（交通运输规划与管理专业论文）集装箱空箱调运问题研究.pdf

中文摘要 摘要 近年来随着国际集装箱运输业的迅猛发展，全球的货物流向更加失衡，集装 箱供求矛盾日益突出，班轮公司一般需要2 0 以上的运量来解决空箱调运问题。 而随着近年来中国等亚洲国家对美、欧贸易顺差的加大，集装箱调运方面存在瓶 颈是阻碍国际班轮公司加快市场开拓步伐的主要因素。集装箱空箱调运管理成为 急需解决的重要课题。 本文通过对集装箱空箱调运系统的分析，探寻有利于集装箱空箱合理调运的 策略和方法，为航运企业集装箱空箱调运提供决策依据。 本文首先回顾了集装箱空箱调运问题已有的研究成果，接着对集装箱空箱调 运优化问题进行了系统的描述，深入分析了空箱调运产生的主客观原因、特点、 航运界对空箱调运问题的实践及实际操作中存在的问题，然后又对空箱调运系统 的目标和主要影响因素等进行了深入分析。接着，本文在已有研究成果的基础上， 充分考虑了空箱调运优化过程中诸如多种箱型、多种运输方式等因素，建立了符 合集装箱空箱调运特点的数学模型，并对所建立的模型进行了计算与分析，最后 针对空箱调运产生的原因定性的提出了降低空箱调运成本的几点措施。 本文的主要贡献是：在建模过程中重点考虑了集装箱空箱调运系统中的多箱 种、多种运输方式情况，改进了以往的空箱调运模型，建立了更符合实际的集装 箱空箱调运混合整数规划( m i p ) 模型，并对该模型进行了系统仿真，为集装箱空 箱调运的理论研究和实践提供了有益的支持。 关键词：集装箱；空箱调运；混合整数规划 英文摘要 ar e s e a r c ho ne m p t yc o n t a i n e ra l l o c a t i o np r o b l e m a b s t r a c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fi n t e r n a t i o n a lc o n t a i n e rc a r r y i n gt r a d e , t h eg l o b a l c a r g o sf l o wd i r e c t i o nu n b a l a n c e st e r r i b l y , t h ec o n t r a d i c t i o nb e t w e e nc o n t a i n e rs u p p l y a n dd e m a n di n c r e a s e sa n dt h el i n e rs h i pc o m p a n i e sr e q u i r em o r et h a n2 0 l o a d i n g c a p a c i t yt os o l v et h ep r o b l e m ，w h i c hi s t oa l l o c a t et h ee m p t yc o n t a i n e r s r e c e n t l y , t h e t r a d ef a v o r a b l eb a l a n c ei na s i ac o u n t r i e sv e r s u sa m e r i c a na n de u r o p e a ne n l a r g e s t h e c h o k ep o i n ti nt e r mo fa l l o c a t i n gc o n t a i n e r si st h ek e yf a c t o r so fb l o c k i n gi n t e r n a t i o n a l l i n e r s h i pc o m p a n i e s a c c e l e r a t i o ni nc a r v i n g o u rm a r k e t t h ea l l o c a t i o na n d m a n a g e m e n to fe m p t yc o n t a i n e r si sb e c o m i n gt h ei m p o r t a n ts u b j e c t t h r o u g ht h es y s t e m a t i ca n a l y s i so fa l l o c a t i n ge m p t yc o n t a i n e r s ，t h i gp a p e rf i n d so u t t h er e a s o n a b l et a c t i c sa n dm e t h o d st os o l v et h ep r o b l e m s ，w h i c hp r o v i d e d e c i s i o n m a k i n gp r o o f sf o rt h es h i p p i n ge n t e r p r i s e s t h ep a p e rf i r s t l yr e v i e w st h ep r e v i o u sr e s e a r c hr e s u l t so fa l l o c a t i n ge m p t yc o