集裝箱港區口岸查驗設施最優規模仿真研究*

周 勇，王文淵，宋向群，楊 斌

(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 100007)

集裝箱港區口岸查驗設施最優規模仿真研究*

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 100007)

口岸查驗系統是外貿集裝箱港區不可或缺的重要組成部分。在查驗系統建設中，查驗設施規模主要依據口岸建設單位的經驗確定。隨著集裝箱外貿吞吐量的不斷增加，且各口岸查驗流程及參數存在的差異性，根據經驗估算查驗設施的配置規模無法保證科學性和適用性。運用系統仿真技術，仿真模擬集裝箱港區查驗流程，以確定適應港區規模的口岸查驗設施的最優配置規模。研究成果能夠為外貿集裝箱港區的規劃與設計提供決策參考，指導口岸的開發與建設。

集裝箱港區；口岸查驗設施；最優配置規模；系統仿真

0 引 言

隨著全球經濟一體化的不斷深入及國際貿易聯系的日益密切，我國對外貿易增長迅猛，沿海開放口岸數量遞增。為加快港口發展，完善服務管理功能，要求口岸相關管理部門在對外貿易迅速增長的情況下加強對集裝箱的監控，準確快速地對集裝箱進行有效監管[1]。因而，科學合理地設置口岸查驗系統顯得愈加重要。

當前，我國口岸建設中查驗設施規模相關參數的確定多靠口岸管理與運營經驗估算取值[2]。但對不同的集裝箱港區，外貿箱比例、中轉箱比例、空重箱比例、集裝箱查驗率等均存在較大差異，僅靠經驗估算，無法準確獲得適宜的查驗設施規模。周躍[3],肖玉芳[4]提出借用JTJ 211—1999《海港總平面設計規范》中集裝箱港區平面參數的計算公式來測算查驗區規模的相關參數。但鑒于港區作業流程和集裝箱在查驗區內查驗流程之間的差異，照搬上述公式用于測算查驗設施配置規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運營系統是一個復雜隨機的多級排隊服務系統，而計算機仿真技術通常是處理這類系統的有效手段并已在學術界中得到較為廣泛的應用[5]。F. LONGO[6]使用仿真建模方法用于設計有效的運營策略來更好地管理查驗區的集裝箱流，同時研究查驗操作對集裝箱港區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則對海港集裝箱碼頭運營的影響。G. A. HARRIS等[8]使用系統仿真手段用于確定集裝箱港區查驗資源的最優配置以最小化查驗操作對港區作業的影響。N. BAKSHI等[9]仿真研究了當前國際上較多應用的兩種查驗策略對集裝箱港區運營的影響。然而，上述研究均是針對國外集裝箱碼頭特定查驗模式開展的，未見使用仿真手段確定我國集裝箱港區集中查驗系統設施規模的研究。

1 集裝箱港區集中查驗系統仿真模型

1.1 集裝箱港區集中查驗系統

集中查驗是指基于我國當前集裝箱查驗模式，有效糅合海關、出入境檢驗檢疫機構和港口運營方，搭建與我國國情相適應的“關、檢、港”三方合作平臺，實現海關與出入境檢驗檢疫機構在集裝箱港區內統一集中駐點辦公，實時共享查驗設施及放行信息，避免重復查驗及收費。在這種查驗模式下，企業僅需進行一次申報數據錄入便能完成報關、報檢手續，而當海關與檢驗檢疫機構要求查驗同一批次的外貿集裝箱時，監管人員共同對該批次集裝箱進行相關查驗操作，并實時共享查驗結果。

集裝箱港區集中查驗系統主要涉及如下查驗設施：

1)地磅。地磅為設在地上的大磅秤，用于稱量裝載集裝箱的卡車的重量，通過比對稱量結果與報關數據，判斷是否需要執行進一步的查驗操作。海關作業區和關檢聯合查驗作業區運營時共用地磅設施。

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

3)查驗平臺。海關作業區查驗平臺為海關執行查驗操作的場地，主要實現對查驗箱的人工開箱作業。關檢聯合查驗作業區查驗平臺為海關和檢驗檢疫共同執行查驗的工作場地，包含人工開箱平臺和檢驗檢疫衛生除害場地等。

4)檢驗檢疫落地查驗場地。檢驗檢疫作業區落地查驗場地為出入境檢驗檢疫機構對查驗箱進行人工開箱查驗的作業場所。

1.2 基本假設

考慮建模作業的可控性，對仿真模型做如下假設：

室內溫度現場檢測在外窗處于關閉狀態，采暖空調系統正常運行，建筑物室內環境達到熱穩定后進行。采用溫濕度巡檢儀自動進行連續檢測。數據記錄時間間隔為30min，測試的總時間為6h。溫濕度測點設于室內活動區域，且距地面0.7～1.8m范圍內有代表性的位置，溫度傳感器不能受到室內熱源或太陽輻射的直接影響。每個房間的溫濕度測點數量應符合標準要求。

