集装箱管理决策模式与实施策略研究-毕业论文

MTE2000任勇青集装箱管理决策模式与实施策略研究PAGEPAGE43

第一章引言1.1问题的提出集装箱运输起源于二十世纪50年代后期，并在二十世纪80年代得到了迅猛发展。特别是二十世纪90年代以后，全球经济的持续发展使集装箱运输成为了各国对外贸易中最为普遍的运输方式。在发达国家，件杂货的集装箱化程度已超过80%。截止到2001年底，全球集装箱船队总运力为735.6万TEU，全集装箱船运力为539.9万TEU。在集装箱运输的发展过程中，集装箱班轮运输公司发挥了最直接的推动作用。为了建立全球范围的集装箱运输网络，班轮公司投入了大量的人力、物力及财力来维持自己的经营与发展。近二十年来，班轮运输业的激烈竞争使得班轮公司在努力扩大自己市场份额的同时，还通过各种方式来降低运输成本。尤其是近几年来，全球经济增长缓慢，使得班轮公司面临着极为严峻的经营形势：运力严重过剩、运价水平在低谷徘徊、班轮公司的利润极其微薄。为此，班轮公司如何在竞争激烈、市场持续低迷、利润微薄而经营成本居高不下的情况下，将成本支出合理化与增强班轮公司赢利能力放在同一高度，通过各种措施降低成本支出，对班轮公司来说具有十分重要的现实意义。在集装箱运输成本结构中，集装箱费用是仅次于货物中转费、船舶固定成本的第三大项目，占总成本支出的20%左右。相对于货物中转费及船舶固定成本而言，集装箱费用具有较大的可变性：它与集装箱配备总量、集装箱平衡工作等因素之间存在着密切的关系。因此，班轮公司集装箱管理人员需要从成本控制的角度出发，不断提高集装箱管理的水平。在日常的集装箱管理过程中，具体涉及到下列几方面的问题：1、集装箱配箱量问题。任何一个船公司，为配备一定数量的集装箱，必须通过购买或租赁集装箱来实现。从方便货主、有利于揽货的角度来看，配备充足的集装箱是有利的；但由于购买集装箱的价格和租赁集装箱的租金十分昂贵，如果箱子配多了，会出现大量空箱闲置的现象，从而产生不必要的购置、维修和堆存费用。因此，在满足货物运输需要的前提下，为降低成本，如何合理地计算集装箱拥有量一直是集装箱船公司需要解决的问题。2、集装箱的配备方式问题。在集装箱运输经营管理中，各班轮公司由于经营状况、发展战略不同，对于集装箱配备问题采取的具体方法也不同。通常，班轮公司采用的方法是将自购箱与租赁箱相结合并保持一定的比例，也有一些班轮公司倾向于全部采用租赁箱解决集装箱配备问题。对于集装箱配备的不同方式的取舍，必须根据具体情况进行全面的分析和比较。3、空箱调运问题。由于集装箱运输的供给和需求在流向方面具有不均衡性，因此在集装箱日常管理过程中，不可避免地会遇到空箱的调运问题。据统计，近年来，世界海运集装箱空箱比例始终占总运输量20%以上，我国的情况更为明显。由于空箱调运不会带来任何直接的经济效益，因而大量的空箱调运给船公司带来了巨额支出。根据德鲁里航运咨询公司的资料估计，全球的空箱调箱费用在150亿美元左右。鉴此，如何解决空箱调运问题对于提高集装箱的管理水平具有重要的意义。4、集装箱使用效率问题。在目前集装箱市场比较低迷的情况下，班轮公司在既定的集装箱配备规模的情况下，如何突破传统的缺箱-租箱-退租模式，不断寻求新的方法来提高集装箱的使用效率成为关注的热点。近二十几年来，许多班轮公司一方面通过重组来提高班轮公司各种资源的利用率以降低经营风险；另一方面在各个班轮公司之间开展集装箱的互用合作。这些措施对于提高集装箱设备的使用率，减少空箱调运，降低集装箱管理成本起到了重大的作用，前景十分广阔。基于上述情况，本文拟从班轮公司角度出发，研究集装箱运输经营管理过程中所涉及的集装箱配箱规模、配备方式、空箱调运以及使用效率等问题，为进一步提高我国集装箱运输企业的经济效益，增强竞争力提供相应的决策依据。

1.2研究思路与内容集装箱管理是国际集装箱运输中不可缺少的一个重要组成部分，具体包括：集装箱配备总量的确定、自购箱及租箱数量的确定、全球各区域集装箱箱量的盘存分析与研究、区域间集装箱调运的决策与实施、集装箱动态的跟踪、集装箱的维修与保养、集装箱管理总成本的分析、研究与控制等多个环节。本文将着重对集装箱配备总量的确定、自购箱及租箱数量的确定、空箱调运及集装箱使用效率等问题展开研究。论文的各章节安排如下：第一章从集装箱管理的角度提出对本课题的研究，并介绍了本文的研究思路与框架。第二章着重对集装箱配备总量决策进行研究，首先分析了集装箱配备总量决策的理论基础，在此基础上建立了集装箱配备总量确定的传统决策模型、基于B-P神经网络的集装箱配备总量决策模型。第三章从集装箱租赁决策的理论基础、集装箱自购与租赁选择决策、集装箱租赁数量决策以及集装箱租赁管理四个角度对集装箱租赁决策问题重点进行了论述。第四章侧重于空箱调运决策研究。着重分析了空箱调运决策的理论基础，空箱调运与租箱的选择决策以及海运空箱调运模型的构建等。第五章主要探讨了集装箱管理策略的具体应用，并以中远集运公司的集装箱租赁策略为例进行了具体分析。

