【文章內(nèi)容簡介】 （214）N(x) = Ns (x) + Nw(x) （215）其中M(x) = = （216）N(x) = （217）q(x) 稱為負(fù)荷，數(shù)值上等于沿船長方向各點的重力w(x)和浮力b(x)的差值，即：q(x) = w(x) － b(x) （218）1）靜水剪力和靜水彎矩只要給出靜水中重量分布曲線ws(x)中和浮力分布曲線bs(x)，就可以按式（218）解出分布載荷qs(x)：qs(x) = ws(x) － bs(x) （219）重量曲線ws(x)應(yīng)根據(jù)空船重量曲線和各種裝載所對應(yīng)的曲線繪制而成。通常，先用近似方法繪制空船船體的重量曲線w0(x)，然后在迭加油水重量曲線wg(x)、壓載水重量曲線wf(x)和貨物（集裝箱）重量曲線P(x)。即：ws(x) = w0(x) + wg(x) + wf(x) + P(x) （220）浮力曲線bs(x)應(yīng)根據(jù)相應(yīng)裝載實際平衡位置，采用逐步逼近法求得。先用公式（28）（29）（210）計算出首尾吃水，再利用邦戎曲線求出相應(yīng)于該吃水線時的浮力曲線，繼而求得排水體積V1和浮心縱向坐標(biāo)Xb1，若所得結(jié)果與給定的派水體積V0和重心坐標(biāo)Xg相差較大時，則需進(jìn)行第二次近似計算，求出新的排水體積V2和浮心縱向坐標(biāo)Xb2，如此反復(fù)進(jìn)行，直至滿足下述精度： ≤ % （221） ≤ % 求出船體平衡位置后，再根據(jù)邦戎曲線得到每一理論站號上的浸水面積Awi，各理論站距的浮力為（γ為排開水的密度）：b(i) = γ δLbp （222）為了求解剪力和彎矩的方便，根據(jù)集裝箱的縱向分布情況對全船沿船長方向劃分若干個站點，并以集裝箱區(qū)域的前端剖面作為0號 (n=0)，該處彎矩為Ms(0)，01行箱位后端剖面為1號(n=1) ，該處彎矩為Ms(1)，03行箱位后端剖面為2號(n=2) ，該處彎矩為Ms(2)，依次類推，機(jī)艙范圍作為一個整體看待。并假設(shè)船體按照上述站點劃分后各分段的長度位xi。然后利用公式（216）（217）（218）計算靜水剪力Ns (x)和靜水彎矩Ms (x)。2）波浪剪力和波浪彎矩計算波浪剪力和波浪彎矩，一般均取波浪為坦谷波（以半徑為R的圓，沿直線滾動，圓周上任一點的軌跡）為研究對象，并取波長等于船長L（此狀態(tài)為船體受力最不利狀態(tài)）。將坦谷波曲線置于靜吃水線上，可采用逐次逼近的方法求出船體在波浪上的平衡位置，其迭代公式為：xwi,k+1 = xwi,k + + (－) (223)式中， xwi,k為第k次迭代所求得的波浪表面坐標(biāo)；Fa為靜水中的中橫剖面浸水面積；Vk為第k次迭代所求得的船體排水體積；xb,k為第k次迭代所求得的浮心縱向坐標(biāo)。根據(jù)波浪表面積，由邦戎曲線可得每個站距上的橫剖面浸水面積，將它減去靜水中的相應(yīng)浸水面積，就得到波浪附加浸水面積。將其一次積分就得到剪力，二次積分就得到彎矩，即：N(x)=－γ (224)M(x)=－γ (225)最后，應(yīng)用辛普生方法可求得上式的數(shù)值解。