夏海波, 胡甚平, 席永濤, 方泉根

(上海海事大學(xué) 商船學(xué)院，上海 201306)

0 引 言

船舶引航是航運(yùn)物流中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對(duì)保證船舶航行安全、提高港口作業(yè)效率、維護(hù)航行秩序以及保護(hù)水域環(huán)境等有重要意義.近年來(lái)，隨著我國(guó)航運(yùn)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，港口建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，引航水域的通航密度增加，通航條件日趨復(fù)雜，加之船舶的大型化、高速化、專業(yè)化，給船舶引航安全帶來(lái)巨大壓力.

作為船舶引航的核心人力資源，引航員的合理配置與使用是實(shí)現(xiàn)安全引航、提高引航服務(wù)能力的重要保障，尤其對(duì)一些引航里程較長(zhǎng)、靠離港口眾多、泊位分散的引航機(jī)構(gòu)而言，引航作業(yè)還可能涉及到分段引領(lǐng)、在航交接、多人引領(lǐng)等問(wèn)題，其引航員人力資源的配置顯得更為復(fù)雜，也具有更加重要的現(xiàn)實(shí)意義.

國(guó)內(nèi)外學(xué)者很早就認(rèn)識(shí)到人力資源對(duì)于組織生存和發(fā)展的重大意義，并從人力資源配置的機(jī)理[1-2]、靜態(tài)和動(dòng)態(tài)模型[3-4]、績(jī)效和評(píng)價(jià)[5-6]、管理策略[7-8]等多個(gè)角度進(jìn)行理論研究，形成相對(duì)完善的理論體系.但是這些研究主要以定性分析為主，定量化的研究相對(duì)較少，而且針對(duì)船舶引航領(lǐng)域的人力資源研究尚不多見(jiàn).

本文針對(duì)船舶引航系統(tǒng)中的引航人力資源配置問(wèn)題，基于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)模擬理論建立引航員配置的模擬模型，并利用計(jì)算機(jī)模擬分析船舶引航系統(tǒng)的行為特征，確定與引航需求相匹配的人力資源配置.

1 系統(tǒng)模擬原理

圖1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)模擬過(guò)程

模擬就是一種模仿行為，系統(tǒng)模擬是利用某種手段對(duì)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的模仿，它并不直接研究現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的行為，而是先建立一個(gè)在各主要方面能反映現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)特征的模型，通過(guò)對(duì)該模型的運(yùn)行試驗(yàn)研究現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的行為.這種間接研究的模擬方法是通過(guò)模型試驗(yàn)重現(xiàn)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)在不同情況下的行為，所以當(dāng)某些復(fù)雜系統(tǒng)難以用直接研究方法進(jìn)行研究或者不能采用解析求解時(shí)，系統(tǒng)模擬能提供一種可行的方法.[9]

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行模擬成為系統(tǒng)模擬的一個(gè)重要研究方向，它不僅可以大大縮短研究周期、節(jié)約經(jīng)費(fèi)，而且能對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)生活中的眾多領(lǐng)域提供一種預(yù)見(jiàn)未來(lái)的統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)以及對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的估計(jì)方法.近年來(lái)，計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)在管理決策中得到廣泛的應(yīng)用，并取得良好的效果.[10-12]

系統(tǒng)模擬一般需要經(jīng)歷建立模型和模擬運(yùn)行與分析兩大階段.其中，建立模型不僅包括對(duì)所研究系統(tǒng)進(jìn)行抽象，還包括對(duì)模擬模型的確認(rèn)；模擬運(yùn)行與分析包括模擬試驗(yàn)和結(jié)果分析等主要內(nèi)容.其基本過(guò)程一般從系統(tǒng)分析開(kāi)始，先后經(jīng)過(guò)系統(tǒng)建模、數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)分析環(huán)節(jié)直到?jīng)Q策實(shí)施，見(jiàn)圖1.

2 船舶引航員人力資源配置的模擬模型

引航員人力資源的配置涉及到被引船舶、引航員、引航水域的地理?xiàng)l件、自然環(huán)境等多種因素，其中許多因素存在隨機(jī)性，如到港船舶的種類、尺度、目的港等，而且這些因素之間還存在復(fù)雜的動(dòng)態(tài)聯(lián)系.對(duì)于這樣一個(gè)復(fù)雜、動(dòng)態(tài)的隨機(jī)系統(tǒng)，通過(guò)常規(guī)的解析理論所建立的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行求解比較困難，而利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)模擬技術(shù)能很好地模擬系統(tǒng)的隨機(jī)性和動(dòng)態(tài)性，也易于求解.