第二章集装箱配备总量决策2.1集装箱配备总量决策的理论基础开展集装箱运输一个显著的特点是投资额巨大。对于航运企业来说，开展集装箱运输，首先要化巨额资金建造、购买和租赁集装箱船；其次，要配备一定数量的集装箱，而无论购买或租赁集装箱,价格和租金都很昂贵。任何一家集装箱运输公司，用于购置和租赁集装箱的费用都占运输费用的很大一部分比例。例如，远东到美西航线，如果计划投入8条3500箱位的第四代集装箱船，单船价格为0.8亿美元，购船总费用为0.88=6.4亿美元，20尺标准集装箱价格以1500美元计算，配箱套数如果是2.5，那么箱子总费用为3500815002.5＝1.0510美元，购箱费用为购船费用的16.4％。所以为控制和降低运输成本，在满足货物运输的前提下，拥有合理的集装箱数量一直是集装箱运输企业非常关心的问题。如果箱子配多了，会出现大量空箱闲置的现象，从而增加了购置、维修和堆存的费用；箱子配少了，则会影响揽取货载，进而影响企业的正常生产经营。为此，如何合理地确定集装箱配备总量，是目前航运企业迫切需要解决的一个重要问题。从本质上而言，航运企业在确定集装箱配备总量时，着重考虑下列几个方面的用箱需要：1、总箱位总箱位是指一个班轮公司所有集装箱船舶所能装载的全部集装箱的数量，通常以TEU来计算。总箱位可反映一个班轮公司规模的大小，直接决定了班轮公司的运输能力。集装箱的配备应保证在货源充足时，全部班轮载箱位都能够得到充分利用。因此，班轮总箱位的数量是影响集装箱配备数量的第一要素。2、箱位利用率箱位利用率是指集装箱班轮所装载的载货集装箱占船舶总可载箱位的比例，它反应出班轮每个航次箱位被利用的程度。在适当的运价水平下，箱位利用率越高，航次赢利能力越强。箱位利用率与集装箱配备数量成正相关关系，即箱位利用率高，要求配备的集装箱数量就多，反之，要求配备的箱量就少。3、班轮挂靠港的箱位分配量及班轮挂靠密度班轮各挂靠港箱位分配量是指集装箱班轮在挂靠港口所预留的载箱位数量，它影响着港口的集装箱配备数量，在某一港口配备的集装箱数量必须保证在班轮挂靠该港口前，有足够数量的集装箱供出口使用。港口配备的箱量多少也与船舶挂靠密度密切相关。如果集装箱从重箱卸船，到收货人提箱、拆箱再返空所需要的时间即集装箱周转时间小于相邻两艘班轮挂靠的时间，则该港口配备的集装箱数量只需要满足在该港箱位分配量最大的航次所需要的集装箱数量即可；如果该港的集装箱周转时间大于相邻两班轮挂靠的时间，则开始时该港口需要配备两倍于下一航次所挂靠班轮在该港分配的箱位数；此后，只要每天返空箱的数量能满足在该港箱位分配量最大的航次所需要的集装箱数量即可，如果仍有缺口，则只能通过其他方式来增加集装箱配备数量。4、港口集装箱周转时间港口集装箱周转时间是指进口重箱或空箱自卸到某一港口，交由收（发）货人拆（装）箱后，再回到码头（空箱或重箱）装上班轮所需要的全部时间。在一定的时间段内，发货人对出口用箱的需求量是一定的，而集装箱的来源主要有两种：前一班船卸下的空箱，或者是此前已进入该港口的重载集装箱交收货人拆箱后返空的箱子。如果集装箱的周转时间过长，则直接影响本港口的出口用箱，同时也间接地影响到其他港口的出口用箱，无法保证本港口在下一班船挂靠前有足够数量的集装箱供出口使用。因此必须依靠其他途径补充相应数量的空箱来保证用箱需求，这样必然导致集装箱配备数量的增加。相反，如果集装箱周转时间短，就能依靠进入本港口的集装箱来保证出口用箱，从而减少不必要的空箱调运，同时，也可降低集装箱配备总量。5、非可用箱占总箱量比例非可用箱占总箱量的比例是指由于各种原因造成的处于非正常周转状态的集装箱占集装箱总量的比例，如集装箱因各种原因损坏需要修理、货主提箱后长期占用不能返空、海关扣押、集装箱处于严重毁坏状态并且无修理价值等各种原因形成的在一定时间内不能投入使用的集装箱。由于货物本身及运输工具、操作不当等原因引起集装箱的损坏是在所难免的，这部分集装箱必须在修理后方能重新投入使用；另外，班轮公司为了保持同一些大货主的关系，尽量满足货主提出的延长集装箱免费使用天数的要求。这就使班轮公司有越来越多的集装箱滞留在发（收）货人手中而无法正常周转使用，使班轮公司不得不增加集装箱配备量，以确保正常营运所需要的足够数量的集装箱。2.2集装箱配备总量确定的传统决策模型2.2.1基本思路集装箱运输具有船舶挂靠港口多、服务网点分布广、船舶航行时间长、货物流向复杂等特点。而为客户运载各种货物的集装箱需要经历从船公司堆场（CY）到货主仓库（DOOR）或者是集装箱货运站（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（SEA）（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下图2-1所示：第一阶段（a）第二阶段（b）第三阶段（c）货主仓库（DOOR）货主仓库（DOOR）货主仓库（DOOR）码码头堆场码码头堆码码头堆场码码头堆场堆场（CY）海上运输堆场（CY）堆场（CY）海上运输堆场（CY）货运站（CFS）货运站（CFS）货运站（CFS）图2-1集装箱运输流程示意图根据上图，我们可以将集装箱整个运输流程分为三个阶段：在岸（装船前）阶段——集装箱由空箱到重箱状态，等候装船；在船（装船后）阶段——重箱装船后进入海上运输阶段；在岸（卸船后）阶段——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，通过某一条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。因此，我们可以按照集装箱运输的三个阶段逐一确定集装箱配备数量。为便于说明，我们假设班轮公司经营N条航线，第k条航线的舱位利用率为Rk（k=1，2，…n）；有I艘集装箱船舶，第i艘船的总箱位为Si（i=1，2，…I），挂靠J个港口，集装箱在第j个港口的平均周转期为Tj（j=1，2，…J），第j个港口相邻两班船的最短间隔时间为Pj（j=1，2，…J）。第j个港口非可用箱占该港口总箱量的比例为rj（j=1，2，…J），第j个港口所需配备的集装箱总量为Mj（j=1，2，…J）。与此同时，我们还假定：航线之间相互独立，即长航线船舶不承运短途货物；靠港口多的船舶严格执行各港口的箱位分配计划；2.2.2第一阶段的配箱量计算每个港口需要配备的集装箱数量应当能够满足所有在该港挂靠船舶的最大箱位需求，因此该港集装箱配备数量可以根据该港口所挂靠的每艘船在该港口分配的箱位数量S、该船的平均舱位利用率r，该港口集装箱平均周转天数T、相邻两班船的最短发船间隔P、该港口所有非可用箱占总箱量比例q等因素来确定，并取最大值作为该港口的集装箱配备数量：第1个港口：第1艘船在第1个港口分配的箱位数为S11a，需要配备的集装箱数量为m11a，则有：（上式中，k1为集装箱周转系数：当T1=<P1时，k1=1；当T1>P1时，k1=P1/T1，下同）于是：第2艘船在第1个港口分配的箱位数为S21a需要配备的集装箱数量为m21a，则有：……第I艘船在第1个港口分配的箱位数为SI1a，需要配备集装箱数量为mI1a，则：，为此，第1个港口所需要配备的集装箱数量（M1a）应为：i=1，2，…，I。依次类推，可得：第2个港口所需要配备的集装箱数量（M2a）应为：i=1，2，…，I。……第J个港口所需要配备的集装箱数量（MJa）应为：i=1，2，…，I。故在第一阶段(a)需要配备的集装箱数量（Ma）为：2.2.3第二阶段配箱量计算第1艘船在第二阶段(b)需要配备的集装箱数量为该船的总箱位数：；第2艘船在第二阶段(b)需要配备的集装箱数量为该船的总箱位数：……第I艘船在第二阶段(b)需要配备的集装箱数量为该船的总箱位数：；故在第二阶段(b)需要配备的集装箱数量（Mb）为：2.2.4第三阶段的配箱量计算由于第三阶段与第一阶段可以互相转化，故第三阶段(c)需要配备的集装箱数量（Mc）为：i=1，2，…，I。

