航线配船课程教学设计闫海.doc

.- 航运管理课程设计 航线配船方案 07级航运管理三班 闫海 2220071452 指导老师：钟铭 目录 第一章 问题描述 1 第二章 参数准备 2 2.1. 参数概述 2 2.2船舶航行及在港时间的确定 2 2.2.1船舶往返航行时间的确定 2 2.2.2各航线船舶啊在港口停泊时间的计算 3 2.2.3年往返航次数及航次时间的确定 4 2.3 船舶燃油费及物料费润料费用的确定 5 2.4船员工资成本的确定 7 2.5 年修理费、保险费的确定 8 2.6 管理费用 8 2.7 港口使费 8 2.8 营运总成本的计算 9 2.9各型船闲置年度费用 9 2.10 年运输量的确定 10 第三章 方法说明 10 第四章 设计结果 12 4.1 最终结果 12 4.2 结果分析 13 第五章 总结建议 14 第六章 感想 15 第一章 问题描述 本问题需要解决的是以2011年船队总费用支出额最小为目标，制订这一船队的年度货运航线配船计划。费用总支出可以参照除去折旧费用的年度运营成本进行计算。 该船队现有6种集装箱船型，每型船的数量及主要参数见表1-1。本年度内要在6条只挂靠两港的简单航线上承担货物运输任务。所有货物都可能用任一型船运输。各航线挂靠港口和预测2011年每条航线上的集装箱运输量列于表1-2中，各港口操作指标见表1-3。由于某种客观原因，第6型船不能配置在第1航线上营运。假设各型船的年度闲置费用均为购船当时船价的3%。假设各型船年营运时间为350天、载箱量利用率为90%。 表1-1船数量及参数 技术参数及序号 船型 TEU 数量 艘 净吨位NRT 船价 万美元 航速 节kn 航行天耗燃油/t 航行天耗柴油/t 停泊天耗柴油/t 船员定编 1 2200 20 8950 2300 15 45 4 4 20 2 2700 20 21870 2800 17 85 4 4 20 3 3800 20 29640 3600 18 125 4 5 22 4 4400 20 31680 5600 19 141 4 5 22 5 5250 20 36668 5900 20 165 4 5 23 6 6600 15 44880 6300 22 190 4 5 23 表1-2 航线参数 航线编号 挂靠港口 航线运量（单向）（万TEU） 1 大连——烟台 40 2 大连——上海 90 3 天津——上海 100 4 天津——深圳 120 5 青岛——深圳 452 6 上海——深圳 150  表1-3各港口操作指标 港口 大连 天津 烟台 青岛 上海 深圳 装卸效率（TEU/h） 21.6 22.5 22.1 23.7 20.2 20.8 第二章 参数准备 2.1. 参数概述 为了分析研究问题，需要进一步分析确定各种船舶的年度营运总成本。由于本题为了将船舶运营的成本最小化，因此不易将折旧费计入进来，不将折旧费计入的原因有以下原因，第一、对于公司来讲折旧费越大意味着避税效果越好，这与费用支出最小相矛盾；第二、折旧方式多种多样，现在船公司大多使用双倍余额递减方式进行折旧，然而船龄等参数并为给出，在此计算存在困难；第三、船舶的折旧费不因闲置与否而变化，在此计算没有意义。 因此在此讨论的成本包括船员工资、年修理费、保险费、年燃油费、润料费、物料费、港口使费，管理费。 2.2船舶航行及在港时间 2.2.1船舶往返航行时间的确定 根据表1-1、表1-3和表2-1（航线里程）的数据可以确定船舶往返航行时间及在港时间。根据公式2-1确定往返航行时间如表2-2所示 ts=LsVs2 （公式2-1） ts----往返航次航行时间 Ls----航线距离 Vs---船舶航行速度 表2-1 航线里程数据（海里） 航线 大连-烟台 大连-上海 天津-上海 天津-深圳 青岛-深圳 上海-深圳 距离 348 556 695 1425 1138 887 数据来源：锦程物流网 表2-2 往返航次总航行时间（h） 航线/船舶 1 2 3 4 5 6 大连-烟台 46.40 40.94 38.67 36.63 34.80 40.32 大连-上海 74.13 65.41 61.78 58.53 55.60 50.55 天津-上海 92.67 81.76 77.22 73.16 69.50 63.18 天津-深圳 190.00 167.65 158.33 150.00 142.50 129.55 青岛-深圳 151.73 133.88 126.44 119.79 113.80 103.45 上海-深圳 118.27 104.35 98.56 93.37 88.70 80.64 2.2.2各航线船舶啊在港口停泊时间的计算 对于各港口的装卸时间的计算，为了便于计算，假设在进行装卸操作时个港口均有4台设备同时作业，所有船舶装箱利用率90%，船舶在港时间为船舶装卸时间的1.5倍。根据公式2-2得到各船型在个港口的停泊时间，如表2-3所示。 