n t a i n e r s s e c o n d l yi ts y s t e m a t i c a l l yi l l u s t r a t e st h eo p t i m i z a t i o np r o b l e m so nt h i si s s u e ，a n a l y z e s t h es u b j e c t i v er e a s o n sa n dc h a r a c t e r i s t i c sa n dp r a c t i c a lp r o b l e m si ns h i p p i n ge n t e r p r i s e s t h i r d l yt h ep a p e rm a k e sf u r t h e rs t u d yo no b j e c t sa n dm a i ni n f l u e n c i n gf a c t o r so f a l l o c a t i n ge m p t yc o n t a i n e r s f o u r t h l y ，b a s i n go np r e v i o u sr e s u l t sa n da n a l y s i s o f d i f f e r e n tc o n t a i n e r sa n dt r a n s p o r t a t i o nm e t h o d s ，i ts e t su pt h em a t h e m a t i cm o d e l a c c o r d i n gw i t he m p t yc o n t a i n e ra l l o c a t i o na n da l s om a k e ss o m ec a l c u l a t i o n sa n d a n a l y s i s f i n a l l y ，t h ep a p e rg i v e ss o m em e a s u r e m e n t so nh o w t or e d u c et h ea l l o c a t i n g e m p t yc o n t a i n e r sc o s t t h em a i nc o n t r i b u t i o no ft h ep a p e ri st h a ti tc o n c e n t r a t e so nt a k i n gd i f f e r e n t c o n t a i n e r sa n dt r a n s p o r t a t i o nm e t h o d si n t oa c c o u n ti nt h ep r o c e s so fs e t t i n gu pt h e m a t h e m a t i c a lm o d e l ，i m p r o v e st h ep r e v i o u sa l l o c a t i n gm o d e l ，b u i l d st h em 口m o d e l ， a n dg i v e st h ed i g i t a ls i m u l a t i o n i ts u p p l i e st h es u p p o r to ft h et h e o r yr e s e a r c ha n d p r a c t i c eo fa l l o c a t i n ge m p t yc o n t a i n e r s k e yw o r d s ：c o n t a i n e r ；e m p t yc o n t a i n e ra l l o c a t i o n ；m i x e di n t e g e rp r o g r a m m i n g 大连海事大学学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明：本论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果， 撰写成博士硕士学位论文：塞筮箍窒箍调运匈壁班窒：。除论文中已经注明引 用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式 标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表或未公 开发表的成果。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：锄名瞬。7 年写月2 - e t 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者及指导教师完全了解“大连海事大学研究生学位论文提交、 版权使用管理办法”，同意大连海事大学保留并向国家有关部门或机构送交学位 论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连海事大学可以将 本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或 扫描等复制手段保存和汇编学位论文。 