大连海事大学航运管理课程设计

1、建议使用MicrosoftOffice2016版本，模型Excel求解可在百度文库搜同名,xlsx文件，使用方法同在文件中。交通管理课程设计原油运输航线配船方案设计专业班级：交通管理二班姓名：林林学号：指导教师：交通运输工程学院第一章问题描述设某船队现有5种原油运输船型，每型船的数量及主要参数见表1。2018年度内要在6条只挂靠两港的简单航线上承担原油运输任务。所有货物都可能用任一型船运输。各航线挂靠的港口和预测的2018年每条航线上的原油运输量列于表2中，各港口装卸效率参考值见表3。假设由于吃水限制，第4、5型船不能配置在第1、第2航线上营运，如果将第5型船和第4型船配置在第3航线上，则第5

2、型船每个航次需要增加减载时间5天，第4型船每个航次需要增加减载时间4天。设各型船的年度闲置费用均为购船当时船价的3%设各型船年营运时间为350大。查阅相关资料，补充必要计算数据，参照教材(参考文献)上数学模型(14-1)-(14-3)和(17-4)-(17-6),以追求2018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。求2018年完成各条航线预测运量的最佳航线配船方案及相应的船队总费用支出额。表1.1现有船型技术参数及数量船型编号载重量(吨)数量(艘)净吨位NRT船价(万元)船速(kn)燃料油消耗率(t/d)柴油消耗率(t/d)船员定编(人)11700004018490

3、:2500014.4134.411.5P28210800015310003550015.038.722831508008473004100015.458.423141258000127387015850015.8171.3：2：285300000101000006800016.280.3230表1.2航线参数航线编号挂靠港口航线运量(万吨)备注1DUMAI-上海1000印尼2KHARGISLAND广州800伊朗3MINAALFAHAL-天津700阿曼4ADEN-宁波3000也门5RASTANNURAH岛850(此处数据要修改)一沙特6FORCADOS连1500尼日利亚表1.3各港口装卸效率参考

4、值港口上海港天津港青岛港广州港宁波港大连港最大卸船效率(m3/h)6000100001000050001000010000港口DUMAIKHARGISLANDMINAALFAHALADENRASTANNURAHFORCADOS最大装船效率(m3/h)80001600016000160001800012000注：设船舶在每个港口的非装卸停泊时间为1天左右第二章参数准备.基本信息表2.1航线距离（海里）航线编号挂靠港口航线距离（海里）1DUMAI-上海2387.92KHARGISLAND广州5265.13MINAALFAHAL-天津5955.44ADEN-宁波5774.35RASTANNURAH1

5、岛6204.76FORCADOS大连10608.8注：通过PortDistance软件估算。表2.2船舶常定重量（吨）船型12345重量（t）11701800251043005000注：船舶常定重量主要包括船员、行李、备品、润滑油、淡水、船舶常数等重量。表2.3燃油价格（元/吨）燃料油价格（元/吨）柴油价格（元/吨）31355420注：燃油和柴油价格根据普式现货价格估计。表2.4各航线运量（万吨）航线123456运里（万吨）100080070030008501500表2.5各船型数量（艘）船型12345数量（艘）401581210表2.6单船年度闲置费用（万元/年）船型12345闲置费用（力兀

6、/年）7501065123017552040注：各型船的年度闲置费用均为购船当时船价的3%二.年航次成本这里主要计算船舶吨税，船舶吨税=船舶净吨位*单位吨税公式（2.1）表2.7港口使费（元）船型12345港口使费（元）287406.4481897.5735283.61148314.21554508航行时间力亢线距离*2/（航速*24）公式（2.2）表2.8单航次航行时间（天）123456113.8230.4634.4633.4235.961.4213.2629.2633.0832.0834.4858.94312.9228.532.2231.2433.5857.44-31.4230.4632.

7、7255.965-30.6429.731.9254.58注：由于吃水限制，第4、5型船不能配置在第1、第2航线上营运。船舶净载重吨=船舶总载重吨-燃油量-船舶常重公式（2.3）表2.9船舶净载重吨（吨）1234561683306773067590676306754066620210566010501010485010489010479010380031475101465601463401464001462601448204-2513852514602513002495955-292465292550292370290505装卸货时间=装货时间+卸货时间=（船舶净载重吨*积载因素）/（最大装货效

8、率*24）+（船舶净载重吨*积载因数）/（最大卸货效率*24）公式（2.4）表2.10装卸货时间（天）12345610.9720.8670.5350.5360.5120.59521.5021.3440.8310.8310.7950.92832.0971.8761.1591.161.1091.2944-1.9911.9921.9062.2315-2.3172.3182.2172.596注：原油积载因数=1.17航次时间力亢行时间+装卸货时间+非装卸停泊时间（+减载时间）公式（2.5）表2.11单航次时间（天）123456114.97231.32734.99533.95636.41261.9952