2.2.5总配箱量计算基于上述计算，我们可以计算出，班轮公司理论上需要配备的最低集装箱数量为：若令q1=q2=……qJ=10%，则：需要说明的是，班轮公司在实际确定集装箱配备总量时，还要考虑到航线设置的具体形式、集装箱在各地区的周转时间与船舶挂靠密度、港口的位置、货源的结构、货运淡旺季等多种可变因素的影响，以便对集装箱配备总量做出必要的调整。2.3基于B-P神经网络的集装箱配备总量决策模型2.3.1基本模型1、基于B-P神经网络的集装箱配备总量预测的基本作用原理B-P（Back-Propagation）神经网络模型是近年来出现的一种新型的预测方法，其基本的作用原理可用图2-2表示，反向传播过程权值W权值W权值W权值W－+○○○○－+○○○○○○○○○教师信号○教师信号输出层隐层输入层输出层隐层输入层正向计算过程图2-2B-P模型预测原理图2-2B-P模型预测原理基于上述神经网络模型，我们可以构建用于集装箱配备总量预测的B—P模型的基本作用机制，即：把用来描述影响配箱量多少的因素的信息作为神经网络的输入向量Χ=（x1k,x2k,…xnk）；将代表相应综合评价的预测值作为神经网络的输出y；用实际的历史数据作为教师信号，并按照一定的学习算法（具体算法可参考李学桥，马莉，神经网络·工程运用，重庆大学出版社，1996。），用足够的样本训练这个网络，使不同的输入向量得到不同的输出量值。当计算输出值与教师信号的误差小于某一允许值（可根据实际情况设定）时，训练完毕。一旦神经网络模型训练完毕，即可作为集装箱配备总量预测的有效工具，输入已知各影响因素值即可预测出配备总量的理想数值。2、关于影响集装箱配备总量的因素分析从理论上来说，当集装箱船舶在班轮航线上只挂靠两个港口，且集装箱在内陆周转的时间小于发船间隔时间，那么，当航线上仅配1艘船舶时，航线配箱量应为该船舶载箱量的三倍，即需配3套集装箱。如果航线配船艘数增加，即运力增加时，则所需配备的集装箱数量虽然增加，但增加速度呈递减趋势。同样，集装箱在港口的内陆周转时间对港口的配箱量影响极大，一个畅通、发达的集疏运系统能够大大缩短集装箱内陆周转时间，提高箱子周转率，从而降低在港口的集装箱配备量；此外，航运企业还应掌握货运淡季和旺季的规律，特别是在货运淡季时保持较低的集装箱总量，可以有效地控制集装箱管理成本，在货运旺季来临之前又及时补充一定量的集装箱，以满足用箱需求。在预测一定时期航运企业配箱量时，还要考虑货物性质和种类，特别是一些长期大宗的货源，掌握货物的特性能较准确地预测出装箱利用率。除了上述因素外，集装箱在船天数也是一个重要的影响因素，该指标主要取决于船舶在海上的航行时间和航运企业的航线设置，对于以远洋航线为主的航运企业来说，更要关注集装箱在船天数对配箱量的影响；另外，配箱量还与集装箱在内陆周转过程中可能发生的修理、积压和延误等情况密切相关。基于上述分析，我们可以将影响航运企业集装箱配备总量的主要因素归纳为：①集装箱船公司运力大小，②集装箱的平均在船时间，③集装箱内陆周转时间，④货运量季节性变化幅度，⑤集装箱平均修箱率，⑥船舶重箱载箱率等等。值得指出的是：在实际运作过程中，由于不同的航运企业所处的地域、承揽货载性质的不同，因此，上述因素对其配箱量的影响程度各不相同，如有的船公司受货方因素影响较大，有的船公司则货源稳定，主要受自身因素影响等，因此在考虑影响配备总量的影响因素时，应结合具体情况作具体分析。3、B-P神经网络输入、输出以及隐层神经元的设置神经元个数的确定由训练的历史数据和预测值的特征来定。我们用来预测配箱量的历史数据来自两个方面：第一，影响配箱量的各个因素值；第二，实际的集装箱配箱量值。前者的个数由实际影响程度选择决定，后者是指企业在现实生产中实际所配集装箱量，是从企业的生产经营活动中反馈回的实际数据，需要事后统计。在基于B-P神经网络的集装箱配备总量预测模型中，输入样本空间由因素值构成，输入层神经元个数即为影响因素个数，期望的配备总量值作为输出层神经元，输出层神经元的个数为1。理论上已经证明：具有偏差和至少一个隐含层加上一个线性输出层的神经网络，能够逼近任何有理数。增加层数主要可以进一步降低误差，提高精度，但同时也使网络复杂化，从而增加网络权值的训练时间。隐层的层次数直接影响网络学习的收敛速度，隐层数太多会导致学习时间过长，误差也不一定最佳；隐层数太少，容错性差，不能识别以前没有看到的样本。误差精度的提高可以通过增加隐含层中的神经元数目来获得，其训练效果比增加层数更容易观察和调整。所以，为了缩短学习时间，加快收敛速度，我们采用1层隐层，9个隐层神经元。2.3.2模型的训练与测试我们把历史数据划分为训练集和测试集。时间较远的历史数据作为训练集，时间较近的作为测试集，训练集较大，测试集较小。训练集用来建立具体的模型，测试集则对模型进行修剪，检验模型是否满足要求。因为训练到一定程度时，训练集对模型总是适合的，而且训练集和测试集一般没有交集，所以关于训练集和测试集历史数据的选择，在时间上是不能重合的。实际工作中的历史数据集随着时间的推移膨胀会很大，具体操作时不一定划分整个历史数据集，可取时间上最近的一个规模合适的子集作划分，目的是减少网络的学习时间。B-P神经网络的输入要求必须能进行数值运算，而影响配备总量的因素的数据既有定性指标又有定量指标，为使各指标在整个系统中具有可比性，应将定性指标进行量化处理，转换方式通常为建立一个和数字的映射表，用对应的数字作输入。