不保利( 请在以上方框内打“”) 删翮躲菇h 易彦7 日期：o l 7 年弓月2 ) 日 集装箱空箱调运问题研究 第1 章绪论 1 1 选题背景及意义 1 1 1 研究背景 对整个航运业来讲，世界上每天都有大批空集装箱从富余的地点运往不足的 地点。世界主要的集装箱运量中，空箱比重约为2 0 。根据英国德鲁航运咨询公 9 2 0 0 2 年的调查和估算，在全球的集装箱运量2 0 1 亿t e u 中，空箱的运量为4 1 0 0 万t e u 。以平均2 8 8 美元t e u 的空箱调运费计算，班轮公司大概要多支出1 1 0 亿美 元来完成空箱的运输问题，其中还不包括在多式联运铁路和公路的运输费用。班 轮公司一般需要2 0 以上的运量来解决空箱调运问题。而随着近年来中国等亚洲国 家对美、欧贸易顺差的加大，集装箱调运方面存在瓶颈是阻碍国际班轮公司加快 市场开拓步伐的主要因素。 一位名叫斯蒂芬马修斯的海运经济学家在英国国际集装箱媒体上指出，当前 船东面临的最大风险是受船舶运输高收益诱惑驱动，而不断扩大船舶投资；无论 他们信不信，船舶运输高收益历来是为期不长的，集装箱班轮公司的生存和发展 的要务是持之以恒地严格控制成本，集装箱空箱调运及管理关系到集装箱的利用 程度、空箱调运费的开支、适箱货物的及时发送以及企业的经济效益。在集装箱 运输航线货源不平衡的情况下，空箱调运在所难免。通过合理的空箱调运，可以 降低船公司航线集装箱配备量和租箱量，从而降低运输成本，提高船公司的竞争 能力和经济效益。 在班轮公司的各项营运成本中，集装箱管理成本已经成为仅次于港口运营费的 第二大成本，通常所说的集装箱管理费用一般包括：空箱调运费、堆存费、修理费、 集装箱租赁费、吊装费和其他费用。在这些费用中，空箱调运费加上集装箱租赁 费占了集装箱管理成本的5 5 。现在不少集装箱承运人和船东把几乎全部的精力 集中在揽取集装箱货物上，他们中的有些人认为只有不断提高集装箱货运量才是 公司经济效益的唯一象征，殊不知空箱每天都在产生成本，空箱的调运产生的成 本更多，全球主航线上的空箱调运而发生的费用每年超过4 0 亿美元，空箱费用往 往会把好不容易从增加揽货中争来的一些集装箱运费收益化为乌有，集装箱运输 第1 章绪论 成本的不断增加已经使得不少集装箱承运人不堪忍受。据统计，自从1 9 9 7 年下半 年亚洲金融危机爆发以后，全球的货物流向更加失衡，一些国际航线上全年的集 装箱运量中的空箱比例甚至超过2 5 ，特别是在过去几年中，远东和欧洲国际贸 易航线上的重箱和空箱严重失去平衡，每年都需要调运大量的空箱。 在目前国际集装箱航运市场出现严重不景气和集装箱运输利润微薄的时候， 空箱调运成本的控制和降低已经变成承运人经营状况的关键因素，而面临大幅度 降低集装箱运输成本和提高经济效益的巨大压力的集装箱承运人和船东必须采用 的具有战略意义的生产经营手段。 因而，如何减少空箱调运量，在何时何地适量的调运空箱以满足集装箱运输 在时间和数量等方面的要求等集装箱空箱调运方面的问题已成为学术界和企业界 日益关注的研究问题。 1 1 2 研究意义 1 降低成本，提高经济效益 集装箱空箱调运给班轮公司带来的经济效益上的损失是毋庸置疑的。通过对 集装箱空箱调运问题的研究寻求到优化系统的方法，优化调运活动，减少无谓的、 不必要的调运量，对于必须进行的调运活动进行优化，合理安排调运方式、线路、 时间等，将会提高班轮公司集装箱利用率，降低调运成本，提高经济效益。 2 提高运输设备的利用率，降低集装箱总量 通过对于空箱调运问题的研究，可以合理安排空箱调运的环节，避免不必要 的重复调运，顺畅集装箱流转的过程，缩短阶段性的空箱调运时间，加快集装箱 周转，进而提高设备利用率，减少公司集装箱的总储备量和流动资金的占用，减 轻集装箱管理的负担。 3 改善服务质量，改进班轮公司箱管制度 空箱调运问题的产生涉及到班轮运输的多个方面，除了货流自身的客观特点 以外，还涉及到公司运营管理的多个方面，包括集装箱管理制度、管理人员、管 理系统等等。通过对空箱调运问题的研究，可以触及企业集装箱管理中的多个层 面，从中反映出集装箱管理中的一些问题。因此可以根据空箱调运问题研究的成 集装箱空箱调运问题研究 果来促进以及辅助企业管理制度等方面的改革与完善，从而不仅可以节约空箱调 运成本，而且也可以实现整个企业运营质量的提高。 1 2 文献综述 在学术界，对于集装箱空箱调运问题的研究现在主要集中在公路和铁路方面， 对于多种运输方式下的集装箱空箱调运问题的定量研究还比较少。目前解决空箱 调运的方法大致有以下这些： 1 通过定性分析，从人为经验方面来管理空箱调运，如徐剑华“1 ，张扬嘲，许 伯年。等人定性分析了空箱调运问题，提出了相应的空箱调运对策。 