船舶引航實(shí)際上是為進(jìn)出港以及港內(nèi)移泊船舶提供的一種技術(shù)服務(wù)，其服務(wù)能力應(yīng)與港口船舶的服務(wù)需求相平衡.因此，引航員人力資源的配置取決于船舶引航所面臨的動(dòng)態(tài)需求.從系統(tǒng)模擬角度看，引航需求的變化通過(guò)需求變量描述；引航員人力資源的配置是需要決策的量，可通過(guò)決策變量描述.需求變量的動(dòng)態(tài)變化直接影響到?jīng)Q策變量的變化，二者之間存在明確的因果關(guān)系，這種因果關(guān)系通過(guò)決策準(zhǔn)則描述.模擬模型中引入隨機(jī)數(shù)以體現(xiàn)船舶引航系統(tǒng)中的動(dòng)態(tài)性和隨機(jī)性，并通過(guò)多次抽樣模擬描述系統(tǒng)的宏觀特征.船舶引航員人力資源配置的模擬模型見(jiàn)圖2.

圖2 船舶引航員人力資源配置的模擬模型

模擬開(kāi)始時(shí)，由系統(tǒng)先給出一個(gè)隨機(jī)數(shù)，繼而產(chǎn)生符合需求變量概率分布的隨機(jī)變量，再根據(jù)設(shè)定的決策準(zhǔn)則確定決策變量的分布.通過(guò)多次模擬循環(huán)，最終可模擬出系統(tǒng)的宏觀行為，據(jù)此，制定決策方案，完成系統(tǒng)模擬.

2.1 需求變量

需求變量分布是系統(tǒng)模擬的輸入條件或初始條件，這些數(shù)據(jù)的正確與否對(duì)模擬模型的有效性和模擬結(jié)果有重要影響.就引航員配置而言，其需求變量主要包括被引船舶的種類、尺度、引航作業(yè)方式以及航線等4個(gè)變量：(1)船舶種類，一般包括散貨船、集裝箱船、雜貨船、油船、危險(xiǎn)品船、客船等，其分布特點(diǎn)與具體港口的作業(yè)能力、自然條件等相關(guān).(2)船舶尺度，主要指船長(zhǎng)和吃水，其分布特點(diǎn)取決于被引船舶的種類、船型、載態(tài)等.(3)引航作業(yè)方式，描述進(jìn)口引航、出口引航、移泊和區(qū)段引航等4種工作模式.其中，區(qū)段引航是指引航轄區(qū)內(nèi)部各港之間的引航作業(yè).(4)航線，通過(guò)始發(fā)港和目的港描述引航作業(yè)的航程以及由此而產(chǎn)生的交接方式.

需求變量的隨機(jī)性可用概率分布描述，通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析需求變量的歷史觀測(cè)數(shù)據(jù)，利用數(shù)學(xué)方法可以擬合出與其客觀分布相接近的概率分布形式.基于此概率分布可產(chǎn)生相應(yīng)的隨機(jī)數(shù)，用于計(jì)算機(jī)模擬.

正態(tài)分布在系統(tǒng)模擬中有廣泛的應(yīng)用.以船長(zhǎng)為例，如果被引船舶的船長(zhǎng)x服從正態(tài)分布，則其概率密度函數(shù)為

(1)

式中:μ為分布的數(shù)學(xué)期望值，決定分布位置；σ為標(biāo)準(zhǔn)差,決定分布形狀，記作x～N(μ,σ2).

此外，模擬中常見(jiàn)的概率分布包括指數(shù)分布、三角分布、Weibull分布、泊松分布等.

2.2 決策準(zhǔn)則

能崗匹配是人力資源配置中的一個(gè)重要原則，它要求人的能力應(yīng)與其所從事的工作崗位合理匹配：一方面要按能配崗，把合適的人放在合適的崗位上；另一方面要因崗選人，根據(jù)相應(yīng)的崗位找到相應(yīng)的人.良好的能崗匹配可實(shí)現(xiàn)人盡其才、崗盡其能，保障系統(tǒng)穩(wěn)定、高效地運(yùn)轉(zhuǎn).

在船舶引航員的配置中同樣應(yīng)遵循因人排船以及因船、航線、作業(yè)方式等排人的能崗匹配原則，其具體配置準(zhǔn)則體現(xiàn)在相關(guān)法規(guī)中，主要包括與被引船舶的種類、尺度、作業(yè)方式和航線等相匹配的引航員調(diào)派準(zhǔn)則、級(jí)別和數(shù)量配置準(zhǔn)則以及引航員在航交接準(zhǔn)則等.

