海陆联运

2. 3. 3空箱海陆整合调运流转系统分析

由于国际间贸易不平衡,会形成空箱缺乏地区和空箱积压地区,需要通过跨区域的空箱调运将空箱从积压地区送到缺乏地区,这是产生空箱调运问题的主要原因。通过集装箱空箱流转过程知,空箱调运包括海上调运和内陆运输,港口堆存能力有限,内陆运输其实是对港口集装箱的集疏运系统,同时海上运输是为了满足内陆场站的空箱需求,它们是相互关联和制约的。进行空箱调运的目的是以最小的总体成本,包括海运成本和陆运成本,将空箱送到需求客户手中,两部分各自进行优化成本控制不一定能带来整体成本最低。从供应链的角度,海运决策部门和陆运决策部门就如同上下游企业,单独决策以各自阶段里最大化为目标可能导致整个供应链的总体收益降低。所以,本文研宄海陆联运整体流转过程,将空箱海陆整合调运流程抽象如下,旨在探讨空箱调运决策支持技术。

空箱调运实际经过海运、陆运两个过程。内陆调运中存在场站间调运成本、场站堆存成本、租箱成本,还可能存在由于供箱不足造成的货运延迟甚至弃货损失,合理的陆上调运决策的初始空箱供给量将影响调运成本的高低。港口腹地进行陆运决策时现有空箱供给的初始条件需要参考通过海运决策产生的对某港口的空箱调运量,由此,海运决策对陆运成本产生很大影响。由空箱供需的不平衡,将划分空箱供给内陆场站和空箱需求内陆场站,空箱供给港口和空箱需求港口。定义中的需求场站和供给港口之间存在空箱调运,供给场站和需求港口之间也有空箱调运,体现在空箱供需绝对数量的差值。

陆上空箱调运系统包括的节点研究对象是单独某一港口和该港口覆盖范围内的内陆场站,考虑满足各场站节点需求的场站间调运。海上空箱调运系统包括的节点研究对象为班轮公司运营航线上各港口,考虑满足各港口需求的港间调运。海陆联运下的空箱调运流程,是通过空箱供给地区的某供给场站向空箱需求地区(与供给地区不在同一区域)的某需求场站提供空箱的过程,整个过程需要将海、陆运有效衔接,考虑范围更加广泛。

2) 初始条件

陆上空箱调运以决策期起始时刻港口范围内各场站和该港口的空箱需求量、空箱供给量作为初始条件,将该港口期初时(上期末)通过海运调运进出的箱量作为己知条件。海上空箱调运以班轮公司经营航线上各港口产生的空箱供给量和空箱需求量作为初始条件,各港口覆盖范围内场站的空箱需求和供给为全港口的需求和供给。海陆联运下的空箱调运系统,在论文中将各港口覆盖范围内内陆场站的空箱供给量和需求量为初始条件,它们之和作为港口的供给和需求。

3) 优化目标

单独的陆运空箱调运过程和海运空箱调运过程的优化目标是各自的运输范围内的成本最低,而海陆联运下的空箱调运过程需要考虑陆运一海运一陆运三步的调运总成本,要使从空

箱调出场站到异地空箱需求场站的总体成本最优,即海陆系统总体成本最优。这之间不仅要追求最低成本,还需要满足各场站对空箱数量和时间上的需求,满足班轮运载能力限制及场站堆存能力限制和场站可获取租箱量限制等多方面约束条件。

班轮公司通常有其固定的客户和货源,这些形成空箱调运决策中确定性的空箱需求,是大批量的比较稳定的需求。同时,也会有临时用箱运货的散户,这就产生了随机的不确定性的空箱需求,通常这些需求是小批量的突发的。对确定性的大批量的空箱需求通常来自班轮公司固定客户,有稳定性业务联系,是班轮公司的重要客户,他们的需求需要优先满足。而随机性的空箱需求大多来自临时客户,业务关系并不稳定,在箱源紧张时,他们的需求被排在固定客户需求之后,可能不能及时满足。鉴于此分析,模型对确定性空箱需求和随机空箱需求进行区别对待,分两阶段进行建模分析,最终完成模型的集成。第一阶段,参照传统的运输分配问题,根据空箱调运系统的确定空箱需求建立流转模型。第二阶段,在满足确定性空箱需求基础上考虑调运过程中的随机空箱需求,建立补充模型。最后将两阶段模型进行集成,即得到本文海陆联运下空箱调运决策优化模型.

