集装箱码头物流系统的分析

集装箱码头物流系统的分析

----以镇江市大港港口为例

摘要 集装箱港口作为贸易运输的枢纽，其物流效率不仅关系港口自身的经营和发展，更会影响贸易物资的流通速度和质量，从而间接影响周边企业及城市经济的发展。

     本文针对镇江大港集装箱码头年吞吐量逐年递增、机械及人员高负荷运作以及堆场紧缺等问题展开研究，在研究和总结物流系统分析理论的基础上，将其基本方法应用于港口物流实际，制定了针对集装箱港口的物流系统分析步骤，指导本研究的开展。本文通过与港口人员座谈及实地调研，阐明了该物流系统中堆场周转困难、道口通过速率较低的问题，提出了改进方案及评价指标。

关键词  集装箱港口  物流系统分析 

一、研究背景

1、集装箱码头物流业的发展

目前物流业已成为国际经济体系的重要组成部分。现代物流是经济全球化的产物，也是推动经济全球化的重要服务业。近年来，世界现代物流业呈稳步增长态势，欧洲、美国、日本成为当前全球范围内的重要物流基地。中国物流行业起步较晚，随着国民经济的飞速发展，物流业的市场需求持续扩大。进入21世纪以来，在国家继续加强和改善宏观调控政策的影响下，中国物流行业保持较快增长速度，物流体系不断完善，行业运行日益成熟和规范。

随着全球经济一体化进程加快，港口进入高速发展时期。据统计，20世纪80年代以来，全球国际贸易增长速度高于经济增长速度，而国际集装箱运量的增长高于国际贸易的增长^[1]。中国的货物吞吐量以每年35 %的速度增长，2002 年中国超过美国成为全球最大的集装箱船受理国^[2]。同时，由于我国进出口贸易的90%左右靠海运完成，且目前适箱货比重在进一步增长^[3]，我国的港口集装箱吞吐量将长期保持高速的增长。

集装箱港口，作为集装箱运输的枢纽，衔接着水运和陆运，在集装箱运输中发挥着极其重要的作用。近年来，随着世界经济贸易的一体化以及集装箱化的不断发展，集装箱港口的作用日益增大。同时，其地位、功能及其营运环境也发生了深刻地变化，港口所面临的竞争越来越复杂，越来越激烈。集装箱港口的发展不仅关系到其自身的生存，而且关系到国民经济乃至社会的进步与发展。 

在集装箱吞吐量飞速增长的状况下，已建码头泊位数量、堆场容量、设备数量等有限的问题不断凸显，制约了集装箱码头运营效率。在港口现有规模、机械配置、人员、资金等条件下，如何挖掘潜力、改进管理水平、提高港口吞吐能力，是港口管理经营者需要考虑和解决的问题。

2、集装箱码头物流业存在的问题

从目前港口物流发展现状看，我国的港口物流基本上还处在传统物流阶段，与国外先进的现代物流相比存在较大差距。主要表现在：

（1）深水航道、大型码头不足

当前，船舶大型化趋势方兴未艾。随着我国国家石油储备战略的实施，超大型油船也急需在我国港口靠泊。经过多年建设，尽管我国港口综合吞吐能力呈现出逐步攀升的良好势头，但我国目前深水航道、大型化综合化港口较少、深水化港口更少的局面并没有有效改变。美国有沿海深水泊位4269个，我国仅有700个，是美国的16.4％。港口集装箱设计吞吐能力2300万TEU，而实际已接近完成5 000万TEU，一些码头不得不超负荷运转。如果我国的港口建设不能适应船舶大型化要求，必将对港口物流总量的增长、物流链的建立和调整产生巨大的负面影响。

