最佳泊位利用率的計算方法

1、最佳泊位利用率的計算方法 廣州港務局 劉義發(fā) 郭創(chuàng)豪摘要：目前，在港口規(guī)劃建設或者碼頭泊位的技術改造過程中，我國的設計人員或者工程技術人員計算最佳泊位利用率時，一般按照交通部的港口工程技術規(guī)范確定取值范圍來取值，或者取0.58這個折衷值，而沒有提出一個具體的計算方法。本文從港、航、貨三方整體費用最低的角度出發(fā)，提出一個直觀、明確的港口泊位利用率的計算方法，在港口的規(guī)劃、建設和生產管理中具有重要的意義。 關鍵詞：碼頭泊位數 泊位通過能力 泊位利用率 排隊模型1 碼頭泊位數的確定碼頭泊位數的多少是衡量一個港口規(guī)模、決定港口貨物吞吐量的一個重要指標。對于一個港口（碼頭）來說，什么樣的泊位數量才是最合

2、理的呢？一般來說，最理想的情況是港口的全部泊位始終被使用，而所有的到港船舶不需要等待靠泊就可以直接進港裝卸貨物，此時泊位的利用率達到最高。但在實際中，由于船舶到港的隨機性以及船型大?。▏嵨唬┖脱b卸貨物的多樣性，再加港口堆存能力、疏運能力以及一些不可預測因素的影響，理想狀態(tài)是永遠達不到的。顯然，港口泊位數越多，則到港船舶排隊等候靠泊的機會就越少。反之，港口泊位越少，則到港船舶排隊等待靠泊的機會就越多。從經濟效益角度來看，一方面，港口泊位數越多，則港口建設費用和港口運作管理成本就越大，并且盲目地建設過多的泊位甚至會造成國家岸線資源和經濟上的巨大浪費。另一方面，如果泊位數太少，將導致到港船舶等待靠泊

3、時排隊過長，造成船舶和貨物的大量積壓，這同樣會給各方帶來經濟損失。為此，根據港口的實際，合理地確定港口的泊位數量和泊位規(guī)模，便成為港口規(guī)劃設計和碼頭技術改造中的重要問題之一。而計算泊位的最佳利用率，則是確定合理碼頭泊位數的前提。2 泊位通過能力和泊位利用率港口是交通運輸的一個環(huán)節(jié)，實際的生產中，碼頭泊位不可能永遠處于裝卸生產之中。長期以來，我們采用不平衡系數的方法來測算港口泊位的通過能力。其公式為：泊位通過能力 = （1） （2）這種計算方法由于只考慮能完成最大月任務，而沒有直接考慮總體的經濟效益，致使港口通過能力一般不足，造成嚴重壓船的現(xiàn)象。在計算不平衡系數時，所劃分的時段越大，不平衡系數就

4、越小，反之越大。如果改用旬度不平衡系數，計算出的泊位通過能力則大，雖可以減少船舶壓港現(xiàn)象，但是要增加對港口的投資。究竟以多長時間作為計算不平衡系數的時距？用此公式是無法回答的，因為它沒有與總體的經濟利益掛鉤。怎樣才能使港口的通過能力與經濟效益掛鉤？我們知道，（2）式中除以不平衡系數的原因是考慮到港口生產的不可存貯性和生產任務的不平衡性，為了完成最大的月任務而必須儲備比平均任務大的那一部分能力，顯然，當任務少于最大能力的時候，就有一部分能力沒有得到利用，也就是說泊位沒有得到百分之百的利用。為此，我們引入泊位利用率的概念： （3）可以證明，泊位利用率就是不平衡系數的倒數。利用公式（3），我們可以計

5、算泊位的利用率，港口的日常統(tǒng)計中，也是利用此方法來計算碼頭的泊位利用率。利用此方法計算的利用率，是實際的碼頭泊位利用率。對于這個利用率是否最佳泊位利用率，我們則無從知道。3 泊位利用率的一般取值方法由在港口規(guī)劃建設或者碼頭泊位的技術改造過程中，我國的設計人員或者工程技術人員確定泊位利用率時，一般按照交通部的港口工程技術規(guī)范確定取值范圍來取值，或者取0.58這個折衷值。交通部港口工程技術規(guī)范對泊位利用率的取值參考見表1。表1. 貨類分泊位利用率取值范圍煤 炭件 雜 貨散 糧123412341234進口0.560.600.570.700.600.750.570.650.600.700.640.75

6、0.470.500.640.700.650.70出口0.580.630.600.650.650.75-注：1.裝卸效率高和同類泊位數多時，泊位利用率取較高值；2.泊位年營運天受自然條件影響較大時，泊位利用率取較低值。交通部港口工程技術規(guī)范對泊位利用率的取值參考，是經過實踐多次檢驗并經相關論證后得出的結果，具有一定的合理性和權威性，在港口生產建設中也得到很好的應用。但是，由于泊位利用率應根據運貨量、到港船型、泊位裝卸效率、泊位數、船舶在港費用和港口投資及營運費用等因素綜合考慮，并以港、航、貨三方整體經濟效益為目標來確定，而從該表中，我們看不出相關影響因素的作用，而且各個港口的實際也不同。4 最佳