tp=Q船90%P工时41.5（公式2-2） tp----船舶在港停泊时间 Q船----船舶最大载重量（TEU） P工时---港口单一设备装卸效率 表2-3 各船型在各港口停泊时间（h） 1 2 3 4 5 6 大连 34.375 42.1875 59.375 68.75 82.03125 103.125 天津 33 40.5 57 66 78.75 99 烟台 33.59729 41.23303 58.03167 67.19457 80.17534 100.7919 青岛 31.32911 38.44937 54.11392 62.65823 74.76266 93.98734 上海 36.75743 45.11139 63.4901 73.51485 87.71658 110.2723 深圳 35.69712 43.8101 61.65865 71.39423 85.1863 107.0913 进而根据t港=tp(公式2-3)求出各航线的停泊时间得到表2-4各船型在对应航线在岗停泊时间的数据 表2-4 各船型在对应航线停泊时间（h） 航线/船舶 1 2 3 4 5 6 大连-烟台 67.97 83.42 117.41 135.94 162.21 203.92 大连-上海 71.13 87.30 122.87 142.26 169.75 213.40 天津-上海 69.76 85.61 120.49 139.51 166.47 209.27 天津-深圳 68.70 84.31 118.66 137.39 163.94 206.09 青岛-深圳 67.03 82.26 115.77 134.05 159.95 201.08 上海-深圳 72.45 88.92 125.15 144.91 172.90 217.36 2.2.3年往返航次数及航次时间的确定 根据t航次=tp+ts（公式2-4） 其中t航次——船舶在该航线的航次时间 得出船舶在对应航次的航次运行总时间得到表2-5的数据。 表2-5 船舶航次时间（h） 航线/船舶 1 2 3 4 5 6 大连-烟台 114.37 124.36 156.08 172.57 197.01 244.24 大连-上海 145.26 152.71 184.65 200.79 225.35 263.95 天津-上海 162.43 167.37 197.71 212.67 235.97 272.45 天津-深圳 258.7 251.96 276.99 287.39 306.44 335.64 青岛-深圳 218.76 216.14 242.21 253.84 273.75 304.53 上海-深圳 190.72 193.27 223.71 238.28 261.6 298 根据Ni=船舶年营运时间航次时间（公式2-4）确定各船型在各航线的往返航次数，根据要求，船舶年营运时间按350天计算，得到表2-6的数据。 表2-6 2010年船舶航次次数 航线/船舶 1 2 3 4 5 6 大连-烟台 73.45 67.55 53.82 48.68 42.64 34.39 大连-上海 57.83 55.01 45.49 41.83 37.28 31.82 天津-上海 51.71 50.19 42.49 39.50 35.60 30.83 天津-深圳 32.47 33.34 30.33 29.23 27.41 25.03 青岛-深圳 38.40 38.86 34.68 33.09 30.68 27.58 上海-深圳 44.04 43.46 37.55 35.25 32.11 28.19 2.3 船舶燃油费及物料费润料费用 C燃=在港日耗油量在港总天数燃油价格+航行日耗航行耗柴油航行总天数柴油价格+航行日耗燃油量航行总天数燃油价格 （公式2-5） 根据公式2-5可求得船舶燃油费用 燃油、柴油的价格根据航运在线提供的中国沿海港口6月23日船用柴油、燃油价格的平均值确定，即国产混调船用180CST燃料油 4650元/吨，船供0#柴油 6650元/吨。经计算得到下表数据 表2-7 各船型燃油费用成本 港口/船型 1 2 3 4 5 6 大连-烟台 39022512 54851470.33 61464022.94 59852743.09 58661042 大连-上海 46685023 68563852.89 78924669.24 77851402.58 77318778 70412527.94 天津-上海 51093655 76887666.25 90185444.97 89778723.49 90044055.9 82805729.22 天津-深圳 63098655 101357475.3 126593802.8 130195905 135429841 130093497.9 青岛-深圳 60106882 94998093.37 116622217.4 118832183.7 122303063 115891748.8 上海-深圳 54726313 84000940.78 100240609.4 100646210.3 101900600 94685199.33 润料费按燃料费的8%计算，物料费去燃料费燃料费的10%计算可得表2-8、表2-9的数据表2-8 润料费成本 港口/船型 1 2 3 4 5 6 大连-烟台 3121801 4388118 4917121.835 4788219.447 