3）集裝箱船舶總縱強(qiáng)度校核流程圖根據(jù)以上分析，集裝箱總縱強(qiáng)度校核流程圖可設(shè)計為如圖23所示：空船重量曲線w0油水重量曲線wg重量曲線W邦戎曲線及其他原始數(shù)據(jù)集裝箱重量曲線p(x)由吃水求浸水面積Fwi（采用插值法）壓載水重量曲線wf(x)用數(shù)值積分求排水體積Vk和浮心縱向坐標(biāo)xbk逐次逼近計算吃水和吃水差檢查平衡位置，是否符合條件：V Vk≤, xg xbk ≤ 否 是波峰或波谷在船中種靜水狀態(tài)靜水剪力NS和靜水彎矩MS波浪剪力Nw和波浪彎矩Mw實際剪力N和實際彎矩M船體各段實際剪力N和實際彎矩M占允許剪力N’和允許彎矩M’的比例是否小于100% 否 是 符合要求，結(jié)束圖23 集裝箱船舶總縱強(qiáng)度校核流程圖 現(xiàn)代物流管理對集裝箱船舶配載系統(tǒng)的要求 在操作性方面集裝箱船配積載不僅是集裝箱運輸管理工作中的重要環(huán)節(jié)，同時也是現(xiàn)代物流中關(guān)鍵性環(huán)節(jié)之一，它的工作成效直接關(guān)系到集裝箱營運管理、碼頭經(jīng)營管理效率的高低，同時也會影響到整個物流體系的共同利益。僅在這一點上，就集裝箱船配積載內(nèi)部操作而言，它應(yīng)滿足現(xiàn)代物流的自動化、合理化、最優(yōu)化的發(fā)展趨勢。由于它具有編制過程復(fù)雜、數(shù)據(jù)處理量大、限制條件多、要求迅速完成等特點，集裝箱船配積載一直被認(rèn)為是一項既重要又頗有困難的工作。近年來，隨著計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的不斷發(fā)展，為提高集裝箱船配積載效率，集裝箱船公司及其代理公司和集裝箱碼頭裝卸公司都在努力探索和研究集裝箱船配積載輔助軟件，并相繼開發(fā)出一些基于Windows操作系統(tǒng)下的配積載軟件。這些軟件采用可視化窗口界面編程工具設(shè)計，利用窗口、表格、圖像、文件等工具幫助配積載人員選擇集裝箱箱位，并具有核算集裝箱船舶穩(wěn)性、強(qiáng)度和吃水差等性能數(shù)據(jù)的功能。雖然這些軟件在一定程度上減輕了船港間集裝箱配積載人員的勞動強(qiáng)度，但也明顯存在著一些局限性，比如：1）自動化程度不高。配載最終還是要依賴于人類經(jīng)驗知識，一個典型的例子就是箱位的選配尚需人工腦力作業(yè)，它們不能很好地處理配積載過程中所涉及到的那些不規(guī)范的經(jīng)驗性知識，從而影響了配積載準(zhǔn)確性和快速性；2）配載方案本身存在較大的盲目性。在配載不能做到依據(jù)一定的優(yōu)化方案，有目標(biāo)性地進(jìn)行集裝箱的選擇與配裝。傳統(tǒng)的配載只能被動地接受貨物，只停留在配載—調(diào)整—再配載的操作階段；3）缺乏配載方案的評估系統(tǒng)。最終的配積載方案的優(yōu)劣尚存未知，更不要談及與最優(yōu)化方案的距離如何。這在很大程度上，影響了現(xiàn)代物流優(yōu)勢的發(fā)揮與相關(guān)效益的提高。知識工程學(xué)科的迅速發(fā)展，為解決復(fù)雜的集裝箱船配積載問題開辟了嶄新的思路。目前各種專家智能系統(tǒng)在諸如醫(yī)療診斷、氣象預(yù)報、故障診斷等領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用，并起著巨大的作用。針對目前集裝箱船舶和碼頭配積載中箱位選擇尚需利用人工經(jīng)驗知識作業(yè)的問題，設(shè)計了基于知識推理技術(shù)的集裝箱船自動配積載專家系統(tǒng)，為提高集裝箱船配積載的智能化水平，探索知識工程理論在集裝箱運輸管理問題上的應(yīng)用已成可能。 集裝箱船舶配載涉及諸多的隨機(jī)因素，同時，滿足配載有關(guān)衡準(zhǔn)要求和其他要求的配載方案也有多個，在這些可行性方案中選取一個符合一定優(yōu)化程度的最優(yōu)方案是集裝箱配載設(shè)計所追求的目標(biāo)。