我们根据选定的影响配箱量的因素设立如下预测指标体系（k表示第k个样本，k=1，2，…，m）：X1k集装箱船公司运力大小（该指标按实际TEU数测算）；X2k集装箱平均在船时间（该指标按实际天数测算）；X3k集装箱内陆周转时间（该指标按实际天数测算）；X4k货运量季节性变化幅度（该指标按百分比1%、2%…测算，可依次映射为1、2…）；X5k船舶重箱载箱率（该指标按百分比99%、98%…测算，可依次映射为99、98…）；X6k集装箱船公司平均修箱率（该指标按百分比1%、2%…测算，可依次映射为1、2…）；本模型采用6-9-1三层B-P网络，在最初的实际训练过程中，收敛速度较慢。为了加快收敛和减少寻找学习速率的训练次数以及训练时间，模型采用带有附加动量项和自适应的反向传播训练。附加动量项和采取自适应线性网络是提高收敛速度的主要方法，被广泛采用。自适应线性网络仅可以学习输入/输出矢量之间的线性关系，所以本模型选择足够小的学习速率，使自适应网络的误差平方和总能达到满意结果。对于一个集装箱船公司来说，涉及以上六方面影响因素的实际数据较难采集到。为了通过实例来说明运用B-P神经网络能够预测出因素的变化对集装箱配备总量的影响情况，我们模拟一组较接近实际情况的数据，根据假设的数据计算出可能的实际配箱量，然后利用B-P神经网络得出配备总量的预测值，并与计算值进行比较，以检测B-P神经网络预测的效果。部分学习样本如表2.1所示:表2.1部分学习样本学习集装箱船集装箱平均货运量季节性内陆平均集装箱平均船舶重箱平均实际样本公司运力在船时间变化幅度周转时间修箱率载箱率配箱量编号(TEU)（天）(%)（天）（%）（%）(TEU)120000252010107039100210000401035106019550350001030501080977542000040105015605400051000025301015802870065000102035157014350720000402035570700008100001030105803500095000251050560175001020000251050108083220111000010203515604161012500040301057020805为了使样本数据能够满足B-P神经网络的泛化性能，即网络只对被训练的输入/输出对最大值范围内的数据有效，超出最大训练值的输入必将产生大的输出误差，我们首先对学习样本数据进行归一化处理。即，，，其中，，分别表示各输入的最大值和最小值；，分别表示各输出的最大值和最小值。经过归一化处理后的学习样本输入数据如表2.2所示。表2.2学习样本输入数据表学习学习样本预测指标样本样本X1X2X3X4X5X6目标编号T11.00000.00100.00080.00030.00030.00330.399320.50000.00180.00030.00150.00030.00280.133130.25000.00030.00130.00230.00030.00380.000041.00000.00180.00030.00230.00050.00280.602250.50000.00100.00130.00030.00050.00380.257760.25000.00030.00080.00150.00050.00330.062371.00000.00180.00080.00150.00000.00330.820080.50000.00030.00130.00030.00000.00380.343590.25000.00100.00030.00230.00000.00280.1052101.00000.00100.00030.00230.00030.00381.0000110.50000.00030.00080.00150.00050.00080.4335120.25000.00180.00130.00030.00000.00330.1502至此，我们就建立了解决集装箱配备总量的B-P模型，程序流程见图2-3。该模型不必每次预测时都重新建立，而是根据历史数据的膨胀情况决定何时更新模型，模型一旦建立好后每次预测就可以直接使用。开始开始输入、出和隐层神经元初始化输入、出和隐层神经元初始化权重初始化权重初始化输入训练集和样本目标输入训练集和样本目标N随机选定一个训练样本N随机选定一个训练样本E<EmaE<Ema？？Y计算各层误差Y计算各层误差调整各层权重输出误差E输入预测样本调整各层权重输出误差E输入预测样本是否还有是否还有正向计算得出预测值正向计算得出预测值YNYN结束结束图2-3B—P预测过程B-P网络充分利用了可变的因素来作有针对性的预测，结果更接近现实情况。将模型应用于实际，预测结果见表2.3(注：表格中的数字代码由实际意义转换而来)。表2.3：B—P网络预测结果测试集装箱船集装箱平均货运量季节性内陆平均集装箱平均船舶重箱平均实际安全预测安全样本公司运力在船时间变化幅度周转时间修箱率载箱率配箱量配箱量编号(TEU)（天）(%)（天）（%）（%）(TEU)(TEU)1300002020551070596106080022300035233076556480576103200002025106755120051968417000102525108035700410555800083075701564015796