4692883.356 0 大连-上海 3734802 5485108 6313973.539 6228112.207 6185502.241 5633002.235 天津-上海 4087492 6151013 7214835.598 7182297.879 7203524.473 6624458.337 天津-深圳 5047892 8108598 10127504.22 10415672.4 10834387.29 10407479.83 青岛-深圳 4808551 7599847 9329777.392 9506574.693 9784245.078 9271339.901 上海-深圳 4378105 6720075 8019248.751 8051696.827 8152048.012 7574815.946 表2-9 物料费成本 1 2 3 4 5 6 大连-烟台 4214431 5923958.795 6638114.477 6464096.254 6335392.53 0 大连-上海 5041983 7404896.112 8523864.278 8407951.479 8350428.03 7604553.018 天津-上海 5518115 8303867.955 9740028.057 9696102.137 9724758.04 8943018.755 天津-深圳 6814655 10946607.33 13672130.7 14061157.74 14626422.8 14050097.77 青岛-深圳 6491543 10259794.08 12595199.48 12833875.84 13208730.9 12516308.87 上海-深圳 5910442 9072101.604 10825985.81 10869790.72 11005264.8 10226001.53 2.4船员工资成本 船员工资是船舶运营成本的重要组成部分，船上各职务对应的船员工资如表2-1所示。由于6种船型的船员编制不同，但各船型高级船员人数均为一致，因此定编23人、22人的船舶与定编20人的差别仅在于水手、机工数量的不同，并根据此可以确定各船型的年度工资成本，如表2-2所示。 表2-10 2010年6月中国沿海航线船员工资表（人民币） 船长 大副 二副 三幅 轮机长 大管轮 二管轮 三管轮 水手长 机工长 水手 机工 厨师 电工 32000 27000 18500 14500 23000 21000 14500 11500 4400 4400 3100 3100 4000 4500 数据来源：海员之家网站 表2-11 各船型的年度船员工资成本 技术参数及序号 船型 数量 船员定编 年总工资成本 TEU 艘 人 元/年 1 2200 20 20 2449200 2 2700 20 20 2449200 3 3800 20 22 2523600 4 4400 20 22 2523600 5 5250 20 23 2560800 6 6600 15 23 2560800 2.5 年修理费、保险费 由于数据难以取得，在此年修理费、保险费分别按照造价的3%、0.7%确定，根据计算得到一下数据。由于数据为美元，在此根据2010年7月7日的中美汇率中间价677.81进行汇率换算，得到以下数据 表2-12 年修理费、保险费 技术参数及序号 船价 船价 保险费/元 修理费/元 万美元 CNY 1 2300 155896300 1091274.1 4676889 2 2800 189786800 1328507.6 5693604 3 3600 244011600 1708081.2 7320348 4 5600 379573600 2657015.2 11387208 5 5900 399907900 2799355.3 11997237 6 6300 427020300 2989142.1 12810609 2.6 管理费用 设管理费占总营运费用的15%，在进行成本核算最后过程再进行计算。 2.7 港口使费 由于数据难以查找，在此按照每航次每载重吨港口费用为10元/净吨进行估算，使用表2-6 的010年船舶航次次数数据与船舶净吨相乘再乘10，得到表2-13的数据 表2-13 港口使费(万元) 航线/船舶 1 2 3 4 5 6 大连-烟台 657.38 1477.32 1595.22 1542.18 1563.52 1543.42 大连-上海 517.58 1203.07 1348.32 1325.17 1366.98 1428.08 天津-上海 462.80 1097.66 1259.40 1251.36 1305.38 1383.65 天津-深圳 290.61 729.15 898.98 926.01 1005.07 1123.35 青岛-深圳 343.68 849.87 1027.92 1048.29 1124.97 1237.79 上海-深圳 394.16 950.47 1112.98 1116.72 1177.41 1265.17 2.8 营运总成本 