9、14.76230.60433.91132.91135.27559.868315.01730.37633.37932.434.68958.6944-33.41132.45234.62658.1915-32.95732.01834.13757.176注：由于吃水限制，如果将第5型船和第4型船配置在第3航线上，则第5型船每个航次需要增加减载时间5天，第4型船每个航次需要增加减载时间4天航次数=年营运时间/航次时间公式（2.6）表2.12航次数（次）12345612a3.37711.17210.00110.3079.6125.646223.71011.43610.32110.6359.9225.846

10、323.30711.52210.48610.80210.0905.9634-10.47610.78510.1086.0155-10.62010.93110.2536.121燃油成本=燃料油费用+柴油费用=行时间*燃料油日消耗量*燃料油价格*航次数+航次时间*柴油日消耗量*柴油价格*航次数公式（2.7）表2.13燃油成本（元/年）123456137686676395447184001225939993438400593154023117624193776844391284452164514518637745300393455979633589254336391457565650563655765

11、1665826924664592964-773687427722460877721429790325495-85709553855217308618256387896519航次成本=燃油成本+港口使费公式（2.8）表2.14单船年航次成本（元/年）1234561379740833983212540299665402808444034672240518582242419665448731814569834845668274457822904607986035966071764649858663858466631180066562207671945794-785170567837292278869

12、743801808635-87264061870762388773707189451027三.经营成本表2.15单船年经营成本（元/年）船型船价（元）船员工资（元/年）保险费（元/年）修理费（元/年）润滑油（元/年）合计（元）1250000000582900075000001750000375000018829000235500000058290001065000024850005325000242890003410000000645300012300000287000061500002777300045850000005829000175500004095000877500036249000

13、568000000062450002040000047600001020000041605000注：保险费为船价的3%修理费为船价的0.7%,润滑油为船价的1.5%原油船船员平均月薪为2540美元，约合年薪208178.4元（数据来自航运在线2017年6月船员工资,6.21日汇率1美元=6.83元）四.资本成本表2.16单船年资本成本（元/年）船型船价（元）利息（元/年）折旧（元/年）合计12500000001250000010000000225000002355000000177500001420000031950000341000000020500000164000003690000045

14、850000002925000023400000526500005680000000340000002720000061200000注：利息为船价的5%折旧费为船价的4%五.单船年营运费用年营运费用=航次成本+经营成本+资本成本公式（2.9）表2.17单船年营运费用（万元）12345617930.308314263.712514310.466514308.584414315.172214332.3582214522.466514767.818114850.334816911.680014858.729014888.4860316246.571716745.485816919.084616911

15、.680016936.720716999.95794-18132.205618117.792218167.474318298.58635-19006.906118988.123819054.207119225.6027六.单船年运输能力年运输能力=船舶净载重吨*航次数公式（2.10）表2.18单船年运输能力（万吨）1234561159.7375.6767.6069.7164.9237.612250.51120.09108.22111.55103.9760.683343.80168.87153.45158.15147.5786.364-263.34271.20254.01150.125-310.

16、59319.80299.76177.83第三章方法说明一.总结假设船舶油耗恒定，不中途挂靠补给，在离开始发港时加足驶往目的港的油料。船舶装卸时间、航行时间均按最大速率计算，但额外预留10%勺富余时间。在岗期间若使用岸电系统，也按照柴油消耗的费用计算。船舶常数与可变载荷预留均已算入。每条航线上的各项港口费用视为相同。装卸时间，航行时间，均预留出10%勺储备时间。二.模型建立根据上文资料，我们可以建立如下原油运输航线配船线性规划模型目标函数：公式(3.1)约束条件：(1)保证完成各航线的运输量Wh公式(3.2)(2)保证分配在各航线上的某型船数量之等于船队中该型的数量公式(3.3)(3)保证自变量

17、满足非负要求式中：Z目标函数，年度船队总费用；Xh自变量，在h航线上配置的j型船数量;O自变量，j型船闲置的数量；Rjhj型船在h航线上的单船年营运费用；Fjj型船闲置的单船年度闲置费用；Vjhj型船配在h航线上营运时的单船年运量;Wh航线上要求完成的年运输量；A船队中拥有的j型船数量；K船型总数，在本例中K=5;G航线总数,在本例中G=6Excel线性规划求解根据已知的目标函数和约束条件，按照Excel中规划求解的格式进行数据格式的调整和公示输入，得到各项约束条件，如下表所示。目标函数系数矩阵Rj=1j=2j=3j=4j=5h=17930.308314522.466516246.571710