(2) 港口信息化服务水平较低

现代化港口应是现代物流信息中心。而港口信息化是港口现代化的先决条件和港口开展物流服务的技术保障。随着港口航道的加深、船型的加大、每小时的运营成本逐步提高，要求港口必须进出顺畅、装卸及时、服务全天候，各类商品物资的通关集疏、储运、配送等物流各环节能紧密配合和协调。这就需要构筑强大的信息平台，以现代化信息技术作支撑，对港口物流全过程进行良好控制与管理，为客户提供准确、及时、优质的信息。经过多年的努力，应该讲我国沿海港口和内河大型港口的信息化投入还较大，信息化建设已经初见成效，但是信息化服务水平还较低。

(3) 物流基础设施薄弱，集疏运不配套

现阶段我国现代物流正在起步，20##年1-9月，全国社会物流总值为21.7万亿，同比增长26.9%，预计20##年物流总成本占GDP的比重为21%左右[4]，比发达国家高出1倍左右，反映出中国物流仍处于落后状态。港口物流也不例外，其规模普遍较小、业务单一，各项成本高于世界先进水平;同时，物流基础设施薄弱，有些虽建造了成本较高的现代化仓库，购买了大量设备，但这些设施与市场需求存在较大差距，特别是集疏运配套设施建设不能充分适应现代物流发展的需要。

(4) 港口物流相关配套法规不够完整

围绕集装箱干线港建设物流园区，依托发达的集装箱运输大力发展现代物流产业，已成为当今国际上的常用模式。但目前除了国家颁布的《港口法》等法律外，尚无与港口物流园区发展相配套的政策法规。包括船舶服务、金融服务、加工服务、保险代理、信息咨询等在内的符合国际惯例、适合国情的港口物流相关配套法规急需制订和完善。

(5) 物流管理专业人才缺乏

这主要是由港口决策层对现代物流的认知程度决定的。一方面是用人制度的问题，应该多引进物流专业的高级人才，鼓励员工创新创造、钻研业务；另一方面，要加强员工培训，通过各种途径提升员工的整体业务水平，促成其对现代港口管理观念的更新。但国内港口高管人员在这些问题上的重视程度不够，突出表现为:既懂港口业务又精通信息技术的复合性人才奇缺。

结合上述现状，我们可以看出:我国的港口管理水平还比较落后，很难适应国际贸易的快速发展，难以应对未来运输量的增长和服务水平的高要求。单纯依靠增加设备投入显然不是最经济合理的方法，如何提高集装箱的装卸效率和港口的综合效益才是最值得思考的问题。因此，必须制定合理的集装箱码头装卸工艺流程，包括堆场规划、装卸机械调配等来提高效率^[4][5][6]。

二、物流系统分析相关理论

1、物流系统分析

物流系统分析（Logistics systems analysis）是指对物流网络的一个或多个部分进行有次序、有计划的观察了解，以确定各个部分及整个系统如何良好的进行。分析的对象可能是一项简单的作业活动，如对收货码头（站台）搬运进货的人员进行时间和作业研究；或在全国范围内，甚至在世界范围内对一个企业的整个物流系统进行彻底的整合，包括该企业在供应链中与供货厂商和用户的长期伙伴关系。系统分析过程中的观察了解，为统计分析提供数据。经分析，建立物流网络规划模型。模型通常模拟某一现实环境条件下，显示或预期的系统对各种可能发生的反应。在模拟或解析分析的基础上，最后对整个物流系统进行精心设计。

对一个系统进行系统分析，必须遵循以下原则：外部条件和内部条件相结合；当前利益和长远利益相结合；局部利益和整体利益相结合；定性分析和定量计算相结合。

2、物流系统分析的要素

    物流系统分析的要素是指系统分析包含的项目，包括系统目标、约束条件、可行方案、理论模型、方案评估^[7][8]。

    (1)系统目标。物流系统分析人员的首要任务就是要了解物流系统的目的和要求，同时确定物流系统的构成及范围。一般来说，物流系统的目标并不惟一，通常包括经营目标、服务目标、成本及效用目标等多方面的内容。