2 运用运筹学线性规划( l p ) 方法，通过建立空箱调运问题的线性数学模型， 然后解出该模型得出结论，如c e p h i l i p 与j m x u s s m a n “1 ，v b m e n d i r a t t a 旧 及v b m e n d i r a t t a 和m a t u r n q u i s t 旧，蛔l r a t c l i f f e ，b v i n o d 和f r e d f i c k t s p a r r o w ，t c o o rg a b r i e lc r a i n i c ，m i c h e l g e n d r e a u 和p i e r r ed c j a x 鲫，钟成，邢天 奇，李维斌，赵建华n 砌，朱福寿，杨新阳“1 1 ，党建武n 2 ，刘大铬，施欣“1 ”， 周红梅和方芳“”，黄孝章“”等人运用线性规划方法对空箱调运进行了定量优化研 究。这主要有三类： ( 1 ) 静态分析 周红梅“”，赵宏舟n 9 1 等人对集装箱空箱产生的原因、空箱调运要解决的问题等 进行了描述，根据集装箱业务流程，列出该流程影响空箱调运的诸多要素，并对 这些要素进行假设处理，忽略一些次要因素，将它们设为变量或常量。然后建立 集装箱空箱调运的线性规划模型，以空箱调运的成本最小化为目标，建立模型并 解出结果。 ( 2 ) 动态分析 t e o o rg a b r i e lc r a i n i c ，m i c h e lo e n d r e a u ，和p i e r r ed e j a x 啪1 ，汪传旭，刘大熔，贺 斌。”，刘大镕，贺斌，蒋良奎等人以陆上空箱调运为研究对象，认为空箱的供给和 需求都是动态的和随机的，对这些随机变量进行确定化处理( f g 可确定概率统 计) ：( 1 ) 为系统内每一场站划定一块“覆盖区域”，各“覆盖区域”相交但不重叠：( 2 ) 随机性空箱需求的满足( 即对客户的空箱交付) 采用“尽量延迟交付”的保守性策 第1 章绪论 略，即在该客户所要求的交箱期限当日方将空箱运至其处。通过处理，就可根据 每一随机性空箱需求所产生的位置，将其自动指派给某一场站满足并精确得知其 满足时间。建立了两阶段限制资源模型，第一阶段指出所有的与确定的客户需求 相关的场站到场站箱流；第二阶段是一个简单的集装箱存储模型，它跟踪场站的 存箱根据供给和需求的随机性而变化。该模型只适用于单箱种。 ( 3 ) 采用多目标规划法 李维斌，赵健华嘲以公路集装箱运输问研究对象，认为公路集装箱运输调度的 优化的目标有多个，建立多目标规划数学模型，其目标包括：以集装箱数为指标来 衡量完成任务的目标和以经济指标来衡量的经济效益目标，给这些目标分以优先 级别，然后求解该多目标规划模型，得出结论。 3 用网络流方法。如w w w h i t e 和a m b o m b e r a u l t 对铁路运输系统的集装 箱调运进行了研究，他们通过构造一个空间一时问模型来描述现实中的集装箱空 箱调运问题。并给出了诱导式网络流算法，及相应的计算例子来对时间段内的空 箱调运方案进行优化，其时问间隔是不确定的，研究的结论是非常可取的，但主 要用于铁路系统的运输需求与供应所确定的空箱调运。计算规模比较小，适用于 比较简单的模型，且无法考虑缺货情况。w s s h e n 和c m k h o o n g m 对海运集装箱 空箱调运问题进行了研究，其思路与w w w h i t e 和a m b o m b e r a u l t 相似，该模型 主要用于确定模型的网络优化。决策变量主要为是否租箱或还箱，其对决策时间 间隔的假定是固定的，且假定在一时间间隔内，各港口都面临一次决策。这与实 际有所违背，且无法考虑缺货情况。还有w c j o r d a n 和m a t u m q u i s t 。1 ，a e h a g h a n i 乜盯，k a jh o m b e r g ，m a r t i nj o b o m 和a 丑t l u n d g r e n ”1 等人也运用网络流方 法对空箱调运进行了定量优化研究。 另外刘恒江和施欣侧，刘恒江等人利用p e t r i 网理论与集装箱空箱调运流程 相结合，建立动态空箱调运模型来研究空箱调运问题。 从上述对集装箱空箱调运优化研究的综述中可以看出，当前对于空箱调运研 究还存在以下问题： 1 、缺乏定量研究理论和方法 目前对于空箱调运的研究很多是采用定性分析的方法进行研究，尽管定性分 集装箱空箱调运问题研究 析能够为空箱调运提供方向，但是在实际操作中很难把握尺度，只能凭借经验 进行调配。 2 、模型建立时考虑因素较少，与实际系统相差较远 由于集装箱空箱调运问题涉及的因素较多、而且变化较大，现有的一些定量 研究在建立模型时大都进行了许多假设，其中有些假设离实际较远，使得模型的 实用价值大为降低。所以，研究既能较好地反映真实系统的特征、又求解可行的 空箱调运优化方法是一个重要的课题。 3 、缺乏多种运输方式、多种箱型的空箱调运研究和方法 目前的研究基本上是针对陆运或海运一种运输方式下的空箱调运的优化，很 少将多种调运方式综合起来考虑，从而进行整体优化的方法。多种运输方式下的 集装箱运输有其自身的特点，在研究过程中需要考虑很多因素，例如运输方式的 选择、运力约束、运输可达性、运输时间等。尤其是空箱调运过程是一个动态过 程，目前国内集装箱空箱调运优化的研究很少考虑动态特征，国外集装箱空箱调 运优化虽己有动态模型，但变量多时难以处理，没有算例，而且在建模过程中一 些假设脱离实际。 