同時集裝箱船配載的優(yōu)化目標(biāo)又涉及船舶強(qiáng)度、穩(wěn)性、裝載能力和吃水差等多個方面，是一個多目標(biāo)的優(yōu)化問題。為此，我們在分析集裝箱配載中目標(biāo)因素的基礎(chǔ)上，利用線形規(guī)劃（線性優(yōu)化）尋求目標(biāo)函數(shù)最優(yōu)值的方法來解決這個問題。集裝箱船配載方案的評估也是許多學(xué)術(shù)界專家一直努力解決的問題。船舶配載的好壞，直接關(guān)系到船舶營運過程中的安全性和經(jīng)濟(jì)性。建立一種船舶配載方案模糊評價方法，從而為船舶配載提供參考。該種評價方法的關(guān)鍵是建立船舶配載評價的標(biāo)準(zhǔn)集。衡量船舶配載方案好壞的指標(biāo)較多，現(xiàn)取對安全性和經(jīng)濟(jì)性影響最大的初穩(wěn)性高度、縱向最大彎矩和縱傾作為評價指標(biāo)。船舶的初穩(wěn)性高度，不是簡單的越大越優(yōu)或越小越優(yōu)指標(biāo)，因而不能直接地應(yīng)用求指標(biāo)相對優(yōu)屬度的公式進(jìn)行計算，需要做特殊的處理。單從安全性考慮，初穩(wěn)性高度越大越有利；但初穩(wěn)性高度的增大會加劇搖擺，因而對應(yīng)某種裝載狀況的最佳初穩(wěn)心高度，應(yīng)該是規(guī)范允許的范圍內(nèi)的一個值。該值的獲取可以是專家經(jīng)驗或統(tǒng)計資料分析，也可以通過優(yōu)化得出。以該最優(yōu)值為界，大于該值為越小越優(yōu)指標(biāo)，小于該值為越大越優(yōu)指標(biāo)。對于縱傾，實驗表明，略帶尾傾對快速性有利，因而有一個最佳尾傾值，此問題的處理同初穩(wěn)性高度相同。而對于縱向最大彎矩值則越小越優(yōu)指標(biāo)。在實踐中，船舶裝載狀況很多，對每一種裝載狀況的評價標(biāo)準(zhǔn)也應(yīng)有所不同，也就是說評價標(biāo)準(zhǔn)是同具體裝載狀況相聯(lián)系的。 在管理性方面現(xiàn)代物流是指物質(zhì)資料從供應(yīng)者向需要者的物理性轉(zhuǎn)移，是創(chuàng)造時間性、場所性價值的經(jīng)濟(jì)活動。它是以給顧客提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)為目標(biāo)，以信息技術(shù)為支撐，以交通運輸為主要手段，通過供應(yīng)鏈的概念將物流各環(huán)節(jié)整合在一起，這種整合不僅使企業(yè)內(nèi)部的物流過程作為一個系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一考慮，而且對物流過程的優(yōu)化涉及到社會供應(yīng)的各個環(huán)節(jié)，這種優(yōu)化最顯著的特征是借助于計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用。作為現(xiàn)代物流管理供應(yīng)鏈一個節(jié)點的集裝箱船上配載，在實現(xiàn)物流管理的戰(zhàn)略目標(biāo)方面應(yīng)發(fā)揮其應(yīng)有的作用，并且，這種作用已顯得越來越重要且明顯。