    (2)约束条件。即目前系统或组织的可用资源情况，包括资金、人员、设备、内外部环境等；系统或组织中存在的问题，影响目标实现的因素等。因此，约束条件决定了目标的可实现程度。

(3)可行方案。通常情况下，为了实现某个目标，可以采用的方法或措施是多种多样的，这些众多的方法或措施就是可行方案。物流系统可行方案是物流系统分析的基础，是择优选择的前提。当然，可行方案必须具备两个条件：一是方案具有一定的可行性；二是方案具有一定的效用性。

    (4)理论模型。模型是对实际物流系统抽象的描述，它可以将复杂的问题转化为易于处理的形式，同时还可以利用模型来预测各可行方案的性能、效益等。常用的模型有实物模型、图式模型、数学模型和仿真模型等等。

(5)方案评估。不同的人对各可行方案可能有不同的评价，因此，进行方案评估时首先要确定评价标准，再以此为依据对各方案进行综合评价。评价标准一般根据物流系统的具体情况而定，费用与效益的比较是评价各方案的基本手段之一。

3、物流系统分析的步骤

系统分析是通过对现有系统的调查和分析，以确定新系统的目标的极为重要的阶段，是系统工程的技术前提。系统分析首先要对现有系统进行详细调查，包括调查现有系统的工作方法、业务流程、信息数量和频率、各业务部门之间的相互联系，在对现有系统从时间和空间上对信息的状态作详细调查基础上，分析现有系统的优缺点，并了解其功能。图2.1给出了系统分析的程序。

                  图2.1 物流系统分析过程逻辑图

三、大港集装箱码头物流系统分析

上一章对物流系统的内涵、物流系统分析的内容和步骤等进行了理论研究，并提出了针对集装箱码头的物流系统分析方法和步骤。下面将应用该分析方法和步骤，对镇江大港集装箱码头物流系统进行实证研究，目的是针对港口存在的问题，给出可行方案并提供决策依据。本章将完成物流系统分析的四个环节，即：阐明问题、提出可行方案及评价指标、物流系统组成分析、物流系统功能分析。1、阐明系统的主要问题

该阶段主要通过与港口管理层座谈的方式初步搜集资料，明确港口的发展目标、资源及条件约束、物流系统中存在的问题及原因等。提出的问题诸如：您认为目前存在什么问题，为什么?何时出现的，什么原因引起的?解决该问题的重要性?还与哪些重要问题有关等等。

（1）公司基本情况

大港港口是上世纪八十年代为适应对外开放和内外贸发展的需要而开辟的新港区。大港三期工程是国家“十一五”、江苏省、镇江市重点工程项目，于20##年10月通过省级验收。该工程设计总概算为14.11亿元。码头岸线总长1128米，分为5万吨级集装箱泊位1个，3万吨级多用途泊位1个，7万吨级散货卸船专用泊位1个，5000吨级泊位2个，后方陆域面积117万平方米，已建成堆场仓库45万平方米。工程设计年吞吐能力为1390万吨，其中矿石能力1000万吨、钢材35万吨、集装箱40万标箱。

目前，大港四期工程正在启动建设。该工程总投资额11亿元，通过整体合资或合作方式建设2个5万吨级集装箱泊位，码头占用岸线676米，码头前沿水深-13米～-15米，港区陆域总面积46公顷，堆场面积28.5公顷。四期工程码头等级高、水域和陆域条件较好，码头建成后，将承担镇江港大部分集装箱特别是外贸箱的中转任务。按照交通部规划研究院的运量预测，该工程在20##年承担集装箱吞吐量将达到20万TEU，20##年为60万TEU。

镇江大港港口正式启动集装箱业务始于1993年2月，但自1994年开始，由于国家政策和资金方面等问题，港口经营处于亏损境地。1994-1998年，大港集装箱年吞吐量一直徘徊在2万TEU左右，与快速发展的兄弟港口(如南京港、张家港等)的差距较大。