4 、缺乏针对具体问题编程求解的应用研究 由于空箱调运情况复杂，建模过程中为了降低模型的复杂度，减少计算量， 没有考虑实际操作中的多箱种、多种运输方式等问题，而且由于模型的复杂性， 求解模型比较困难，所以都采用了l i n g o 等现成软件求解模型，没有针对具体问题 选择合适韵算法来编程求解，因而不能得到更好的结果；也没有设计专门的界面 来进行数据输入和输出，看起来不直观。 1 3 本文工作 本文拟在建立模型中考虑多箱种、多种运输方式问题。并针对问题选择算法， 利用v i s u a lc + + 编程设计数据输入输出界面来对模型进行求解。 1 从主观和客观两个方面阐明集装箱空箱调运问题产生的原因，并分析问题 的特点，研究有利于集装箱空箱调运的定性方法。 2 、建立了更加合理的空箱调运动态优化模型 第1 章绪论 目前对于空箱调运的研究大多是采用定性分析的方法进行研究，现有的一些 定量研究在建模时往往进行了许多假设，其中有些假设离实际较远，如未考虑运 力约束、运输可达性、租箱等，使得模型的实用价值大为降低。本文在建模过程 中加入了上述约束，建立了多箱种、多种运输方式的集装箱空箱调运动态优化模 型，使模型更加合理、符合实际。 3 、针对问题编程设计界面对模型进行求解 目前对于空箱调运问题的求解大部分都是用各种应用软件，缺少针对具体问 题选择合适的算法编程求解的研究，而数据输入输出界面几乎没有。本文在这方 面可以说是一个尝试。 集装箱空箱调运问题研究 第2 章集装箱空箱调运问题概述 2 1 集装箱运输概述 2 1 1 集装箱简介 1 定义 国际标准化组织( i s o ) 对国际标准集装箱作如下定义： 集装箱是一种运输设备：( 1 ) 具有耐久性，其坚固程度足以能反复使用； ( 2 ) 便于为商品运送而专门设计的，一种或多种运输方式中运输时，无需中途换 装：( 3 ) 装有便于装卸和搬运的装置，特别是从一种运输方式转移到另一种运输 方式时；( 4 ) 设计时注意到便于货物装满或卸空；( 5 ) 内容积为1 m 3 或l m 3 以 上。 要注意的是，集装箱是一种必须再取得有关检验机构签发的有效货运证书以 后，才能投入营运的运载设备。在国际上营运的集装箱一般都具有固定的符合国 际标准化组织和其他国际公约规定的标记、标牌。目前，国际上发送的这类证书 的权威机构有：美国船舶局、德国劳氏船级社、英国劳氏船级社、日本船舶用品 检验局，日本海事协会、日本检查协会等。 在集装箱运输中，符合国际标准的集装箱是使货物标准化的装运设备和外包 装，是集装箱运输的基本单元。在运输过程中，它既是货物的一部分，又是运输 工具的组成部分。在运输过程中使用的集装箱除少数属于货主自有箱或租赁箱外， 1 绝大多数是由船公司或其他集装箱运输经营人提供的。 2 集装箱的种类 ( 1 ) 按尺寸分主要有2 0 f t 、4 0 f t 、4 5 f t 几种。目前国际标准集装箱的宽度为 8 f t ，高度有9 f t 6 i n 、8 f t 、8 f t 6 i n 和小于8 f t 共四种；长度有4 0 f t 、3 0 f t 、2 0 f t 和l o f t 共四种。 ( 2 ) 按集装箱使用材料分主要有钢制集装箱、铝合金集装箱、玻璃钢集装箱 和不锈钢集装箱四种。 ( 3 ) 按用途分有杂货集装箱、冷藏集装箱、通风集装箱、罐式集装箱、板架 集装箱、开顶集装箱、汽车集装箱、动物集装箱、服装集装箱等。 第2 章集装箱空箱调运问题概述 2 1 2 集装箱运输的发展历程及特点 1 集装箱运输的发展历程 集装想运输作为一种现代化的运输方式，己经有一百多年历史。早在1 9 0 0 年， 英国率先开始在铁路上进行集装箱运输。后来美国( 1 9 1 7 年) 、欧洲( 1 9 2 6 年) 及日 本( 1 9 3 0 年) 等国家和地区也相继采用这种运输方式。但由于在随后的几十年中铁 路运输与公路运输的激烈竞争，使得两种运输方式无法有效的结合，也就无法发 挥出集装箱运输的优越性，因此2 0 世纪前半叶集装箱的发展基本处于一总停滞的 状态之中。 一般认为真正意义上的集装箱运输是2 0 世纪5 0 年代产生的，其标志是1 9 5 6 年美国泛大西洋公司的总裁麦克林( m a l c o nm c l e a n ) 的试验，他创造性地建议集装 箱应由陆上运输推向海运，并主张只有在一个公司的控制之下实现海一陆联运， 才能充分发挥集装箱运输的优越性。1 9 5 6 年4 月，马尔康马克林属下的泛大西 洋轮船公司，使用一艘t 2 型油轮装载了6 0 个大型集装箱在纽约啉斯敦航线上 首先开辟了海陆集装箱联运。经过三个月的试运营后取得了巨大的经济效益。随 后在1 9 5 7 年1 0 月，该公司所属的世界上第一艘全集装箱船“盖脱威城”号投入 使用，开创了现代海运史上的新纪元。 到二十世纪6 0 、7 0 年代，集装箱运输的优越性越来越被世界各国所承认，以 海运为主导的国际集装箱运输业也迅速发展起来，世界交通运输进入了集装箱化 时代的关键时期。集装箱船舶由原来的改装船逐渐过渡到专用船舶，船队的规模 也在不断扩大。而且各个国家为了适应集装箱的发展，纷纷对港口设施投入巨额 资金，改建、扩建了集装箱专用码头，并装备了集装箱专用的机械，使港口装卸 效率有了极大的提高。这些在一定程度上更有效地促进了集装箱运输的发展。从 1 9 7 0 年到2 0 0 4 年，世界集装箱船队的载箱能力从2 3 万t e u 增加到6 5 4 4 万t e u ， 集装箱船的行踪遍布全球，船型也发展到了第五代。