集裝箱空箱調(diào)運(yùn)優(yōu)化研究

田海萌

摘 要：文章在闡明了多式聯(lián)運(yùn)條件下集裝箱空箱調(diào)運(yùn)的問題的基礎(chǔ)上，通過利用整數(shù)規(guī)劃的方法，在考慮空箱調(diào)運(yùn)的各項(xiàng)成本，運(yùn)輸費(fèi)用，以及調(diào)運(yùn)的方向約束條件，以及空箱調(diào)運(yùn)能力的限制等因素的條件下，建立了基于船公司，集裝箱港口和制造商三者合作的集裝箱空箱調(diào)運(yùn)優(yōu)化模型，并通過對模型進(jìn)行計算，確認(rèn)該模型的有效性。

關(guān)鍵詞：多式聯(lián)運(yùn)；集裝箱；空箱調(diào)運(yùn)

1 多式聯(lián)運(yùn)下集裝箱空箱調(diào)運(yùn)問題概述

所謂多式聯(lián)運(yùn)下的集裝箱空箱調(diào)運(yùn)問題，是指在綜合考慮兩種以上運(yùn)輸方式的情況下，對未裝載貨物的集裝箱（空箱）的配置和調(diào)運(yùn)計劃做出決策。

對于集裝箱空箱調(diào)運(yùn)中存在的種種問題，國內(nèi)外的學(xué)者都進(jìn)行了廣泛的研究。自White[1]運(yùn)用運(yùn)輸規(guī)劃的理論開展空載運(yùn)輸工具調(diào)配研究以來，各國學(xué)者對于空箱調(diào)運(yùn)優(yōu)化的研究逐步完善起來。Florez[2]以確定性網(wǎng)絡(luò)的方法來研究空箱調(diào)運(yùn)，并且建立了針對跨洋運(yùn)輸集裝箱的空箱調(diào)運(yùn)利潤最優(yōu)模型。而CHEANG等[3]對是否存在第三方的租箱公司的不同情況分別建立了動態(tài)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模型，并且開發(fā)出了一套決策支持系統(tǒng)（DSS）來解決空箱調(diào)運(yùn)的決策問題。在國內(nèi)的相關(guān)研究中，施欣[4]通過對海運(yùn)集裝箱空箱調(diào)運(yùn)的過程的分析，并且將重箱和空箱的運(yùn)動結(jié)合起來，提出了相應(yīng)的集裝箱空箱調(diào)運(yùn)的優(yōu)化模型。丁菲[6]建立了陸運(yùn)，海運(yùn)和多式聯(lián)運(yùn)等不同條件下，空箱調(diào)運(yùn)的動態(tài)和靜態(tài)貓性，并且通過一個算例為航運(yùn)企業(yè)在短期和長期所進(jìn)行空箱調(diào)運(yùn)提供了參考。

以上文獻(xiàn)對于多式聯(lián)運(yùn)集裝箱空箱調(diào)運(yùn)的研究主要集中對單一對象（船公司，港口，制造商等）空箱調(diào)運(yùn)的優(yōu)化進(jìn)行研究，本文在原有集裝箱空箱調(diào)運(yùn)模型的基礎(chǔ)上，不僅考慮了租箱所存在的各項(xiàng)成本，空箱調(diào)運(yùn)的費(fèi)用以及進(jìn)行空箱調(diào)運(yùn)時，調(diào)運(yùn)方向的約束條件，以及空箱最大調(diào)運(yùn)能力的限制等因素，而且創(chuàng)新性的考慮了集裝箱港口與租箱公司和制造商的合作方式。然后在綜合考慮各種因素的條件下，建立起了基于船公司，集裝箱港口和制造商三者彼此相互合作的集裝箱空箱調(diào)運(yùn)優(yōu)化模型。

2 模型建立

一般情況下，集裝箱使用市場上的集裝箱的總供應(yīng)量是等于總需求量的，只是由于市場的不均衡和一些因素的影響，造成集裝箱在短期內(nèi)的供需不平衡。當(dāng)某個港口某個時期的空箱供大于需的時候，空箱調(diào)運(yùn)的重點(diǎn)就是如何調(diào)配，調(diào)配多少，以及何時調(diào)配才能滿足需要；反之，就應(yīng)該考慮如何從其他地區(qū)調(diào)配空箱以滿足需要。所以，空箱調(diào)運(yùn)主要是控制和決策空箱從供給港到需求港的流動。

2.1 空箱調(diào)運(yùn)成本分析

具體來說，空箱調(diào)運(yùn)的成本主要有運(yùn)輸費(fèi)用（C1），港口費(fèi)用（C2），管理費(fèi)用（C3），以及租借費(fèi)用（C4）組成。

所以，空箱調(diào)運(yùn)成本可以表示為：

C=C1+C2+C3+C4

下面模型是建立在空箱調(diào)運(yùn)成本公式的基礎(chǔ)上，然后運(yùn)用lingo軟件進(jìn)行求解。

2.2 空箱調(diào)運(yùn)模型

在多式聯(lián)運(yùn)條件下，對于某個港口而言，其空箱的來源主要包括：進(jìn)口箱在內(nèi)陸地區(qū)卸載后歸還；出口箱在海外某港口卸載后歸還；從其他沿海港口調(diào)箱；就地租箱?？障涞娜ハ虬ǎ簭母劭诙褕鲞\(yùn)往內(nèi)地準(zhǔn)備接應(yīng)出口的貨物；進(jìn)口箱卸載后空箱返還海外需求低；向其他沿海港口調(diào)箱。