1998年起，大港集装箱运输得到恢复性发展。1998到20##年，镇江大港在集装箱基础设施方面加大了投入，先后投资3000多万元添置了正面吊、集叉、集卡等大型集装箱运输设备。经过几年的努力，镇江大港集装箱吞吐量20##年达到3.49万TEU。内支线外贸和沿海内贸集装箱运输的迅速发展，不仅有力地弥补了干线班轮的不足，基本上满足了多方货主的需求，保持了集装箱吞吐量的持续增长，而且也增强了镇江大港对发展集装箱运输的信心。

从20##年开始，随着中国加入WTO及企业自身改革的深化，港口的管理水平逐渐成熟，加之新的港口管理系统正式起用，大港的年吞吐量有了较大飞越，如表3. 1所示。

表3. 1镇江大港集装箱码头历年吞吐量(单位:TEU)

目前，公司员工300余人，拥有两个专用集装箱泊位，长度638米，堆场面积40万平方米，专用仓库一万平方米。集装箱泊位通过能力60万TEU，重大件、设备单件可通过350吨。公司现有集装箱桥吊3台、场地轮胎吊6台、正面吊2台、空叉4台、拖车21辆、拆装箱叉车10余辆，各类专业设备配套完善。

（2）存在的问题及原因

为了适应公司提出的发展策略，核心任务是提高港口的整体运营效率，加大集装箱的输运能力，确保港口集装箱年吞吐能力满足货源上涨的需要。而目前港口人员反映较多的问题是：空箱压港现象严重，堆场不足，码头总体效率低下。

从根本上看，这是由于进出口箱量不平衡引起的。进口货源大大超过出口，进出口的不平衡给生产的安排带来了一定的困难，进口拆空后，空箱压港严重。如何提高现有堆场的利用率及提高码头效率是亟待解决的问题。

（3）解决问题的必要性

    物流系统中各作业环节间的影响是十分紧密和重要的，本文试着从整体的角度分析其对港口物流系统的影响：

堆场周转困难，会加剧集装箱压港的现象。由于存箱过多，放箱时很难按照既定的堆存原则存放，取箱时的掏箱作业相应增加，从而导致堆场作业无法顺利和快捷的进行，最终只能是恶性循环。

另外，堆场过于拥挤，一方面使船舶装箱时的取箱时间增加，船舶在港作业时间过长，增加了船舶的靠泊费用及船公司的抱怨；另一方面，集装箱的压港使得整个集装箱货物的周转率降低，增加了货物的在途时间及租箱费用，在日趋激烈的港口货源竞争环境下，这无疑阻碍了港口的发展。

因此，港口物流诸要素之间是相互作用、相互影响的，关系比较复杂。解决问题不能仅从表面现象入手，凭经验决策。必须对目前港口物流系统进行全面分析，从生产作业的操作速度、各运载环节中的衔接问题、管理中的疏漏与不足等多方面入手，梳理和改善港口的整体操作流程与规范，提升港口物流系统的效率。

通过以上的分析，基本已经阐明了问题。结合港口在资金、人力、物力方面的约束条件，提出本次物流系统分析的具体目标：

A、尽可能在不添置港口机械的情况下，对现有机械进行合理分配，提高堆场的装卸效率，从而减轻堆场库存压力。

B、通过对某些作业环节的改善，提高港口服务效率和质量，提高用户满意度，从而提升港口的综合竞争力。

2、改进方案及评价指标

    (一)改进方案

    针对以上影响物流系统效率的突出问题，结合公司生产经营部的相关建议书，本文拟定了提高堆场利用率的改进方案：

    一是要加大堆场计划的兑现率，实时调整、充分利用有限的堆场空间，最大化提高堆场利用率。

二是在堆场、机械人员都严重不足的条件下，充分发挥各机种应有功能，缓解生产量上升与设备不足之间的矛盾。考虑到目前进口堆场作业压力过大，可从CFS作业区抽调一台正面吊，协助场桥进行装卸作业解决设备工作量不均衡的问题，提高堆场的存取效率，从而间接提高码头的效率。