C总=（C船员工资+C年修理费+C保险费+C燃油费+C润料费+C物料费用船+C港口使费）*115% 经汇总得到表2-14的除折旧费外的年度营运总成本 表2-14 除折旧费外的营运总成本(万元) 港口/船型 J=1 J=2 J=3 J=4 J=5 J=6 大连-烟台 6286.5 8608.2 9759.8 10118.8 10052.5 0.0 大连-上海 7333.4 10481.5 12145.3 12577.8 12601.6 11782.8 天津-上海 7935.7 11618.7 13683.7 14207.3 14340.1 13476.0 天津-深圳 9575.8 14961.8 18657.8 19729.1 20540.7 19936.4 青岛-深圳 9167.1 14093.0 17295.5 18176.6 18747.3 17996.2 上海-深圳 8432.0 12590.6 15057.4 15692.0 15959.9 15099.0 2.9各型船闲置年度费用 表2-15 各型船闲置年度费用 技术参数及序号 船价 船价 闲置费用 万美元 CNY CNY 万元 O=1 2300 155896300 4676889 467.7 O=2 2800 189786800 5693604 569.4 O=3 3600 244011600 7320348 732 O=4 5600 379573600 11387208 1138.7 O=5 5900 399907900 11997237 1199.7 O=6 6300 427020300 12810609 1281.1 2.10 年运输量 根据年运输量=年航次次数*船舶载箱量*载箱利用率*2可求的各船型的年运输量，如表2-16所示 表2-16各船型年运输量（万TEU） 1 2 3 4 5 6 大连-烟台 29.0862 32.8293 36.81288 38.55456 40.2948 0 大连-上海 22.90068 26.73486 31.11516 33.12936 35.2296 37.80216 天津-上海 20.47716 24.39234 29.06316 31.284 33.642 36.62604 天津-深圳 12.85812 16.20324 20.74572 23.15016 25.90245 29.73564 青岛-深圳 15.2064 18.88596 23.72112 26.20728 28.9926 32.76504 上海-深圳 17.43984 21.12156 25.6842 27.918 30.34395 33.48972 第三章 方法说明 本方法采用目标函数最小下的航线配传线性规划模型 minZ=j=16h=16xjh*Rjh+j=16Oj*Fj 约束条件 j=16xjh*Vjh=Wh h=16xjh+Oj=Aj V61=0 Z-----目标函数，年度船队总费用 xjh-----h杭线配置的j型船数量 Oj-----j型船闲置的数量 Rjh-----j型船载h航线的单船年营运费用 Fj-------j型船闲置年度费用 Vjh------j型船在h航线上的单船年运量 Wh------h航线要求完成的年运输量 Aj-------船队中有的j型船数量hh 代入数据得到下述三表 表3-1 目标函数系数 费用（万元） J=1 J=2 J=3 J=4 J=5 J=6 大连-烟台 6286.5 8608.2 9759.8 10118.8 10052.5 - 大连-上海 7333.4 10481.5 12145.3 12577.8 12601.6 11782.8 天津-上海 7935.7 11618.7 13683.7 14207.3 14340.1 13476 天津-深圳 9575.8 14961.8 18657.8 19729.1 20540.7 19936.4 青岛-深圳 9167.1 14093 17295.5 18176.6 18747.3 17996.2 上海-深圳 8432 12590.6 15057.4 15692 15959.9 15099 Q 467.7 569.4 732 1138.7 1199.7 1281.1 表3-2 运量约束 单位：万TEU 年运输量 1 2 3 4 5 6 约束条件 约束条件 大连-烟台 29.09 32.83 36.81 38.55 40.29 80 80 大连-上海 22.90 26.73 31.12 33.13 35.23 37.80 180 180 天津-上海 20.48 24.39 29.06 31.28 33.64 36.63 200 200 天津-深圳 12.86 16.20 20.75 23.15 25.90 29.74 240 240 青岛-深圳 15.21 18.89 23.72 26.21 28.99 32.77 920 920 上海-深圳 17.44 21.12 25.68 27.92 30.34 33.49 300 300 表3-3 船数约束 1 2 3 4 5 6 大连-烟台 大连-上海 天津-上海 天津-深圳 青岛-深圳 上海-深圳 Q 总数 20 20 20 20 20 