迄今为止，发达国家件杂货 运输的集装箱化程度己超过8 0 。 2 集装箱运输的特点 集装箱运输发展之所以如此之快，并且成为件杂货的主要运输方式是由其特 点所决定的。海上集装箱运输历时4 0 多年己遍及世界上几乎所有的海上运输网系， 集装箱空箱调运问题研究 在世界范围内，件杂货运输的集装箱化己成为不可逆转的潮流，集装箱运输已进 入了相对成熟的阶段。集装箱运输发展到今天的程度所表现出来的主要特点有以 下几点： 首先，集装箱运输是一种标准化的运输形式：集装箱在国际贸易运输中的普 遍使用，迫切要求有一套世界范围通用的国际标准，集装箱的标准化包括：集装 箱的外形尺度、最大重量标准化；装卸机械、堆场机械、沿场设施、运输工具专 业化与标准化；运输、装卸、堆存等工艺技术专业化和标准化；运输组织技术的 标准化；运输法规的统一化和标准化。 第二，集装箱运输是一种高效率的运输形式：它装卸效率高，效率为传统件 杂货方式的4 倍，为托盘的1 7 倍；运输工具在港站停留时间短，营运效率高： 站场利用率高。 第三，集装箱运输是一种高质量的运输形式：在运输和装卸过程中货损、货 差、货物丢失小：运达速度快；大多采用班轮运输的形式，准时性强； 第四，集装箱运输是一种高投入的运输形式：集装箱船舶多是大型船舶，船 舶造价高：仅就集装箱运输的资料来看，全集装箱船舶的造价是一般件杂货船造 价的4 倍以上，集装箱和船舶的高投资，使船公司的成本结构发生很大变化，许 多集装箱运输公司的固定成本在总成本中所占的比例达2 3 以上；集装箱运输所 需专用的码头、堆场等设施和专用、高效的装卸搬运机械设备造价高：这些设施、 设备与传统的港口设施与设备相比，技术上的要求要高得多，使其所需投资大大 提高；另外集装箱集疏运系统也需要大量的投资。 从集装箱运输的特点可以看出，集装箱运输与传统的运输方式相比，主要区 别在于： 首先，从根本上打破了海上运输货物传统的“港一港”交接方式，实现了“门 一门”的交接方式。传统运输中，货物在内陆由托运人至内陆收货人之间的移动 过程中，托运人( 可能是贸易合同的买方或卖方或他们的代理人) 要与运输全程中 的不同方式不问区段的承运人分别签订运输合同，并负责不同方式、不同区段之 间的中转、换装所需要的各项工作。而集装箱运输使得运输经营人的经营方式发 第2 章集装箱空箱调运问题概述 生了根本性的变化，从单一方式、单纯运输模式发展成为多种方式、运输加服务 的模式。 其次，从根本上改变了传统运输过程中，不同运输方式之间独立组织、独立 完成运输的局面。通过陆海联运的开展，使原本分割的陆上运输( 公路或铁路运输) 和海上运输变成了由单一公司综合组织的，相互协调和相互支持的完整的运输体 系。通过各种运输方式的有机结合，降低了运输成本，提高了经济效益，实现了 合理运输。 再次，从根本上改变了传统运输中内陆运输的零星、小批量和由各托运人独 立组织的局面，实现了统一组织，使内陆运输达规模经营的效果。 2 2 集装箱空箱调运产生的原因 产生集装箱空箱调运的根本原因在于货运需求与运力供给之间的不平衡。其 中有些是客观原因造成的，是不可避免的：有些则是主观原因造成的，属于不合 理调运。 2 2 1 主观原因 产生空箱调运的主观原因是指人为因素形成集装箱流不平衡状况引起集装箱 供需矛盾。这一般是由于经营方针不妥或管理水平不高引起的，主要表现为： 1 空箱积压 港口设施还不完善，未形成国际中转枢纽大港，我国内陆大批适箱货出口需运 往日本、香港中转，使我国主要集装箱港口及内陆货运站进大于出，形成空箱积 压。集装箱港口集疏运能力偏低，形成集装箱内陆周转时间长、港口压箱严重的 现象，船公司为保船期，不得不从相邻港口调运空箱。 2 信息不畅，通信手段落后 信息不畅历来是造成空箱调运量过大，运输效益不高的主要原因。由于船公 司及其与港口代理机构之间的集装箱管理信息系统尚不完善，管理水平落后，致 使集装箱单证流转不畅、交接手续不全、集装箱动态记录传送速度缓慢，严重影 响箱子周转速度及调度，为应付急需不得不调运空箱。 3 租箱协议中有关退租地点的限制 集装箱空箱调运问题研究 由于港口进出口箱型和箱量的不平衡，使箱源分布不尽合理。为了避免或弥补 租箱人租期满后在集装箱积压地区大量退租而造成的损失，在租箱合同中严格规 定了集装箱的退租地点和还箱费用。还箱费用因地而异，从几十到几百美元不等。 因此，租箱人在租期届满时应将租箱调运至指定还箱地点或者还箱费用比较低的 地区；否则，要向租箱公司支付高额的还箱费用。 4 区域间修箱成本和修箱标准的差异 因各地集装箱修理费用和各班轮公司对修箱要求的不同，班轮公司出于经济 上或质量上的考虑，将集装箱调运至修理成本比较低和技术水平比较高、离港口 近的修理厂修理。如在日本集装箱修理工时价为3 5 美元左右，而我国只有3 2 - 3 5 美元；此外国外某些修理厂有乱报修理项目、不如实作出集装箱修理估价单等现 象。 5 存在超期用箱、错用箱现象 超期箱是指客户使用时间过长的集装箱，即在堆场以及其它场所的堆放时间 超过了相关规定的集装箱。超期箱的存在，严重影响了集装箱的正常流转，降低 了集装箱的利用效率。错用箱也直接影响了箱管中心日常箱务管理工作的正常进 行。 