(二)评价指标

由于堆场作业效率的变化直接影响到堆场利用率、船舶在港装卸和等待时间、集卡在堆场排队等待情况等，那么，针对堆场的改进，要以这四个核心指标为评价准则对改进方案的可行性及效果进行论证。

3、物流系统组成分析

（1）集装箱码头的作业特点

    由于集装箱码头在物流运输系统中的特殊地位，决定了码头装卸企业生产的一些特点^{[30] [31]}。

    A、生产的连续性。码头装卸生产通常是昼夜24小时连续作业的。通过码头的集装箱，其目的不是要逗留在码头内，而是要尽快地转运出去，交给货主。作为服务性行业的集装箱码头，其生产本身就要求迅速、准确、及时，以满足船公司和货主的需要。因此，为缩短货物在码头的逗留时间，其生产必须保持连续性。

    B、组织的协作性。集装箱码头是集装箱水陆运输的枢纽，是各种运输方式的汇聚点，其本身又是一个复杂的组合体，从外部来说，其生产组织要同一关三检、边防、船公司、代理、外贸公司、引航、港监、船舶供应、保险、铁路、公路汽运等部门协作，因此，应对时间与空间做合理的安排；从内部来说，码头生产要协调作业人员、机械、堆场、理货等部门各工种的作业，使其形成一个有机的整体，一环脱节，就会严重影响整个码头的作业效率。所以，集装箱码头生产组织是多部门、多环节、多工种、内外协作的过程，具有鲜明的协作性。

C、生产任务的不平衡性。一是由于船舶、车辆到达规律的不同，实际的货流是以变化的间断流到达的；二是车、船类型及承载能力的不同，造成了车、船衔接的不平衡状态。同时，气象、人为因素等也加剧了生产的不平衡性。因此，码头操作部门要不断克服这种不平衡性，努力实现泊位、码头机械、堆场、以及人力的均衡使用。

（2）港口物流系统的组成

大港集装箱码头平面物流系统由港口水域、码头前沿和后方设施组成。其中，

港口水域主要包括航道、导航标志、锚地、港池等^[9][10][11]。其码头平面图如图3.2所示：

 图3.2镇江大港码头布局图

A、码头前沿(Wharf Surface)

    码头前沿，即整个港区的最前沿部分，是停靠船舶和装卸货物的场所，也是港口生产活动的中心，其中包括泊位、岸桥和前沿陆地等。

    泊位(Berth)，是指停靠集装箱船的场所，它占据了一定的岸壁线长度。在设计码头时，为了确定泊位的个数及宽度，一般应考虑主流集装箱船舶的吨位(吨位与船舶长度直接相关)、船舶到港密度、码头所采用的装卸工艺及港口的年吞吐量等等。

    前沿陆地是指从码头岸壁线到栈桥线之间的装卸区域，主要用于集装箱的装卸活动以及保证集卡的顺利通行。岸边集装箱起重机(俗称岸桥)，主要用于对靠泊的船只进行装卸作业，即从船上取下集装箱放在集卡上，或将集装箱从集卡上装到船内。它是码头前沿的主要机械，其数量及作业效率关系到整个港口的通过能力。

B、后方设施

集装箱码头的后方设施主要由硬件设施和装卸搬运设备组成。硬件设施包括出口堆场、进口堆场、道口(码头大门)、仓库、CFS作业区、检验区、维修车间等。装卸搬运设备主要有：堆场起重机(俗称场桥)、空箱叉、正面吊、集卡等等。

    堆场(Yard)，是指集装箱码头内专门用于堆放集装箱的场地。场地按照国际惯例分为前方堆场(Marshaling Yard)和后方堆场(Back-up Yard)。前方堆场位于集装箱码头前沿与后方堆场之间，主要用来堆放出口集装箱，其设计面积大小根据出口集装箱数量、装卸工艺、堆放层数和堆存期而定；后方堆场主要用来堆放进口集装箱、中转箱、特种箱等。此外，在每个堆场内，重箱、普通箱及特种箱的堆放高度及作业要求也是各不相同的，比如该码头的冷藏箱只堆1层(便于接电源)，空箱可堆放4-5层，危险品则按危险等级堆放。