2.3 決策變量

決策變量主要包括引航員配置的地點(diǎn)、數(shù)量和等級(jí)等3個(gè)變量.計(jì)算機(jī)模擬的最終結(jié)論應(yīng)該明確在一定的引航需求下各引航機(jī)構(gòu)應(yīng)配置的引航員數(shù)量以及不同級(jí)別引航員所占的比例.此外，為進(jìn)一步分析引航員的工作負(fù)荷等情況，還可以設(shè)定引領(lǐng)工作時(shí)間等變量.

3 實(shí)證分析

長(zhǎng)江引航中心在長(zhǎng)江海事局的領(lǐng)導(dǎo)下，統(tǒng)一管理長(zhǎng)江的引航工作.從云南水富至上海的長(zhǎng)江開(kāi)放港口設(shè)有多個(gè)引航站和引航交接基地，引航管轄距離超過(guò)2 800 km.在長(zhǎng)江江蘇段，該引航機(jī)構(gòu)統(tǒng)一負(fù)責(zé)長(zhǎng)江沿線12個(gè)港口(即P1，P2，…,P12)的船舶引領(lǐng)工作.由于引航距離長(zhǎng)、引航環(huán)境復(fù)雜，引航機(jī)構(gòu)下設(shè)8個(gè)引航站(即PS-1，PS-2，…,PS-8)和一個(gè)交接基地，具體負(fù)責(zé)各港的船舶引領(lǐng)以及引航員的在航交接工作，見(jiàn)圖3.

利用上文中的模擬模型，分析在滿足一定的引航需求量的情況下該引航機(jī)構(gòu)及其下屬 8個(gè)引航站需要配置的引航員的總數(shù)量和級(jí)別比例.

圖3 船舶引航機(jī)構(gòu)布局

3.1 需求變量的確定

通過(guò)對(duì)該引航機(jī)構(gòu)2006—2011年船舶引航數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，獲取各需求變量的基本分布特征，建立用于模擬運(yùn)行的隨機(jī)模型.

由于各個(gè)變量的概率分布類型、參數(shù)不同，需要根據(jù)實(shí)際統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行具體分析.以進(jìn)出長(zhǎng)江比較多的散貨船的尺度變量x為例，被引船舶的船長(zhǎng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的直方圖表明其概率f(x)服從正態(tài)分布，見(jiàn)圖4.圖中顯示散貨船的船長(zhǎng)服從均差μ為158.02，標(biāo)準(zhǔn)差σ為55.77的正態(tài)分布.基于μ和σ，利用EXCEL命令函數(shù)NORMINV即可獲得符合上述正態(tài)分布的船長(zhǎng)隨機(jī)變量.

圖4 散貨船船長(zhǎng)分布的頻率直方圖

圖5 散貨船船長(zhǎng)與吃水的擬合曲線

通過(guò)進(jìn)一步分析可以發(fā)現(xiàn)散貨船的吃水y與船長(zhǎng)x之間具有一定的規(guī)律，二者之間的擬合曲線見(jiàn)圖5.因此，吃水變量的隨機(jī)模型可在船長(zhǎng)隨機(jī)模型的基礎(chǔ)上得出.同理，可以得到其他船型的尺度、船舶種類、作業(yè)方式和航線等變量的分布形式及其隨機(jī)模型.

3.2 決策準(zhǔn)則的確定

根據(jù)該引航機(jī)構(gòu)的《引航員調(diào)派管理程序》中的規(guī)定，主要的引航員調(diào)派和匹配準(zhǔn)則:(1)以交接基地為界，實(shí)施分段引航、跨交接基地的遠(yuǎn)距離引航作業(yè)在交接基地進(jìn)行引航員交接.(2)進(jìn)口引航由目的港所屬引航站指派，出口引航由始發(fā)港所屬引航站指派，區(qū)段引航由始發(fā)港所屬引航站指派；分段引航時(shí)，接班引航員由引航基地指派.(3)引航員的級(jí)別應(yīng)與船舶種類和尺度相匹配，具體規(guī)定見(jiàn)表1.表中：載運(yùn)有《國(guó)際防止船舶造成污染公約》(MARPOL 73/78)所定義的一級(jí)危險(xiǎn)品的船舶稱為一級(jí)危險(xiǎn)品船；載運(yùn)有公約定義的X類和Y類有毒液體物質(zhì)的船舶稱為X,Y類危險(xiǎn)品船；載運(yùn)有公約定義的除上述以外危險(xiǎn)品的船舶稱為其他危險(xiǎn)品船.(4)引航員級(jí)別低配優(yōu)先，即雖然一級(jí)引航員可以引領(lǐng)，如果三級(jí)引航員也可引領(lǐng)，則安排三級(jí)引航員引領(lǐng).(5)當(dāng)船長(zhǎng)超過(guò)175 m(含175 m)時(shí)配備2名引航員實(shí)施雙人引領(lǐng)，主班引航員的級(jí)別必須與船舶種類和尺度相匹配，副班引航員的級(jí)別為助理引航員以上級(jí)別.