7、泊位利用率（OPT）的計算我們知道，泊位利用率應根據運貨量、到港船型、泊位裝卸效率、泊位數、船舶在港費用和港口投資及營運費用等因素綜合考慮，并以港、航、貨三方整體經濟效益為目標來確定。為此，在綜合考慮各種影響因素的前提下，最佳的泊位利用率應該是使港航貨三方總的單位成本最低的利用率，為此，我們引入下面公式： （4）式中：y（）為港、航、貨三方總的單位成本；Cb為平均每一泊位一天的固定費用（含泊位建設費用的分攤，按折現(xiàn)值計）；S為系統(tǒng)中的泊位數；為泊位利用率，按實際情況由公式4計算；為平均每一泊位一天所能裝卸的船舶最大艘數。為船舶裝卸平均每艘天可變費用；Cs為船舶平均每艘固定費用；CG為平均每船載

8、運貨物每天的利息損失；E（S）為當泊位數為S、泊位利用率為時，平均每天在港等泊的船舶艘數，應根據不同的排隊模型計算。由（4）式中顯而易見，當和S一定時，泊位利用率越高，港口產品的單位成本越低，而船貨的成本增加。因此，若從港口單方面的利益出發(fā)，當然以少建泊位提高利用率為宜。但是，當利用率超過一定程度，增加泊位的投資是可以由降低船舶停時、減少船貨損失來補償的，因此從全局看是合理的。而我們所要求的正是總體經濟效果最優(yōu)的泊位利用率。至于如何進行港、航、貨三者得益的分配，那是另一回事，然而在各企業(yè)實行經濟責任制的今天，這個問題應該是不難解決的?？梢宰C明：當y()取得最小值時，下式成立： （5）式中符號同

9、上。其中，我們稱之為費用判別值，Cb是指平均每一個泊位一天的固定費用，按折現(xiàn)值計算。根據排隊論的觀點，到港船舶可視為顧客，港口可視為服務機構（對船舶進行裝卸作業(yè)的機構）。由于船舶到港具有隨機性，使之與供船舶裝卸作業(yè)用的碼頭泊位和供船舶待泊排隊用的錨地一起構成了港口的隨機服務系統(tǒng)。根據該系統(tǒng)的基本特征-輸入過程（船舶到達）、服務機構和排隊規(guī)則，可建立排隊模型，利用排隊論理論計算不同泊位數時的平均在港船舶數。港口服務系統(tǒng)中，不同的輸入過程、服務機構和排隊規(guī)則就構成不同的排隊模型。經過實踐證明，大多數港口隨機服務系統(tǒng)的排隊模型為MEKS（），其中M表示船舶到達服從泊松分布，EK表示船舶占用泊位時間服

10、從K階Erlang分布，S是港口的泊位數，（）表示船舶排隊長度無限制。當K時，Erlang分布就變成定長分布，即MDS（）排隊模型。對裝卸效率穩(wěn)定、船型較統(tǒng)一，載貨量相差不大的情況，每裝卸一艘船所需時間可以近似認為是定值。如專業(yè)化的油碼頭和礦石、煤炭等碼頭，就可以用MDS（）模型分析。當K=1時，Erlang分布就是負指數分布，即MMS（）排隊模型。該模型計算公式齊全，使用方便，并且適合多數港口隨機服務系統(tǒng)。K1為超指數分布。根據（5）式，我們可以運用計算機進行編程，根據不同的排隊模型（K階Erlang分布中k值不同）進行計算，從而得出最佳泊位利用率的計算表格。即是不同的港口服務模型，就有不同

11、的排隊模型，計算出平均在港船舶數也不同，最終計算的最佳泊位利用率也不同。相對于定貨類的專業(yè)碼頭，船舶抵港和占用泊位的排隊模型服從泊松分布，而且進港的k值一般為1，而占用泊位的k值一般為2。該排隊模型的計算出的最佳泊位利用率的計算結果見表2。實際上，不同的排隊模型有不同的k值，不同的k值相對應的不同表格。表格中和數值，是依據公式（5）進行編程計算而出。由于利用排隊論計算平均在港船舶數的問題已經得到多次論證，利用計算機進行編程計算也不是本文討論的重點，在此只是引用計算結果，對于其計算過程和計算機程序就不再詳述。表2. 最佳泊位利用率計算表 MEKS（），進港k=1，占用泊位k=2 泊位數R值123

12、4567891011120.050.100.150.200.250.300.350.400.450.500.550.600.650.700.750.800.850.900.951.002026313436384042434546474849505151525353253034373941434446474849505152525354545534404346495152545556575859690616162626364394549525456585960616263646565666767686844505356586061636465666767686969707171714753575

13、961636466676868697071717272737374505659626465676869707171727373747475757652586164666768707171727374747575767677775460636567697071727374747576767777777878566165676970717273747575767777787879797958636668707172737475767777787879797980805964676971727374757677777879797980808181由表2可見：隨著泊位數S的增加以及泊位費用的增大，其最佳泊位利用率也隨著提高。因此，最佳泊位利用率不是絕對的，應該具體問題具體分析。在實際應用計算中，我們只要根據港口的統(tǒng)計數據，