18、000001000000h=214263.712514767.818116745.485810000001000000h=314310.466514850.334816919.084618132.2119006.9061h=414308.584416911.6816911.6818117.7918988.1238h=514315.172214858.72916936.720718167.4719054.2071h=614332.358214888.48616999.957918298.5919225.6027由于4、5船型在1、2航线上不配船，故取“1000000”视为无穷大单船年度闲置费用矩

19、阵Fj=1j=2j=3j=4j=5F7501065123017552040$B$26:$F$31$B$25:$F$30单船年运输能力矩阵Vj=1j=2j=3j=4j=5h=1159.73250.51343.800h=275.67120.09168.8700h=367.6108.22153.45263.34310.59h=469.71111.55158.15271.2319.8h=564.92103.97147.57254.01299.76h=637.6160.6886.36150.12177.83配船矩阵Xj=1j=2j=3j=4j=5h=100000h=200000h=300000h=400

20、000h=500000h=600000O=SUM(B27:B32)=SUM(C27:C32)=SUM(D27:D32)=SUM(E27:E32)=SUM(F27:F32)A401581210初始状态为“0”阵，待规划求解运量约束W=SUMPRODUCT(B18:F18,B27:F27)1000=SUMPRODUCT(B19:F19,B28:F28)800=SUMPRODUCT(B20:F20,B29:F29)700=SUMPRODUCT(B21:F21,B30:F30)3000=SUMPRODUCT(B22:F22,B31:F31)850=SUMPRODUCT(B23:F23,B32:F32)

21、1500运量约束条件如表所示，要求第一列等于第二列。船舶数量约束条件在规划求解工具中设定。第四章.设计结果和分析对上文数据进行Excel规划求解，如图所示,规划求颦多堂X百W归云UiSB53316534JCJ33<=1CS34SDS33<=JD$34$ES27：SFS28=0SES33v二$E$34$F$33=$F$34=$l$18;$l$230堂无的麦变量内非宜效凶送接求快方法俎单曲葡守园V画H的求崎方选为光滑非融视划成姆司塞远程GRG三磁性引凄为线性的题哗向露圆睁雌性槛照¥并为非元清规划并可露室潘化三季羯助时求解关闭©故将求解结果整理如下:1.Excel求解

22、结果目标函数系数矩阵Rj=1j=2j=3j=4j=5h=17930.308314522.466516246.571710000001000000h=214263.712514767.818116745.485810000001000000h=314310.466514850.334816919.084618132.2119006.9061h=414308.584416911.6816911.6818117.7918988.1238h=514315.172214858.72916936.720718167.4719054.2071h=614332.358214888.48616999.95791

23、8298.5919225.6027单船年度闲置费用矩阵Fj=1j=2j=3j=4j=5F7501065123017552040$B$26:$F$31$B$25:$F$30单船年运输能力矩阵Vj=1j=2j=3j=4j=5h=1159.73250.51343.800h=275.67120.09168.8700h=367.6108.22153.45263.34310.59h=469.71111.55158.15271.2319.8h=564.92103.97147.57254.01299.76h=637.6160.6886.36150.12177.83配船矩阵Xj=1j=2j=3j=4j=5h=1

24、6.2605647030000h=203.1757589652.47896669600h=30002.6581610h=4005.5210333047.8423620h=50001.4994771.564977788h=600008.435022212O6.2605647033.17575896581210A401581210目标函数Z=SUMPRODUCT(B27:F32,B3:F8)+SUMPRODUCT(B12:F12,B33:F33)700320.4093运量约束W=SUMPRODUCT(B18:F18,B27:F27)1000=SUMPRODUCT(B19:F19,B28:F28)8

25、00=SUMPRODUCT(B20:F20,B29:F29)700=SUMPRODUCT(B21:F21,B30:F30)3000=SUMPRODUCT(B22:F22,B31:F31)850=SUMPRODUCT(B23:F23,B32:F32)1500(1)年最小营运成本：700320.4093万元(2)航线配船方案：表4.1航线配船方案j=1j=2j=3j=4j=5h=16.2605647030000h=203.1757589652.47896669600h=30002.6581610h=4005.5210333047.8423620h=50001.4994771.564977788h=

26、600008.435022212(3)各航线能完成的运量表4.2各航线运量(万吨)航线123456实际运输量100080070030008501500计划运输量100080070030008501500(4)闲置船舶数量表4.3闲置船舶数量(艘)船型12345闲置数量(艘)38.47150002.Excel结果分析MicrosoftExcel16.0运算结果报告工作表：航运管理课程设计航线配船设计报告的建立:2018/07/1113:50:39结果：规划求解找到一解，可满足所有的约束及最优状况。规划求解引擎引擎：单纯线性规划求解时间：2.485秒。迭代次数：16子问题：0规划求解选项最大时间无