表1 引航員指派級(jí)別準(zhǔn)則

3.3 模擬結(jié)果與分析

按照上述需求變量的定義及決策準(zhǔn)則，基于上文所建立的模擬模型，共獨(dú)立模擬10 000次引航作業(yè).模擬結(jié)果顯示：(1)在現(xiàn)行港口運(yùn)營(yíng)條件下，平均單艘次作業(yè)時(shí)間為8.05 h；單人在船引航作業(yè)時(shí)間為6.46 h.(2)以2010年為例，該引航機(jī)構(gòu)的年外貿(mào)引航量為40 827艘次，如果假定一個(gè)引航員月均在船引航時(shí)間為176 h，即每月工作22 d，每天在船引航時(shí)間為8 h，需配備引航員145人；如果工作負(fù)荷降低至月均工作時(shí)間120 h，則該引航機(jī)構(gòu)應(yīng)配備的引航員總數(shù)為213人，各引航站所需配備的引航員人數(shù)與級(jí)別見(jiàn)圖6.

圖6 各引航站的引航員配置數(shù)量

3.3.1 模型驗(yàn)證

圖7 引航員配置數(shù)量對(duì)比

圖8 引航員配置級(jí)別對(duì)比

為驗(yàn)證模擬結(jié)果的可靠性，根據(jù)2006—2010年的實(shí)際年引航量，將計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果與實(shí)際統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析.從引航員配置的總數(shù)看，模擬結(jié)果略低于實(shí)際統(tǒng)計(jì)值，平均降低2.2%，見(jiàn)圖7.考慮到實(shí)際工作中應(yīng)保持一定的余量，模擬結(jié)果總體上與實(shí)際統(tǒng)計(jì)結(jié)果一致.從引航員級(jí)別結(jié)構(gòu)看，模擬得出的一級(jí)、二級(jí)引航員的比例略低于實(shí)際比例，而三級(jí)引航員的比例高于實(shí)際比例，見(jiàn)圖8.這主要是由計(jì)算機(jī)模擬中的低配原則造成的，實(shí)際工作中三級(jí)引航員的工作可由較高級(jí)別的引航員完成.

總體上，計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果與實(shí)際統(tǒng)計(jì)值具有較好的一致性，利用此模擬模型對(duì)引航員人力資源模擬是可靠的.

3.3.2 模型應(yīng)用

計(jì)算機(jī)模擬的最大優(yōu)勢(shì)在于能快捷地體現(xiàn)出輸入條件(即需求變量)的變化對(duì)輸出結(jié)果(即決策變量)的影響，因此，在系統(tǒng)評(píng)價(jià)、預(yù)測(cè)及優(yōu)化等方面得到廣泛應(yīng)用.就船舶引航員的人力資源配置而言，利用該模型可以分析當(dāng)各港船舶引航量、被引船舶的尺度以及引航作業(yè)模式等發(fā)生變化時(shí)對(duì)引航員配置所帶來(lái)的影響.

圖9顯示當(dāng)被引領(lǐng)船舶的船長(zhǎng)增加5%時(shí)，一級(jí)引航員的比例將相應(yīng)增加，而三級(jí)引航員的比例將相應(yīng)下降.圖10顯示在其他條件不變，而增加兩個(gè)交接基地時(shí)，即引航作業(yè)模式由2段引航改變?yōu)?段引航時(shí)，所需配備的引航員總數(shù)及其在各站和各基地的配員和結(jié)構(gòu).

圖9 船長(zhǎng)變化前后的引航員配置對(duì)比

圖10 改變引航模式后的引航員配置情況

4 結(jié)束語(yǔ)

引航員的有效配置不僅能加強(qiáng)引航機(jī)構(gòu)自身的人才隊(duì)伍建設(shè)，而且對(duì)保障港口航運(yùn)安全、提高港口競(jìng)爭(zhēng)力有重要意義.本文利用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)，建立船舶引航員人力資源配置的模擬模型，并以長(zhǎng)江引航中心為例，模擬長(zhǎng)江沿線各引航站的引航員數(shù)量與結(jié)構(gòu)的配置，結(jié)果表明該模型能較好地反映船舶引航需求的變化對(duì)引航員人力資源配置的影響，為引航管理決策提供科學(xué)依據(jù).

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