在物流管理的戰(zhàn)略目標(biāo)的實現(xiàn)的角度看，集裝箱船上配載系統(tǒng)區(qū)別于傳統(tǒng)的集裝箱配載系統(tǒng)的特點可歸納為以下幾個方面：1）提供最安全的保障在整個物流過程中，集裝箱船上配積載具有管理時間長，海上運輸條件特殊，特別是它兼?zhèn)溥\輸、儲存、配送多項功能之特點。因此，作為集裝箱貨主，為了最大限度控制成本，獲得最佳服務(wù)，他們現(xiàn)在對整個運送過程及方式感興趣，他們要求物流方按照約定要求全面、有效地控制貨物送達(dá)的時間、數(shù)量和質(zhì)量。而提供最安全的保障是這些服務(wù)中最基本要求。只有建立在安全的基礎(chǔ)上，服務(wù)的質(zhì)量、成本的降低、風(fēng)險的規(guī)避、良好的信譽(yù)等等才有保證。正如前面已經(jīng)論述，保證貨物的質(zhì)量是集裝箱船上配積載的基本原則，而這也正是現(xiàn)代物流對集裝箱船上配積載提出的要求。2）縮短物流管道這意味著尋找減少周轉(zhuǎn)時間和存貨的辦法，存貨可以出現(xiàn)在供給鏈中的不同節(jié)點上，當(dāng)然也包括在集裝箱船上配積載中。存貨的作用是當(dāng)供給鏈出現(xiàn)問題引起需求波動時，用作緩沖。這些存貨增加了總供給鏈的長度，而零庫存的原則要求在顧客與供應(yīng)商之間的緊密配合，以減少對存貨的依賴。在服務(wù)需求趨向小批量、多樣化和多元化、個性化的情況下，零庫存是物流服務(wù)貨主需要發(fā)展專業(yè)化、個性化和柔性化的服務(wù)項目之一。3）增加物流管道的透明度管道的透明度是指知道什么時候、什么地方、多少數(shù)量的貨物以及在供應(yīng)管道中的可以達(dá)到的目的地。傳統(tǒng)上的集裝箱配載，這些信息對于貨主是不清楚的，最多只是明白部分屬于自己企業(yè)范圍的信息，供給管道中的瓶頸與過多的存貨不易發(fā)現(xiàn)。不良的管道透明度會導(dǎo)致不良的供給鏈控制。為達(dá)到完美的供給鏈控制，掌握管道的實時信息是必需的?，F(xiàn)代物流著眼于運輸流程的管理合理化和信息化，通過建立數(shù)據(jù)庫、物流管理中心使作業(yè)與服務(wù)變得公開和透明，有利于適應(yīng)生產(chǎn)的節(jié)奏、產(chǎn)品銷售的計劃，構(gòu)成服務(wù)質(zhì)量的組成部分。4）物流系統(tǒng)化管理傳統(tǒng)上，物流只是作為功能性的部門。當(dāng)今，物流已被看成對主業(yè)具有很大影響作用。這種轉(zhuǎn)變是由于經(jīng)濟(jì)的全球化趨勢，導(dǎo)致供給鏈的延長，企業(yè)不得不把物流系統(tǒng)整合起來管理，以聯(lián)接市場的供需雙方，系統(tǒng)中某一部分的決策，會影響整個系統(tǒng)的運作。倉儲現(xiàn)代化要求高度機(jī)械化、自動化、標(biāo)準(zhǔn)化，運輸現(xiàn)代化要求建立綜合運輸體系。集裝箱船上配積載同樣應(yīng)該被置于整個物流系統(tǒng)中進(jìn)行組織管理。通過供應(yīng)鏈的概念建立起對企業(yè)供產(chǎn)銷全過程的計劃和控制，從整體上完成最優(yōu)化的生產(chǎn)體系設(shè)計和運營，在利用現(xiàn)代信息技術(shù)的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了貨物流、資金流和信息流的有機(jī)統(tǒng)一，降低了社會生產(chǎn)總成本，使供應(yīng)鏈各方最終達(dá)到皆贏的戰(zhàn)略目的。