第三章集装箱租赁决策3.1集装箱租赁决策的理论基础集装箱班轮公司开展集装箱运输服务，除了需要配备集装箱船舶外，还需要配备足够数量的各种类型、尺寸的集装箱。为了在减少固定资产投资的同时能为客户提供高质量的服务，班轮公司通常采取了租赁集装箱的办法来解决这个问题。同船舶租赁业相比，集装箱租赁业的发展时间短、速度快，它是资本市场运作与集装箱运输市场相结合的产物：一方面，它为投资者找到了一个收益相对较高、风险相对较小的投资市场；另一方面，为集装箱班轮公司解决了根据经营需要在不需要投入巨额资金的条件下获得集装箱使用权的办法。这两者的充分结合是国际集装箱租赁业不断发展的根基。具体来说，集装箱租赁可以为班轮公司带来下列益处：1、减少集装箱班轮公司巨额置箱投资集装箱班轮公司拟开辟新航线或扩大经营规模时，需要配备数倍于船舶箱位数量的集装箱。为此，将投入大量的资金。倘若通过集装箱租赁市场，全部或部分地以租赁方式获取同等数量的集装箱，只需要每月按约定费率支付集装箱租金作为使用集装箱的代价，则班轮公司为此承担的资金压力相对于前者来说要小得多。而且，通过租赁获得的集装箱在操作上具有许多灵活性，班轮公司可以根据自身的经营状况来决定对集装箱的处理，这对加快资金周转，发展多元化经营和扩大经营规模等具有重要意义。2、调节、平衡班轮公司用箱，解决突发性用箱需求由于货源结构的差异，进出口贸易的不平衡等因素，班轮公司在不同时期、不同港口、不同航线的往返航次中都会出现不同程度的进出口不平衡，这给班轮公司的集装箱配备工作提出了较高的要求。如果班轮公司没有配备足够数量的集装箱供货主装货出口，就会产生延误运输等违约行为，并可能最终导致货源的流失。此外，如果班轮公司在某地的集装箱数量过多，则会降低集装箱的使用率，造成大量的积压和闲置，这样就必须花大量费用调运集装箱，使经营成本上升。目前，世界各主要租箱公司在全球主要地区和港口都设有自己的分支机构及服务网点，为班轮公司提供租、还箱服务。在班轮公司需箱的地点提供集装箱供其使用（班轮公司称之为“起租”）；在班轮公司多箱的地点接受其退还多余的集装箱（班轮公司称之为“退租”）。从而在某种程度上为班轮公司解决了集装箱的供需矛盾，同时也为班轮公司节省了数额可观的空箱调运费用。3、为班轮公司实现特殊货物运输。开展集装箱租赁业务可为班轮公司提供需求量少，随机性大，购箱费用高的各类特种集装箱，以装运新鲜食品、液体危险货物、大型汽车等特殊货物。4、为班轮公司减轻集装箱管理工作。集装箱管理工作是一项复杂而又艰巨的工作，班轮公司除需要设立专门的集装箱管理部门，还需要在各挂靠港及其内陆场站建立广泛的分支机构及代理网络，需要花费大量的人力、物力和财力去跟踪、管理、维修、调运数目繁多、分布极广的集装箱。当班轮公司全部采用自购箱营运时，除了做好集装箱的跟踪管理、平衡调运外，还要负责新造箱的论证、监造，退役集装箱的处理，集装箱的管理工作变得更为复杂和艰巨。租箱公司的存在使得班轮公司减轻了集装箱管理的负担。譬如，可以在需要用箱时在缺箱港口安排从租箱公司租入集装箱，可以在用箱富余时将集装箱退还给租箱公司，无需再安排空箱调运和后续的跟踪管理，有时也可根据租箱协议免于修理坏箱。3.2集装箱的自购与租赁选择决策投资总额分析以每个20英尺普通干货集装箱造价1500美元计算，一艘5000TEU的全集装箱船，一般情况下至少需要配备3套集装箱，为此，班轮公司仅购置集装箱一项需筹集的资金就为：22,500,000美元。如果这些集装箱全部自购，班轮公司每年必须偿还一定数额的贷款及利息；此外，在运输市场不景气时还必须支付大量的闲置费用（如堆存费、维修、保养等）。倘若通过集装箱租赁市场，全部或部分地以租赁方式获取同等数量的集装箱，只需要每月按约定费率支付集装箱租金作为使用集装箱的代价。同样，按每个20英尺普通干货箱每天租金0.70美元计算，同等数量的集装箱每年需要支付的集装箱租金为：3,832,500美元，则班轮公司为此承担的资金压力相对于前者来说要小得多。3.2.2.成本分析从长期投资的角度来看，自购箱成本远低于租箱成本。具体论述如下：假定每个集装箱的期初投资为A0；银行贷款利率、内部收益率及其它管理成本率等综合为i；折旧年限为N年；期末残值为R；每年投资回报相同并且为a，则：期初投资A0在第N年末的终值为Pn=A0(1+i)n第N年末的剩余残值为R第1年末回报（a），折成第N年末的现值为A1=a(1+i)n-1第2年末回报（a），折成第N年末的现值为A2=a(1+i)n-2…第n-1年末回报（a），折成第N年末的现值为An-1=a(1+i)1第n年末回报（a），折成第N年末的现值为An=a(1+i)0第N年末的净现值NPV=A1+A2+…+An-1+An+R-Pn>=0取N=10，R=25%A0，可以得到下表3-1所示结果：表3-1自购箱成本计算表ia/365A0