2 2 2 客观原因 产生空箱调运的客观原因主要是指非人为因素造成的物流不平衡即集装箱运 输的不平衡引起的空箱调运，集装箱货物运量的不平衡本质上使由于贸易流的差 异所造成的，其中既有流量的差异，也有所用设备类型的差异，如冷藏箱和罐式 箱等特种设备有其自身独特的运动规律。一般来说，在所有贸易航线上，人口集 中的地区通常需要消费品，因此导致集装箱设备过剩；同时制造业比较发达的地 区集装箱设备匮乏。而这两种地方往往不在同一个区域。对于重货，一般选择小 箱；对于轻货，往往选择大箱。 1 港口进出口箱量不平衡 这主要是由于两个方面原因造成的。一个原因是世界范围的产业的产业结构不 平衡。以不同国家的产业经济来区分：一些国家是以第一产业( 农、矿、林、牧、 第2 章集装箱空箱调运问题概述 渔业) 为主体的，一些国家是以第二产业( 工业、建筑业) 为主体的，另些国 家是以第三产业( 信息、科技、金融、文教卫生等) 为主体的。在不同产业的国 家之间，形成了大量的物流，这些物流的往返量是有增无减的。例如中国作为“世 界工厂”，输出制成品所用集装箱显然大于进口的箱量，这就导致进口重箱大增 的后果。另一个原因是国际贸易的不平衡。以中国为例，从1 9 8 4 2 0 0 3 年的2 0 年中，有7 年入超，1 3 年出超，见表2 1 。由表可见，中国的对外贸易，从来也 没有持平过，贸易的差额，相当于一个中等大小国家的g d p 总量。由贸易不平衡 而派生的运输不平衡，是必然的。 表2 1 中国2 0 年外贸金额( 亿美元) t a b 2 1w o r l dt r a d eq u a n t i t yo fc h i n ai nr e c e n ty e a r s 年度出口进口差额年度出口进口差额 1 9 8 42 6 1 3 92 7 4 1- 1 2 7 11 9 9 41 2 1 0 0 61 1 5 6 1 4 5 3 9 2 1 9 8 52 7 3 54 2 2 5 21 4 9 0 21 9 9 51 4 8 7 81 3 2 0 8 41 6 6 9 6 1 9 8 63 0 9 4 2 4 2 9 0 41 1 9 6 21 9 9 61 5 l o 4 81 3 8 8 3 31 2 2 1 5 1 9 8 73 9 4 ，3 74 3 2 1 6- 3 7 7 91 9 9 71 8 2 7 9 21 4 2 3 74 0 4 2 2 1 9 8 84 7 5 1 65 5 2 6 8- 7 7 5 21 9 9 81 8 3 7 1 21 4 0 2 34 3 4 7 5 1 9 8 95 2 5 3 85 9 1 46 6 0 21 9 9 91 9 4 9 3 11 6 5 6 9 92 9 2 3 2 1 9 9 05 2 0 9 15 3 3 4 58 7 4 62 0 0 02 4 9 2 0 32 2 5 0 9 42 4 1 0 9 1 9 9 1 7 1 9 1 0 6 3 7 9 1 8 1 1 9 2 0 0 1 2 6 6 0 9 82 4 3 5 5 3 2 2 5 4 5 1 9 9 28 4 9 ，48 0 5 8 54 3 5 52 0 0 23 2 5 5 9 62 9 5 1 73 0 4 2 6 1 9 9 39 1 7 4 41 0 3 9 5 9 1 2 2 1 5 2 0 0 3 4 3 8 3 7 1 4 1 2 8 3 62 5 5 3 4 目前，在世界各班轮航线上几乎都存在着由于货物运输的季节性变化以及航 线两端国家或地区的贸易额不平衡等原因引起的货流量不平衡的问题。在季节性 变化方面，西方国家通常在年初是货物运输的淡季，四五月份箱量逐渐上升，贸 易额数量开始增多：在航线方面，全球主要的集装箱航线有三条：跨太平洋( 远 东北美) ；远东欧洲；跨大西洋( 北美欧洲) 。2 0 0 5 年这三条航线的集装箱运 量已占到全球运量的5 7 。这三条航线上普遍存在着严重的贸易不平衡。在亚洲 东西向航线上，根据远东水脚公会( f e f c ：f a re a s tf r e i g h tc 0 n f e r e n c e ) 的数字，2 0 0 2 年其成员在亚一欧方向上运量为2 ，8 6 0 ，0 0 0 t e u ，而对应的东向运 集装箱空箱调运问题研究 量仅为1 ，9 2 0 ，0 0 0 t e u ，形成了近百万的不均衡在欧洲、美洲航线上，从1 9 9 8 年以来西向( 欧洲一北美) 运量超过东向( 北美一欧洲) 运量，而且差距逐年加大。 在远东北美航线也存在显著的问题，亚洲出口量远远超过进口量。如2 0 0 6 年船 公司在跨太平洋航线上普遍面临至少7 营运成本的增加，其中包括：由于太平洋 东西行货流严重不平衡，东西货流比达到2 8 ：1 ，将导致空箱调运费用增长1 1 。 表2 2 反映的是2 0 0 1 - 2 0 0 5 年三条主要贸易航线的过往集装箱货运量及增长率。 据d r e w r y 资料，跨太平洋航线以及远东欧洲航线是以集装箱海运量计最大的集 装箱贸易航线。从表2 2 可知，跨太平洋及远东欧洲航线上的东行与西行集装箱 贸易量存在着严重的不平衡。跨太平洋航线在东行与西行航线的不平衡指运往北 美的重箱( 以t e u 计) 较运出为多，这种不平衡有逐年加大的趋势。