通過以上分析，我們已經(jīng)知道現(xiàn)代物流管理中的集裝箱配載系統(tǒng)區(qū)別于傳統(tǒng)配載系統(tǒng)的特點和要求，采用比較分析方法，現(xiàn)具體列表21說明如下： 表21 現(xiàn)代物流管理中的集裝箱船舶配載系統(tǒng)與傳統(tǒng)配載系統(tǒng)之區(qū)別研究項目傳統(tǒng)配載系統(tǒng)滿足現(xiàn)代物流管理需要的配載系統(tǒng)是否與客戶共享配載信息資源否是提供客戶服務(wù)簡單、單一具體，柔性化服務(wù)客戶對箱位的跟蹤船位查詢船位跟蹤追求利潤追求部門利潤追求共同利潤，實現(xiàn)雙贏滿足客戶需求基本需求深層次需求與客戶的關(guān)系零散型，關(guān)系較松散伙伴型，關(guān)系緊密我們可以得出結(jié)論，集裝箱配載系統(tǒng)為適應(yīng)現(xiàn)代物流管理發(fā)展的需要，就必須充分利用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，全面規(guī)劃供應(yīng)鏈中的物流、信息流、資金流，通過應(yīng)用GPS定位技術(shù)、EDI技術(shù)、POS數(shù)據(jù)讀取系統(tǒng)等技術(shù)，構(gòu)建統(tǒng)一的集裝箱、貨物、航線與商務(wù)等電子數(shù)據(jù)交換平臺，建立與主要港口、代理、貨主以及海關(guān)、銀行、保險、商檢等部門之間的橫向聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，為貨主提供方便快捷的信息服務(wù)，為推動物流業(yè)實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化和信息化。在物流的交易條件、技術(shù)裝備、單證文件、法律環(huán)境和管理手段等方面推行統(tǒng)一的國際標(biāo)準(zhǔn)，對物流全過程進(jìn)行適時的監(jiān)控和跟蹤管理。最終使得供應(yīng)鏈成員能夠及時有效地獲取需求信息并及時響應(yīng)，以滿足運輸企業(yè)、集裝箱用戶和相關(guān)部門的數(shù)據(jù)交換與信息整合的自動化處理需求，為充分發(fā)揮作為現(xiàn)代物流環(huán)節(jié)的作用打下基礎(chǔ)。第三章 集裝箱船舶配載優(yōu)化設(shè)計與自動配積載系統(tǒng)研究 集裝箱船舶配載優(yōu)化設(shè)計目標(biāo)研究編制集裝箱船配積載計劃過程中，積載人員在熟悉集裝箱船舶和貨箱資料的基礎(chǔ)上，不僅要考慮船舶穩(wěn)性、強(qiáng)度和吃水差指標(biāo)要求，還要考慮如何最大限度地利用船舶箱位容量同時又盡可能減少倒箱；另外還須考慮集裝箱在碼頭的堆存情況。概括起來需綜合考慮下列因素：1）貨箱因素。包括航次訂艙箱量，航次訂艙總重量，航次裝卸港，箱子特征（如箱類、箱號、重量、尺碼等），場箱位。2）船舶因素。包括船舶類型、船長、型寬、吃水載重量、艙室重心位置、靜水力參數(shù)等船舶性能數(shù)據(jù)和總箱位、甲板箱位、艙內(nèi)箱位、特殊箱位等箱位分布資料。3）安全因素。包括穩(wěn)性、縱向強(qiáng)度、局部強(qiáng)度、吃水差及系固要求等。 4）其他因素。包括危險箱、冷藏箱、超尺度箱等特殊箱裝載要求；中途港貨箱順利卸載要求；便于裝卸要求，縮短船舶在港停泊時間要求等。上述因素在集裝箱船配積載過程中相互關(guān)聯(lián)，相互影響，相互矛盾，使得配積載計劃編制變成復(fù)雜的多目標(biāo)組合優(yōu)化問題。其中大量復(fù)雜因素之間的關(guān)系不可能完