27、限制，迭代无限制,Precision0.000001最大子问题数目无限制，最大整数解数目无限制，整数允许误差1%,假设为非负数目标单元格(最小值)单元格名称初值终值$I$1目标函数Z700320.4093700320.4093可变单元格单元格名称初值终值整数$B$26:$F$31$B$26h=1j=16.2605647036.260564703约束$C$26h=1j=200约束$D$26h=1j=300约束$E$26h=1j=400约束$F$26h=1j=500约束$B$27h=2j=100约束$C$27h=2j=23.1757589653.175758965约束$D$27h=2j=32.47

28、89666962.478966696约束$E$27h=2j=400约束$F$27h=2j=500约束$B$28h=3j=100约束$C$28h=3j=200约束$D$28h=3j=300约束$E$28h=3j=42.6581605532.658160553约束$F$28h=3j=500约束$B$29h=4j=100约束$C$29h=4j=200约束$D$29h=4j=35.5210333045.521033304约束$E$29h=4j=47.8423620327.842362032约束$F$29h=4j=500约束$B$30h=5j=100约束$C$30h=5j=200约束$D$30h=5j=

29、300约束$E$30h=5j=41.4994774161.499477416约束$F$30h=5j=51.5649777881.564977788约束$B$31h=6j=100约束$C$31h=6j=200约束$D$31h=6j=300约束$E$31h=6j=400约束$F$31h=6j=58.4350222128.435022212约束约束单元格名称单元格值公式状态型数值$B$32Oj=16.260564703$B$32<=$B$33未到限制值33.7394353$C$32Oj=23.175758965$C$32<=$C$33未到限制值11.82424104$D$32Oj=38$

30、D$32<=$D$33到达限制值0$E$32Oj=412$E$32<=$E$33到达限制值0$F$32Oj=510肝$32<=$F$33到达限制值0$H$17:$H$22=$I$17:$I$22$H$17h=1运量约束W1000$H$17=$I$17到达限制值0$H$18h=2运量约束W800$H$18=$I$18到达限制值0$H$19h=3运量约束W700$H$19=$I$19到达限制值0$H$20h=4运量约束W3000$H$20=$I$20到达限制值0$H$21h=5运量约束W850$H$21=$I$21到达限制值0$H$22h=6运量约束W1500$H$22=$I$2

31、2到达限制值0$E$26:$F$27=0$E$26h=1j=40$E$26=0到达限制值0$F$26h=1j=50$F$26=0到达限制值0$E$27h=2j=40$E$27=0到达限制值0$F$27h=2j=50$F$27=0到达限制值0MicrosoftExcel16.0敏感性报告工作表：航运管理课程设计航线配船设计报告的建立：2018/07/1113:50:57可变单元格终递减目标式允许的单元格名称值成本系数增量允许的减量$B$26:$F$31$B$26h=1j=16.26056470308680.30831258.5605041E+30$C$26h=1j=201973.84330915

32、587.46651E+301973.843309$D$26h=1j=303081.78054817476.57171E+303081.780548$E$26h=1j=401020346+301020346.186$F$26h=1j=501026396+301026396.188$B$27h=2j=105037.28360815013.71251E+305037.283608$C$27h=2j=23.175758965015832.8181103.51277532191.573554$D$27h=2j=32.478966696017975.48

33、583081.780548145.5591837$E$27h=2j=401020346+301020346.186$F$27h=2j=501026396+301026396.188$B$28h=3j=105182.97237315060.46651E+305182.972373$C$28h=3j=20102.577190215915.33481E+30102.5771902$D$28h=3j=3016.0146100518149.08461E+3016.01461005$E$28h=3j=42.658160553019887.205617.5

34、3792381E+30$F$28h=3j=5020.6846804721046.90611E+3020.68468047$B$29h=4j=105171.69666915058.58441E+305171.696669$C$29h=4j=202155.67402717976.681E+302155.674027$D$29h=4j=35.521033304018141.6816.0267631110841.43119$E$29h=4j=47.842362032019872.792223.262525827.48313725$F$29h=4j=5027.4523630321028.12381E+3

35、027.45236303$B$30h=5j=105221.83195115065.17221E+305221.831951$C$30h=5j=20159.52558515923.7291E+30159.525585$D$30h=5j=3080.3206598218166.72071E+3080.32065982$E$30h=5j=41.499477416019922.4743132.405149917.52774114$F$30h=5j=51.564977788021094.207120.68468047156.2527764$B$31h=6j=105433.61748315082.35821E+305433.617483$C$31h=6j=20386.201057415953.4861E+30386.2010574$D$31h=6j=30363.089947918229.95791E+30363.0899479$E$31h=6j=40131.905003620053.58631E+30131.9050036$F$