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

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，換算系數分別為2.25和2.0。

3)人工查驗開箱階段，不考慮監管人員及裝卸設備配置數量對查驗活動的影響。

1.3 仿真模型構建

集裝箱港區集中查驗系統是一個隨機動態的多級復雜排隊服務系統。參照我國當前集裝箱查驗通關模式，分析各類型外貿集裝箱在港區內的集中查驗流程，建立集裝箱港區集中查驗系統仿真模型(Container Terminal Centralized Inspection System Simulation Model，簡稱CTCISSM)。

因海關與檢驗檢疫機構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布控抽中要求查驗，而海關未對其進行布控，該類外貿集裝箱被送往檢驗檢疫查驗作業區完成查驗操作后即可實現通關；第2類為查驗箱僅被海關布控抽中要求查驗，而檢驗檢疫機構未對其進行布控，該類外貿集裝箱被送往海關查驗作業區完成查驗操作后即能夠實現通關；第3類為查驗箱同時被檢驗檢疫機構和海關布控抽中要求查驗，該類外貿集裝箱到達集中查驗區后將被運至關檢聯合查驗作業區執行查驗作業。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口岸集中查驗的內容和流程，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子模型中，集裝箱以設定的到達時間間隔運至集中查驗區進口大門處，并根據查驗箱特征識別，確定是僅由檢驗檢疫或海關進行查驗，還是關檢聯合執行查驗作業，并進入相應的子模型中；第2～5部分子模型對應于圖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的邏輯控制模塊組合，第2行為關檢聯合查驗與海關查驗作業共用流程子模型中等待X光機查驗及機檢后的待車區集裝箱運送的邏輯控制模塊組合，第3行為海關查驗作業的邏輯控制模塊組合，第4行為關檢聯合查驗作業的邏輯控制模塊組合。

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

2 應用實例

將構建的集裝箱港區集中查驗系統仿真模型，應用于實例港區的查驗設施規劃中。實例港區位于某天然海灣內，其外貿集裝箱吞吐量達146×104TEU。外貿進口箱中，重箱與空箱占比為53%和47%，海關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%；外貿出口箱中，重箱與空箱占比為59%和41%，海關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；關檢聯合查驗的比例為20%。港區運營方及口岸相關管理部門關心查驗設施規模配置情況，要求仿真研究以確定適宜的地磅數量、X光機數量。

以地磅和X光機各2臺為基礎參數進行仿真，仿真歷時1 a，重復仿真運行次數為20次，得到各類需開箱查驗的集裝箱通關查驗歷時，然后分別改變地磅和X光機數量，分析查驗歷時變化情況，仿真結果如圖3，圖4。

圖3 地磅數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，地磅配置數量為3時可有效縮短各類查驗集裝箱的查驗歷時，當地磅數大于3時，再增加其配置數量對集裝箱的查驗歷時影響不大；X光機配置的數量對查驗箱的平均通關歷時影響幅度較小。因此，建議該實例港區設置3處地磅稱重處及1臺X光機。

3 結 語

由于集裝箱港區運營和口岸查驗的復雜性和多樣性，鮮有集裝箱口岸集中查驗系統設施規模確定方面的研究。筆者提出應用系統仿真的方法對集裝箱港區口岸集中查驗系統設施規模進行研究，并以實例港區為例，確定集中查驗系統地磅稱重處和X光機的數量，其它查驗設施規模的確定方法亦可參考此例進行。現階段研究僅以查驗歷時作為評價查驗設施最優規模的指標，具有一定局限性，在未來研究中，將綜合考慮經濟、空間約束等因素。

[1] 趙欣，任瑩.大型港口一站式查驗服務體系的構建與實踐[J].港口經濟，2011(10)：16-19.

ZHAO Xin, REN Ying. Construction and practice of one-stop inspection service system at large-scale ports[J].PortEconomy, 2011(10)：16-19.

[2] 楊斌.集裝箱碼頭口岸集中查驗區規模的仿真優化[D].大連：大連理工大學，2014.

YANG Bin.OptimalScaleofConcentrateInspectionAreainContainerTerminal[D]. Dalian：Dalian University of Technology, 2014.

[3] 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)：63-65,74.

ZHOU Yue. Construction scheme for main management facilities in concentrate inspection area of bonded seaport zone[J].Port&WaterwayEngineering, 2010(11)：63-65, 74.

[4] 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.

XIAO Yufang.ResearchonApplicationofCentralizedInspectionandQuarantineinContainerTerminals[D]. Tianjin：Tianjin University, 2010.

[5] LAW A M.SimulationModelingandAnalysis[M]. 5th ed. Boston：McGraw-Hill, 2015.

[6] LONGO F. Design and integration of the containers inspection activities in the container terminal operations[J].InternationalJournalofProductionEconomics, 2010, 125(2)：272-283.

[7] HARRIS G A, SCHROER B J, MOELLER D P F. Security inspection protocols：impact on container terminal throughput using simulation[C]∥HuntsvilleSimulationConference. Huntsville, AL USA：[s. n.], 2009.

[8] HARRIS G A, SCHROER B J, ANDERSON M D, et al. Resources to minimize disruption caused by increased security inspection of containers at an intermodal terminal[J].TransportationResearchRecord, 2009, 2097(1)：109-116.

[9] BAKSHI N, FLYNN S E, GANS N. Estimating the operational impact of container inspections at international ports[J].ManagementScience, 2011, 57(1)：1-20.

(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