在此基礎(chǔ)上，建立空箱調(diào)運(yùn)模型。模型主要基于以下假設(shè)：

（1）存在若干空箱需求地和空箱供給地，廣泛分布于內(nèi)陸，沿海港口和海外港口，各地空箱需求和供給量已知。

（2）航線上各港口之間的海上空箱運(yùn)輸費(fèi)率，內(nèi)陸運(yùn)輸費(fèi)率，租箱成本等參數(shù)已知。

（3）所有的空箱調(diào)運(yùn)過程都必須在計劃期間內(nèi)完成。

（4）允許租箱。文章假設(shè)在需求地租賃空集裝箱沒有數(shù)量限制，且租賃的集裝箱能夠即刻得到。

空箱調(diào)運(yùn)的兩個主要目標(biāo)是為了：提高托運(yùn)人滿意程度；使得調(diào)運(yùn)成本最低。

對于降低成本，即對空箱調(diào)運(yùn)成本公式求取最小值，在船公司，集裝箱港口以及制造商三者進(jìn)行合作的前提下，模型的公式表達(dá)如下：

為供應(yīng)地的集合，為需求地的集合；

Cij：在船公司，集裝箱港口和制造商三者合作后，從供應(yīng)地i到需求地j的運(yùn)輸成本；

xij：在船公司，集裝箱港口和制造商三者合作后，從供應(yīng)地i到需求地j的空箱運(yùn)輸量；

xij（1）：在船公司，集裝箱港口和制造商三者合作前，從供應(yīng)地i到需求地j的空箱運(yùn)輸量；

Hij：集裝箱港口，租箱公司和制造商進(jìn)行合作所需要的費(fèi)用；

Fij：從供應(yīng)地i到需求地j的重箱運(yùn)輸量；

Rij：空箱需求地的租箱費(fèi)率；

yj：在船公司，集裝箱港口和制造商三者合作后，空箱需求地的租箱量；

yj（1）：在船公司，集裝箱港口和制造商三者合作前，空箱需求地的租箱量；

Aij：當(dāng)其為1時，在某條航線上，j港為i港后的掛靠港，且能在要求的時間內(nèi)到達(dá)；為0時，其他情況；

Dj：需求地j的空箱需求量量；

Sij：供應(yīng)地的空箱供給量；

Uij：供應(yīng)地i，需求地j兩地之間的空箱運(yùn)力約束；因?yàn)樵诒灸Ｐ椭屑僭O(shè)重箱量是確定已知的，故Uij=船舶的對重箱的運(yùn)輸能力

Tpqij：當(dāng)航次[p，q]段屬于[i，j]段，Tpqij為1，反之為0。

其中，決策變量為xij，yj.。

這一模型旨在確定每一次空箱調(diào)運(yùn)的三個主要因素—調(diào)運(yùn)路線，調(diào)運(yùn)數(shù)量，租箱決策，以更好地實(shí)現(xiàn)托運(yùn)人滿意最大化和承運(yùn)人成本最小化這連個目標(biāo)。

2.3 案例分析

在借用制造商或者租箱公司的空箱的前提下，我們得到的目標(biāo)函數(shù)是19038.8，具體所需調(diào)運(yùn)的空箱調(diào)運(yùn)量見表8。在同等條件下，如果我們不考向制造商與租箱公司進(jìn)行合作，借用其空箱，在原有的約束條件的基礎(chǔ)上進(jìn)行空箱調(diào)運(yùn)，這種情況的最終目標(biāo)函數(shù)為34980.4，具體空箱調(diào)運(yùn)量見表9。

通過表8，表9我們可以得出，在這種情況下，向集裝箱的租箱公司，或者制造商以免費(fèi)運(yùn)輸為前提，借用一定數(shù)量的集裝箱，會使得租用的空箱數(shù)量大大降低，這使得總成本有很大程度的降低。因此在實(shí)踐操作中，可以綜合考慮各種因素，與租箱公司和制造商進(jìn)行合理的合作，從而實(shí)現(xiàn)空箱調(diào)運(yùn)總成本最小。

4 結(jié)論

隨著國際貿(mào)易的迅速發(fā)展，集裝箱運(yùn)輸作為多式聯(lián)運(yùn)中的重要一環(huán)在國際運(yùn)輸體系中的作用不斷提高。伴隨著集裝箱迅速的發(fā)展，空箱調(diào)運(yùn)這一問題也日益突出。本文在充分考慮集裝箱的運(yùn)輸成本和運(yùn)輸時間的前提下，能夠比較合理的反映實(shí)際航線的運(yùn)作特點(diǎn)，所以，得出的解決方案也基本合理，也比較符合實(shí)際情況。但是該模型是一個靜態(tài)模型，因此每一個參數(shù)的變化都必須進(jìn)行重新計算才能得到結(jié)果，這就使得模型不能很好的反映集裝箱動態(tài)運(yùn)輸?shù)囊?。因此，本文的模型還有繼續(xù)完善的必要。

參考文獻(xiàn)

[1]WhiteWW.Anetworkalgorithmforemptyfreightcarallocation[J].IBMSystemJournal，1969.15（2）：147-169.

[2]施欣，集裝箱海運(yùn)空箱調(diào)運(yùn)優(yōu)化分析[J].系統(tǒng)工程理論與實(shí)踐，2003（4）：70-89.

[3]丁菲.海運(yùn)與多式聯(lián)運(yùn)下的集裝箱空箱調(diào)運(yùn)優(yōu)化研究[D].上海：上海海事大學(xué)交通運(yùn)輸學(xué)院，2005，27（3）：384-387.

[4]劉大镕，賀斌，蔣良奎，余愛平.隨機(jī)（單箱種）陸上空箱調(diào)運(yùn)模型[J].上海海運(yùn)學(xué)院學(xué)報，2000，21（3）：8-18.