4.1.2模型中随机变量的处理

海陆联运下的集装箱空箱调运决策,需要以各场站的空箱供给量和空箱需求量为初始条件,进行箱量匹配。论文从实际出发,将各场站空箱需求分为确定性需求和随机需求。确定性需求来自班轮公司固定的客户,有固定的货源需求,这些需求是大批量的,在一定时期内是确定的量。不确定性需求的产生具有随机性,是临时产生的客户需求,是小批量的,服从一定的概率分布,概率分布可以通过以前的箱管数据统计分析得出。

利用遗传算法(GA)得到模型的近似最优解。但本文中海陆联运下的空箱调运优化模型属于大规模的非线性整数规划模型,含有大量的决策变量和约束条件,同时还存在等式约束(各决策周期空箱存量迭代关系,箱量均衡约束等)的情况。所以,如果采用遗传算法求解模型,在初始变量编码、选择、杂交以及变异的过程中会耗费大量的计算时间,使得计算效率低下,而且遗传算法并不能保证得到全局最优解,可能产生局部收敛得到局部最优解。

集装箱在整个运输过程中的流转程序一般是:

(1)货主为了装运货物,产生了对空箱的需求,临近的内陆货运站或港口将空箱运往货主所在地或其指定的装箱地点。如果临近的内陆货运站或港口缺少空箱,那么就需要从其它港口或货运站调进空箱,或者从租箱公司租进空箱。

(2)当货主的空箱需求满足后,空箱装入货物后成为重箱,然后通过内陆运输,集装箱货物被运至集装箱码头堆场,等待装船出运。

(3)通过海上运输,集装箱货物被运往另一个港口。

(4)重箱在另一个港口卸下后,再经内陆运输运往货主所在地;在货主所在地,重箱卸完货物后,变为空箱,该空箱将被运往临近的货运站或港口。

(5)空箱运至货运站或港口后,将被再次使用,或还给租箱公司。 该过程可简单的用如下图描述:

(承运人租箱)~承运人放箱~发货人装箱一承运人承运一收货人拆箱一承运人回运空箱一(租箱公司收回空箱)

此外,集装箱按所有者的不同,除包括承运人箱和租箱公司出租箱外,还包括货主自备箱。货主自备箱一般是大型生产厂商(如跨国公司)自己独立拥有和使用的,其流转程序一般如下:

发货人装箱一承运人承运~收货人拆箱一箱主收回空箱

在此过程中,集装箱作为货物的一部分由船公司承运,收货人提取货物后,船公司不存在调箱及其它相关问题,因此该箱种不在本文的考虑范围之内。

在上述集装箱的流转过程中,可见作为运输工具的集装箱需要经历从船公司堆场(CY)到货主仓库(DOOR)或集装箱货运站(CFS),然后重箱经内陆运输到码头堆场(POL)等候装船,装船后经海上运输(SAE)(部分需要中转)至目的港(POD),卸船后至码头堆场,经内陆运输后至收货人仓库(DOOR)或集装箱货运站(CFS),待收货人拆箱完毕后返空至班轮公司堆场(CY)(如果发生损坏,则需要安排修理),进入空箱待用状态。整个集装箱运输流程如图2一1所示: 第一阶段()a第二阶段b()第三阶段〔)c

根据上图,我们可以将集装箱整个运输流程分为三个阶段: 阶段一:在岸(装船前),集装箱由空箱到重箱状态,等候装船; 阶段二:在船(装船后),重箱装船后进入海上运输阶段;

阶段三:在岸(卸船后),船舶抵目的港后,重箱卸船、发放到空箱返回。

任何一个集装箱要完成全部运输过程,都必须经过由空箱到重箱,通过某一航线上的某一艘班轮承运抵达目的港,再由重箱到拆空后返回堆场的过程,即需要经历前述三个阶段。 所有己知数据大多通过调研各航运企业时取得的,另外一些则参考杂志上的数据 设定的,接近实际情况。

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