4%

5%

6%

7%

8%

9%

10%USD1500/20DC0.420.450.480.510.540.570.60USD2300/40DC0.650.690.740.780.830.880.93USD2600/40HQ0.730.780.830.890.940.991.05USD17000/20RF4.775.115.445.796.146.496.85USD21000/40RF5.906.316.737.157.588.028.46USD21500/40RH6.046.466.897.327.768.218.86取i=8%得到的集装箱箱天成本（a/365）与同期国际集装箱租赁市场的平均租金费率做比较可得表3-2所示的结果：表3-2集装箱租金费率（美元/天）箱型/尺寸租金(M/L)租金(L/T)自购箱自购箱Vs租箱20DC1.500.700.54-0.1640DC2.501.100.83-0.2740HQ2.701.170.94-0.2320RF

6.556.14-0.4140RF

8.357.58-0.7740RH

8.557.76-0.7920OT2.50

40OT4.00

20FR3.00

40FR4.50

由表3-1和表3-2可知，一般自购箱的箱天成本要比长期租箱的租金费率低很多；而长期租箱的租金费率又比灵活租箱的费率低很多。以一个20英尺集装箱为例：按租期五年计算，则租期内长租箱租金总费用与自购箱的总成本差额（取i=8%）为：365×0.70[(1+0.08)5-1]/0.08-365×0.54[(1+0.08)5-1]/0.08=USD342.613.2.3集装箱的自购与租赁选择策略分析综上所述，班轮公司大规模增加集装箱配备数量时，一般不会全部采用自购箱，也不会全部采用租箱。前者需要筹集巨额资金，而且在航运市场不景气时需要支付大量的闲置费用，在货运量激增时又无法及时补充箱源；后者比较灵活，短期操作非常有利，但平均成本较高（约为自备箱的1.5-2.5倍），且在缺箱时完全依赖租箱公司，比较被动，容易受到租箱公司服务范围的制约。由此可见，两者均有不足之处。基于上述对自购箱与租箱策略的分析，本人认为：自购集装箱数量与租箱比例的确定必须根据集装箱尽可能被充分利用和各项集装箱成本支出最低的原则并结合自购箱、长期租箱、即期租箱、灵活租箱等策略的特点来确定，从而使通过各种方式下所获取的集装箱都能最大限度地发挥各自的优越性，既满足班轮公司的经营需要，又使班轮公司的经济效益最大化。具体建议如下：在进出口货源平衡及资金充裕的情况下，可以全部采用自购集装箱；在进出口货源不平衡而资金充裕的情况下，应当根据货源较少方向需要配备的集装箱数量占总集装箱配备量的比例来确定自购集装箱的数量；在进出口货源不平衡且资金不充裕的情况下，应当根据最低集装箱配备数量结合船舶的平均箱位利用率来确定自购箱及长期租箱的数量；在出现突发性需求、或用箱短缺，而市场前景不清楚、不乐观的情况下，应当安排即期租箱和灵活租箱。3.3集装箱租赁数量决策合理确定集装箱租赁数量是班轮公司集装箱管理中的一项重要工作。应根据投资合理、效益最优的原则，以用箱成本最低为目标，确定自购箱量、长租箱量及灵活租箱数量的最佳比例。自购箱的成本可近似认为是由折旧费用、修理费用、堆存费用（发生闲置时产生）及管理费用构成，并根据置箱价格、折旧年限以及相关的统计资料估算得到；长期租箱和灵活租箱的箱天成本近似以租金费率（包括DPP、提、还箱操作费等）计算。在实际生产经营中，由于货源数量的季节性变化和往返程货运量的不平衡，当自购箱量和长期租箱量（长期租箱在租期内如同自购箱一样）在集装箱配备总量中所占的比例超过一定程度时，集装箱班轮公司将承当大量的空箱闲置费用及调运费用，并且数额随自备箱量和长期租箱量比例的增大而增加。为此，班轮公司在配备集装箱过程中，应合理确定灵活租箱、长期租箱以及自购箱的比例，以改善集装箱的周转状况并提高其利用程度，使集装箱总量与船舶总箱位的比例，即箱位比保持在较低水平，从而降低集装箱管理总成本。从理论上讲，通过自购箱的用箱成本与租箱的用箱成本相比较，运用数学方法，在一定的约束条件下，根据成本最小化原则，就可以求出租箱量。但这种用静态规划方法求出的租箱量一般难以适应市场的动态变化。因此，实际操作中都用简便实用的计算方法，即根据最小自购箱原则来确定班轮公司的年度总租箱量，再进一步分别确定长期和灵活租箱量。具体过程如下：1、设各月用箱量为Ai，i=1，2，3，…，12设年度总用箱量为M，则2、设年度最低自购箱量为，则，i=1，2，3，…，123、设年度租箱量为，则4、设灵活租箱量为M/L，年度月平均用箱量为m，则：，每月用箱量中大于全年月平均用箱量m的部分即为所需要的灵活租箱量，因为这部分箱量的使用临时性较大。（当Ai<m时，取Ai–m=0）5、设长期租箱量为，则。集装箱配备是一项十分复杂的工作，其配备数量很难也不可能完全通过数学方法或由某个公式推导出精确的结果，因此班轮公司确定集装箱租赁数量时，需要遵循理论与实践相结合的原则，在成本与效益兼顾的前提下，根据实际存箱、周转和出口需求来做好集装箱租赁工作。3.4集装箱租赁管理3.4.1租箱公司评估与选择策略班轮公司租赁集装箱实质上就是一项采购活动，应作好合理的评估与选择。实践中，大多数班轮公司在确定了需要租箱的数量、时间、地点后，主要从租金费率和还箱条件两个方面对可供选择的租箱公司加以考虑、比较和选取，系统性和科学合理性有待提高。为此，班轮公司在选择租箱时必须对租箱公司进行完整的衡量与比较，具体论述如下：1、选择租箱公司的一般步骤第一，成立租箱公司评估和选择小组。租箱公司的选择涉及到班轮公司的揽货、定舱、运价、财务等部门，需要设立一个跨部门租箱公司选择工作小组。第二，确定全部的租箱公司名单。通过租箱公司信息数据库、业务人员、销售人员或相关杂志、网站等渠道了解市场上能提供所需集装箱的租箱公司。第三，列出评估指标并确定权重。确定代表租箱公司服务水平的要素，并据此提出评估指标。评估指标和权重对于不同类型的集装箱的租箱公司是不尽相同的。第四，逐项评估每个租箱公司的履约能力。第五，综合评分并确定租箱公司。在综合考虑多方面的重要因素之后，给每个可供选择的租箱公司打出综合评分，选择出符合要求的、合格的租箱公司。2、租箱公司选择的评估要素对租箱公司进行评估的最基本指标应包括以下几项：（1）租箱的种类和技术参数租箱公司所提供集装箱的种类和技术参数是否达到班轮公司的要求；（2）租箱的箱体（和机械）质量租箱公司所提供集装箱的质量应稳定、可靠；（3）供箱能力租箱公司能否在班轮公司急需用箱时及时提供足够数量的集装箱；（4）租金费率水平租金费率水平是否能够接受，是否具有竞争力；（5）服务网点覆盖面租箱公司是否可以在班轮公司要求的地点提供服务；（6）可靠性可靠性指信誉，应选择声誉较好、经营稳定、财务状况良好的租箱公司；（7）协议履行情况及出租后服务租箱公司应认真按协议做好相应的安排，提供优良的出租后服务；（8）对市场变化的反应能力租箱公司应把握市场变化，在认真考虑班轮公司需求的前提下，及时作出合适的供箱反应。3、租箱公司管理班轮公司可以把租箱公司作为一种外部资源并从以下几方面着手管理：（1）与不同规模的租箱公司开展广泛合作，并建立起相互支持，互惠互利的长期合作关系。班轮公司应根据自身经营需要，与多个租箱公司建立合作关系：与规模大、信誉好的公司进行长期合作，成为战略伙伴；与具有发展潜力的新公司发展业务，做好适当扶持；与专业特种箱租赁公司建立联系，加强沟通。（2）促进租箱公司改善服务质量班轮公司为了提高客户满意度，应及时把租箱的质量问题以及客户对集装箱的要求及时反馈给租箱公司，以便租箱公司在订购新箱时加以改进，并及时提供符合客户要求的集装箱与相应的技术服务。（3）参与租箱公司的集装箱设计和生产过程中的质量控制班轮公司应参与新造长期租箱的设计和生产过程中的质量控制。（4）协调租箱公司的出租计划班轮公司应当给予租箱公司足够时间来协调出租计划，避免租箱公司因空箱供不应求而采取抬高租金费率、征收附加费等不利措施。3.4.2租赁方式的选择在实际操作中，班轮公司开辟新航线或扩大运输规模时，可以采用长期租赁或金融租赁的方式承租一定数量的集装箱，如果租金水平走势趋升时，可以采用较长租期，如3—5年；反之，则可以采用较短租期，如1年左右。当班轮公司拟自备一定数量的集装箱却无足够资金时，可采用“金融租赁”方式租入一定数量的集装箱，待租期届满时按照双方商定的费率将集装箱全部买入即可拥有租箱的所有权。当班轮公司经营航线单一，挂靠港口较少时，若航线两端往返程货源不平衡，则可以采用单程租赁或连续几个单程租赁的方式；若航线两端往返货源较为平衡时，可以采用来回程租赁或连续几个来回程租赁的方式。灵活租赁方式下集装箱的起、退租地点范围较广，因而各班轮公司普遍采用。当班轮公司经营多条航线时，因各条航线相互衔接，集装箱流动性较大，且货源不平衡随航线之间相互衔接而交叉分布，可采用灵活租赁解决。具体如下图3-1中所示，航线甲挂靠A、B、F、E港，航线乙挂靠C、B、D、E港，B港为中间的衔接港，即中转港。当A、C港（起始港）货源充足而发生用箱短缺，D、E、F港因货源匮乏而积压空箱时，班轮公司可采用“灵活租赁”方式，在A、C港起租空箱而在D、E、F港退租空箱来满足不同航线的货源不平衡分布，从而有效地减少空箱调运量，降低了集装箱运输成本。ABDCEF图3-1航线挂靠港口示意图