15 第四章 设计结果 4.1 最终结果 利用excel进行单纯形法进行计算，如图4-1所示得到表4-1的优化结果 表4-1 优化结果 1 2 3 4 5 6 大连-烟台 0 0 0 2.07 0 0 大连-上海 0 0 0 5.43 0 0 天津-上海 0 0 0 6.39 0 0 天津-深圳 0 0 0 0 0 8.07 青岛-深圳 7.44 0 0 0 20 6.93 上海-深圳 12.56 0 0 2.90 0 0 Q 0 20 20 3.20 0 0 船舶总数 20 20 20 20 20 15 目标函数 1089986 经计算目标函数最小值为1089986万元 对应的各航线运量如下 表4-2 各船型承担运输情况 年运输量 J=1 2 3 4 5 6 约束条件 大连-烟台 29.0862 32.8293 36.81288 38.55456 40.2948 40 80 大连-上海 22.90068 26.73486 31.11516 33.12936 35.2296 37.80216 180 天津-上海 20.47716 24.39234 29.06316 31.284 33.642 36.62604 200 天津-深圳 12.85812 16.20324 20.74572 23.15016 25.90245 29.73564 240 青岛-深圳 15.2064 18.88596 23.72112 26.20728 28.9926 32.76504 920 上海-深圳 17.43984 21.12156 25.6842 27.918 30.34395 33.48972 300 4.2 结果分析 利用航次配船软件，得到表4-3的数据 最优值为 1079640万元（excel计算值为1089986万元） 表4-3 航次配船软件数结果 *** 2010年船舶最优配线方案 *** 1型船 2型船 3型船 4型船 5型船 6型船 航线 1 .00 .00 .00 2.07 .00 .00 航线 2 .00 .00 .00 5.43 .00 .00 航线 3 .00 .00 .00 6.39 .00 .00 航线 4 .00 .00 .00 .00 .00 8.07 航线 5 6.39 .00 .00 .00 20.00 6.93 航线 6 13.61 .00 .00 2.24 .00 .00 用船总数 20.00 .00 .00 16.14 20.00 15.00 *** 每年各型船的闲置数量 *** 1型船 2型船 3型船 4型船 5型船 6型船 2010年度 .00 20.00 20.00 3.86 .00 .00 *** 每年新增的各型船数量 *** 1型船 2型船 3型船 4型船 5型船 6型船 2010年度 .00 .00 .00 .00 .00 .00 将航次配船软件结果与excel结果相比较，误差仅为（1089986-1079640）/1089986=0.9492%，结合航次配船的数据可以发现，二者呈现高度的一致性，由此可见数据具有可信性。 对于出现误差的原因主要在与航次配船软件对增加了多折现率这一因素，从而导致目标函数系数即运营成本有着微小差别从而造就了误差的产生。 第五章 总结建议 根据上述优化结果，将结果整数化，得到下述结果。根据此计算得到的目标函数，即总成本为1080226万元。此结果虽然比为整数化的结果总成本低，但整数化的同时带来了某些航线不能完成运输任务所带来的利润减少，但综合比较来看，此结果仍为最优解。 表5-1 整数化后的结果 船型： 1 2 3 4 5 6 大连-烟台 0 0 0 2 0 0 大连-上海 0 0 0 5 0 0 天津-上海 0 0 0 6 0 0 天津-深圳 0 0 0 0 0 8 青岛-深圳 7 0 0 0 20 7 上海-深圳 13 0 0 3 0 0 Q（闲置） 0 20 20 4 0 0 总数 20 20 20 20 20 15 第六章 感想 在我用整整一个白天完成课程设计而定时候，当excel运算结果提示的是有一个最优解而非出现错误的时候，我体会到了一种久违的成就感。通过这次课程设计，我不仅得学会了解决航线配船的基本问题，更重要的是，在查找书籍、计算的过程中，我站在船东的角度上，考虑了船舶的成本。当我看到燃油价格的昂贵，相对较少的沿海航线船员工资成本的时候，我对以前对船员工资所占成本的比例有所怀疑，也许航运经济学对航次成本的描述仅仅是指国际航线上的船员工资所占的比重，对于处于发展中国家社会主义初级阶段的我国，沿海航线的船员工资相比之下确实低了不少。 在查找数据的过程中，确实有很多困难，港口使费是一个复杂概念，网上能查到的数据大多是对于货主、货代企业所收的附加费费用，对于经营班轮航线的船东来讲，大多租赁或者拥有自己的码头，这笔费用很难获得，因此只好参照网上的论文运用船舶吨位对港口使费进行估算。 在课程设计的同时，与其他同学的讨论中也增加了很多思考。我坚持认为折旧费不应该考虑进来，因为站在船东立场，新船折旧应该是越多越好、越快的折旧对应的是越大的利润，这与本题中成本最小化原则所抵触。但仍有人坚持教材P303的航次营运成本来举证，很难予以说服。