的箱量不能超過該作業區查驗平臺的卡位數；（9）式表示各作業區場地面積需滿足查驗作業的堆箱數量要求；（10）式表示各作業區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量要小于系統地磅設置的總數。

1.3 仿真求解

根據上述構建的集裝箱碼頭口岸集中查驗區數學模型，參照集裝箱碼頭集中查驗的基本流程，基于Rockwell Arena軟件，建立集裝箱碼頭口岸集中查驗區仿真模型（Simulation of Concentrate Inspection Area in Container Terminal，簡稱SCIACT模型），對數學模型進行仿真求解。本文將SCIACT模型的建模分為6個部分，其組成構架如圖1所示。

圖1 SCIACT模型組成構架

通過 Arena仿真軟件基本過程面板中的Resource模塊，實現資源數量的初始設定，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模塊中對到達集中查驗區的查驗集裝箱的設定來滿足（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現，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

算例港區位于某天然海灣內，外貿集裝箱吞吐量為146萬TEU。該港區外貿進口重箱占外貿進口箱量的53 %，海關和出入境檢驗檢疫局對進口重箱的布控查驗比例分別為12 %和20 %，對進口空箱布控查驗的比例分別為6 %和10 %；外貿出口重箱占外貿出口箱量的59 %，海關和出入境檢驗檢疫局對出口重箱的布控查驗比例分別為7 %和1 %，但對出口空箱不進行布控查驗；關檢聯合查驗的比例為20 %。以不需熏蒸處理的查驗集裝箱平均通關查驗歷時（以進入集中查驗區口門開始計時，完成查驗后至離開查驗區大門為止，下同）為16 h，需熏蒸作業處理的查驗集裝箱平均通關查驗歷時為76 h作為本模型的通關查驗歷時邊界條件代入至式（3）～（7），得到算例港區口岸集中查驗區的通關數學模型。

通過所構建的SCIACT模型對其進行仿真求解（仿真歷時取1年，仿真次數為20次），得到算例港區口岸集中查驗區規模的一組可行解：地磅的規劃布置數量為2，X光機的規劃布置數量為1，出入境檢驗檢疫落地查驗場地可同時查驗箱量為 8（可同時查驗重箱數為7個、空箱數為1個），海關功能區查驗平臺的卡位數為 8，關檢聯合查驗功能區查驗平臺卡位數為 4，此時需開箱查驗但不必進行熏蒸化驗的集裝箱在檢驗檢疫作業區、海關作業區和關檢聯合查驗作業區的平均通關查驗歷時分別為15.45 h、15.18 h和11.78 h，需熏蒸化驗的集裝箱在檢驗檢疫作業區和關檢聯合查驗作業區的平均通關查驗歷時為72.68 h和75.63 h，上述結果均滿足邊界條件的要求。

運用SCIACT模型仿真求解得到算例港區口岸集中查驗區的相關建設指標，具體如表1所示。

表1 實例港區集中查驗區相關建設指標

3 結 論

本文通過集裝箱碼頭口岸集中查驗區的運營特點，構建了以集中查驗區的總建設成本最小的優化模型，并運用Arena仿真求解得到查驗區的最優建設規模。該方法是當前領域的創新嘗試，為確定查驗區的規模提供了新的思路。

[1]國家經濟貿易委員會,國家計劃委員會,財政部.關于開放口岸檢查檢驗配套設施建設標準及經費來源問題的通知(國經貿[1993]520號)[S].北京:國家經濟貿易委員會,1993.

[2]周躍.保稅港區集中查驗區主要監管設施建設方案[J].水運工程,2010,(11):63-65.

[3]肖玉芳.集中查驗在集裝箱港區的應用研究[D].天津:天津大學,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

國家自然科學基金（51309049）

彭云（1988-），女，博士研究生，主要從事港口規劃方面的工作。