3.4.3租箱协议谈判在确定需要租赁集装箱后，应尽快与租箱公司签定租箱协议。无论是长期租箱协议，还是灵活租箱的主协议，都是班轮公司与租箱公司协调、解决各种与租箱有关问题的依据。签订一个具有高度灵活性和可操作性的租箱协议对班轮公司日后的租箱管理及成本控制工作都有着十分重要的意义。对班轮公司成本控制有关的最主要条款是租金费率条款，租金费率的高低将直接决定今后租金支出的多少。因此必须尽可能降低租金费率。此外，可退租箱总量控制与集装箱退租管理是两个对集装箱管理成本密切相关的主要因素。其中：可退租箱总量是班轮公司全部租箱中即刻可以退租的总箱量。班轮公司一般倾向于起租新箱并采用长期租箱协议，因为新箱箱况好，修理费用相对较低。但由于期限较长，租期未满时不能退租，遇到运输淡季，班轮公司大量空箱被闲置，还要支付堆存费、租金等费用。因此，班轮公司在安排新增集装箱配备时，应当考虑可退租箱（包括灵活租箱及协议到期的长租租箱）应保持的适当比例，以便使集装箱配备总量既经济，又具有较强的调节控制能力。退租管理是指将那些协议到期的长期租箱或压箱地区的可退租箱安排退租的工作。租箱退租对于班轮公司整个集装箱管理工作可以起到降低集装箱总量、减少空箱调运、降低堆存费用、更新集装箱队伍等作用。对于班轮公司现有的可退租箱，要在保证出口用箱的前提下，及时予以退租。与租箱管理有关的是起租地点、起租数量与退租地点及还箱限额条款。它将直接影响班轮公司对租箱的管理，并主要表现在以下两个方面：第一，退租点地理分布。退租点的地理分布是指租箱协议中承租方与出租方对退租地点的约定。长期租箱在合同到期后需在较快的时间内安排退租，对于那些状况较差的租箱，还要选择合适的港口安排修理，待修理完毕后方可安排退租。班轮公司应当尽可能确定多条航线的挂靠港即枢纽港为退租点，以便集中控制、安排。同时，尽可能设置多个退租点，特别是那些调运成本比较高的港口或地区。第二，还箱限额。还箱限额是指租箱协议中承租方与出租方对于每个月在不同退租地点最多可退箱量的约定。还箱限额直接决定了班轮公司安排集装箱退租的速度。如果不能及时安排退租，班轮公司将增加租金支出、空箱堆存费和调运费，以及其它管理成本。