    龙门起重机(Gantry Container Crane)，负责承担堆场的装卸和堆码作业，常见的有轮胎式龙门起重机和轨道式龙门起重机两种。轮胎式龙门起重机在堆场内可以自由转向，同时可以跨越堆场进行作业，活动范围广，比较灵活。轨道式龙门起重机虽然只能在固定轨道上行驶，但优势在于跨度大，堆箱高度高，采用这种机械可有效利用堆场面积，提高单位面积的堆放箱数。目前，镇江大港所使用的是轮胎式龙门起重机。

    空箱叉(Folk Lift)，主要负责后方的拆拼箱作业以及进行空箱的堆码作业。

    正面吊(Front-handling Crane)，是用于装卸或移动集装箱的器械，它通过改变可伸缩臂的长度和角度，实现集装箱装卸和堆垛作业。由于其灵活轻便的特点，一般用于辅助岸桥作业，或较小规模集装箱装卸、移动等。

集卡(Truck)，由拖头和拖车两部分组成，一般分为外部集卡(货主所有，以下简称外卡)和内部集卡(港口所有，以下简称内卡)。外卡主要是货主或代理公司提箱或送箱时的运输工具，内卡主要承担从码头前沿至堆场、各堆场间移堆作业等。

4、物流系统功能分析

图3.3显示了该物流系统的主要功能及其组成，并以箭头表示了集装箱的流动过程。

图3.3集装箱码头物流系统的功能构成

水侧转载过程：集装箱船进入港口锚地后，等待靠泊指令。如当前泊位机械空闲，则船舶停靠后由岸桥实施装卸作业(一般是先卸后装)，所有待装卸的集装箱由内卡拖运至岸桥下等待作业，故岸桥作业速率与集卡数量的合理搭配至关重要。

堆场作业过程：进口箱卸船后绝大部分运至指定箱区堆放，少量安排货主直提；出口箱必须在船到达前1天完成集箱，出口装船时由场桥将箱装载到集卡上，运至前方岸桥下。因此，装箱和卸箱过程都与堆场作业密切相关。

腹地运输过程：将集装箱从堆场运往前方码头或从前方码头运至堆场的作业由内卡完成。同时，在CFS作业区、空箱区和重箱区之间，也有一定的集装箱搬运量。

陆侧转载过程：即进口箱运出码头和出口箱运入码头的过程。外卡在提箱或送箱时，首先要在道口办理相关手续，接受提/送箱地点等指令，完成任务后回到道口做检验、交接等即可。

由于集装箱码头作业的连贯性，以上各功能过程之间相互影响、环环相扣，对于整个物流系统性能的影响起关键性作用，对单一因素的改变都可能引起整个港口效率的大幅变化，这也是港口物流系统之所以复杂的原因所在。

四、全文总结

本文在研究和总结物流系统分析理论的基础上，针对镇江大港集装箱码头年吞吐量逐年递增、机械及人员高负荷运作以及堆场紧缺等问题，提出了改进方案。在研究过程中，主要做了以下一些工作：

1、在研究物流系统的内涵和特点的基础上，对物流系统分析的概念、作用、要素和步骤等进行了系统的研究，并结合港口物流系统的结构理论，提出了针对集装箱港口的物流系统分析方法和步骤。

2、通过与港口人员座谈及实地调研，阐明了该港口物流系统中存在的堆场周转困难的问题，提出了改进方案，即：从CFS作业区抽调一台正面吊协助进口堆场场桥作业的方案。同时说明了考核方案效用的核心评价指标。

3、深入分析了该港口物流系统的组成及功能、作业流程等，为港口添置设备决策问题提供了依据。

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