同样，远东 欧洲航线在东行与西行航线上的不平衡是指运往欧洲的重箱( 以t e u 计) 较运 出为多。 表2 2 全球主要航线东行及西行集装箱货运量及增长率 t a b 2 2c o n t a i n e rt r a n s p o r t a t i o nq u a n t i t ya n di n c r e a s er a t eo ft h em a i nr o u t e 跨太平洋远东一欧洲跨大西洋 年份 年增年增年增年增年增年增 东行长率西行长率东行长率西行长率东行长率西行 长率 ( )“)( )( ) ( )“) 2 0 0 07 2 1 11 4 63 7 7 59 62 6 8 71 0 54 0 7 76 01 5 1 60 62 1 0 1 l l i1 2 0 0 17 3 5 22 03 6 5 43 22 8 2 25 44 0 7 5o 01 5 4 31 82 1 2 41 1 2 0 0 2 8 7 6 61 9 23 8 9 96 72 9 7 85 94 4 3 28 81 5 4 60 22 1 8 1 2 7 2 0 0 39 6 3 29 94 3 7 51 2 23 2 5 59 o5 2 0 61 7 51 5 8 32 42 2 0 71 2 2 0 0 41 1 0 9 1 1 5 14 8 1 21 0 o3 7 0 11 3 76 0 6 41 6 51 6 9 87 32 2 9 8 4 1 2 0 0 51 2 3 8 21 1 65 2 1 l8 33 9 8 37 67 0 5 51 6 41 8 3 48 o2 3 8 43 8 2 港口进出口箱型不平衡 由于进出口货物在种类和性质上的差异以及运费和装卸费收费标准不同，发 货人从经济效益出发，在进出口贸易中常使用不同规格的集装箱，造成不同箱型 货物的流量、流向不平衡，形成空箱调运。以远东至欧洲航线为例，西向货流多 为轻泡货，适宜用大箱，而东向货流多为重货，适宜用小箱，导致西向货流大箱 第2 章集装箱空箱调运问题概述 短缺，而东向货流小箱短缺。此外，冷藏箱和罐式箱等特种箱因其适应货种的特 殊性，流量不平衡现象更加显著。 3 集装箱的生产地到投入使用地之间的空箱运输 中国是全球制箱霸主，制造的干货箱几乎占9 0 ，由此造成了由中国各集装 箱制造厂向世界各地运输空箱的局面。 综上所述，由于客观货物流向、流量及货种的不平衡，产生一定数量的空箱 调运是必然的。但是，通过加强箱务管理，实现箱务管理现代化，减少空箱调运 量是完全可以实现的。 2 3 空箱调运问题的特点 集装箱空箱调运问题的特点主要表现为： 1 - 时间和空间的限制性 集装箱空箱如果通过海运方式调运，在时间和空间上所受限制较多。集装箱 班轮运输必须依据既定的船期表和航线。在实际运作中，为满足货主的用箱需求， 保证货主的贸易能够顺利进行，空箱供给必须在规定时间内实现。一旦超过规定 时间就会产生违约损失和信誉损失：如果过早地将空箱从需求地调运到供给地， 又会造成空箱堆存费损失。此外，一般情况下船舶的舱位要优先满足重箱运输， 因此海运空箱调运量受船舶剩余舱位的限制。所以，通过海运进行空箱调运在时 间和空间方面都是受到限制的。 2 随机性 空箱调运问题的随机性主要体现在空箱需求和供给的随机性。货主向班轮公 司订舱，就产生了空箱需求，一般情况下，货主向船公司订舱的时间和数量都是 随机的，因此造成了对空箱需求的随机性。而空箱的供给主要由两种方式实现： 一是货主提货后返回到堆场或货运站的空箱，二是船公司租赁或调运到港口的空 箱。第一种方式实现的空箱供给在时间和数量方面都具有明显的随机性，而第二 种方式的空箱供给仅在实现时间方面存在随机性。 3 动态性 根据空箱调运产生的客观因素，总体雨言港口在一段时期内对特定型号和种 集装箱空箱调运问题研究 类的集装箱的供需状态是稳定的，但一些诸如季节、突发事件等因素也会造成港 口空箱需求状态的改变。此外，实践中空箱的需求和供给是随时产生的，船公司 需要随时或者在必要的时间根据实际情况对空箱调运的数量和流向进行决策。这 都体现了空箱调运问题的动态性特点。 4 复杂性 空箱调运问题的随机性和动态性已经体现了该问题的复杂性：此外，在空箱 调运过程中存在的转运现象、运输能力的限制、运输方式的选择等更增加了问题 的难度。集装箱流转过程中涉及方也较多，易产生交接不清的情况：繁多的箱型和 箱种因素，如2 0 英尺、4 0 英尺、4 5 英尺、普通箱、高箱、冷藏箱以及其它特种 箱等，也增加了空箱调运工作的复杂性。 2 4 空箱调运所要解决的问题 从经济学角度来看，各船公司和其他用箱单位为了追求最大经济利益，会尽 量合理地购置集装箱，提出合适的集装箱需求( 或供应) 。箱主单位不可能无限地 购置集装箱，所以市场上流转的集装箱是有限的，即该资源是稀缺的。另一方面， 由于各用箱单位自身的贸易量，也就是装箱货物的有限，形成了对集装箱需求的 有限性。有时在某个时期集装箱的供应量大于需求量，这样空箱调运的重点是如 何调配、调配多少、何时调配出集装箱以备需求地的需要或以备后期需要：有时 该地对集装箱的需求量大于集装箱的供应量，这时就应考虑如何从其他地方调配 空箱以满足需要。所以，空箱调运的问题就是如何解决集装箱的需求与供应的不 平衡问题，是控制和