第四章空箱调运决策研究4.1空箱调运决策的理论基础4.1.1空箱调运产生的原因在集装箱运输中，空箱的调运是经常发生的现象。所谓空箱调运，是指集装箱在运输过程中，未装载货物。造成空箱调运因素很多，这里重点对造成集装箱空箱运输的一些主要因素作一分析。归纳为：1、由于管理失误和运作不规范造成空箱调运。具体表现在：由于单证交接不全和流转不畅，从而影响箱子的调配和周转；因责任不清造成集装箱的损失或灭失，只能调动空箱补充；由于货主提箱超期，造成港口重箱积压，从而影响到箱子在内陆的周转，为此不得不从附近港口调运空箱以保证船期。2、由于贸易逆差，导致集装箱航线货流不平衡，从而造成进、出口重箱比例失调，进而产生空箱调运问题。3、由于进出口货物种类和性质不同，因而需要不同规格的箱子，进而产生不同规格箱子短缺现象，不得不调运同一规格的空箱，以满足不同货物的需要.对于上述影响因素，有主观的，也有客观的。无论是主观原因，还是客观原因，集装箱空箱调运所产生的消极影响必须引起足够的重视。根据德鲁里航运咨询公司的调查，世界港口在1998年空箱吞吐量为3800万TEU，占整个集装箱运量的20.5％。另据远东航运公报资料显示，其成员在1998年亚洲/欧洲航线上，西向运输233万TEU，东向运输132万TEU，其差额为1997年的2倍，1996年的3倍。由于巨大数量的空箱调运，从而不可避免会引起巨额费用。根据德鲁里航运咨询公司的调查，1997年用于直接或间接调箱的费用达到105亿美元，1998年则上升到120亿美元。由此可见，如何合理地规划集装箱运输流转过程，减少空箱调箱费用，是集装箱管理所必须重视的一大现实问题。4.1.2集装箱空箱运输的形式化描述集装箱运输流转是一个极为复杂的过程，是一个由多个子系统所构成的复杂系统。从载运工具出发，可以分为水运集装箱系统、铁路集装箱系统和公路集装箱系统；从流转区域划分，可以分为水运系统和内陆集疏运系统；从集装箱是否载货角度出发，又可分为：空箱流转系统和重箱流转系统。上述各个系统相互关联交织在一起，相互影响，相互制约。对于集装箱运输流转的整个过程，我们可用下图作一描述。内陆货运站货主港口货主图4.1集装箱流转过程从上图中，我们可以看出：在集装箱运输流转过程中：货主为了装运货物，产生空箱需要，临近的内陆货运站或港口将空箱运到货主所在地（实践中，也可能存在货主直接将货物运到内陆货运站装箱的情况，此时就不需要将空箱运到货主所在地），如果临近的港口或内陆货运站缺少空箱，那么就需要从别的货运站或港口调运空箱，或者从租箱公司租箱（相当于从上述系统外调进空箱）；当货主的空箱需求满足后，空箱装入货物后成为重箱，经公路或铁路运至港口并经船舶运往另一个港口。重箱在另一个港口卸下后，再经公路或铁路运往货主所在地；在货主所在地，重箱卸完货物后，变为空箱，该空箱将运往邻近的货运站或港口。空箱运至货运站或港口后，将被再次使用（运往新的货主所在地或调配到其它的货运站或港口），或还给租箱公司（退出流转过程）。此外，空箱在到达货主所在地后，还存在另外一种流向，即由于贸易合同的约定，该集装箱属于货主自有箱，因此，该空箱将不再返回货运站或港口。该种现象在实践中比较少见，且与运输公司的集装箱管理关系不大，因此，本文不作考虑。基于上述分析，我们可以对整个集装箱流转系统作出下列形式化描述：整个集装箱流转系统由下列节点构成：港口、内陆货运站、货主。从理论上讲，这些节点相互之间存在着双向的空箱和重箱流。其中：港口与内陆货运站和货主之间，内陆货运站与货主之间的箱流由铁路、公路承运；而港口之间的箱流则由船舶承运。此外，内陆货运站之间还存在着空箱流，该空箱流的实现由铁路或公路完成。需加以指出的是：上述集装箱流转网络是一种理想化的描述。在实际系统运行中，上述节点之间的流向是否成立，还取决于：空箱／重箱的需求和供应分布态势；船舶、内陆集疏运的运行模式等因素的影响。4.2空箱调运和租箱策略的选择决策集装箱班轮公司在进行空箱调运和租箱决策时，应充分考虑各自的利弊因素，如进行空箱调运可以减少因港口空箱积压而产生的高额堆存费；但缺箱地区采用即期租赁方式补充箱源时，尽管可以省去因空箱调运而产生的装卸费、拖运费等，如果不能及时安排退租，就需要多支付租金。为解决这一矛盾，集装箱班轮公司可以根据租调费用的相对高低选择空箱调运或租箱决策。具体论述如下：1、空箱调运成本的构成空箱调运费用包括安排空箱调运时发生的直接或间接的费用：拟调回空箱的装卸费及拖运费；拟调回空箱中自有箱的成本（折旧、修理、管理费用分摊等）；拟调回空箱中租箱的成本（租金）；因空箱调运牺牲的重箱运费收入以及节省的该部分重箱装卸费用（当船舶有足够空余箱位时，其值为0）；因空箱调运而提前周转所节省的堆存费。具体测算如下：空箱调运成本=拟调回空箱的装卸费及拖车费+拟调回空箱中自有箱的箱天成本+拟调回空箱中租箱费用+拟放弃的重箱运费收入-该部分重箱的装卸费用-因空箱调运而提前周转节省的费用其中，拟调回空箱中自有箱成本=自有箱箱天数x箱天成本拟调回空箱中租箱费用=租箱箱天数x租金费率租期=拟调回空箱的计算天数拟调回空箱量=拟调回空箱中自有箱量+拟调回空箱中租箱量2、拟租箱成本的构成拟租箱成本=租箱量×租金费率×租期3、评价准则在进行租赁和调运决策时，以上各参数均可事先根据有关统计资料等，因此，集装箱班轮公司可以根据租箱成本与调运成本比较的结果来进行空箱调运和租赁决策。具体评价标准如下：首先设：a为空箱调运成本b为拟租箱成本m为拟租箱量（即拟调回空箱量）R为拟租箱的租金费率n为租期t为拟调回空箱的单位装卸费率及拖运费f为拟放弃重箱的单位运费g为拟放弃重箱的单位装卸费q为拟调回空箱中的自有箱量p为拟调回空箱中的租箱量s为船舶的空余箱位v为船舶的载箱能力e为拟调回空箱中自有箱箱天成本h为拟调回空箱中租箱的租金费率j为空箱堆存费率k为因调回空箱而提前周转的天数当m<s时，则：当b>a时，宜安排空箱调运；当b<a时，宜安排租赁；当b=a时，租赁与调运均可。当s<m<v时，则：当b>a时，宜安排空箱调运；当b<a时，宜安排租赁；当b=a时，租赁与调运均可。当b=a，即租箱成本与空箱调运成本相等时，班轮公司既可以安排租箱，也可以安排空箱调运。但因租箱会增加班轮公司配备的集装箱总量，从而增加班轮公司集装箱管理的负担，因此，班轮公司一般在此时采用空箱调运手段，以便在不增加航线集装箱配备量时，经济而又合理地满足用箱需求。4.3集装箱海运空箱调运模型4.3.1基本模型首先给出基本模型如下：Max－S.t.（对所有的时间点）（对所有的时间点）＋（对所有的时间点和lj>li）Q=+（对所有的时间点）XZ上述公式中：（1）假定共有N个港口（i,j=1，…，N），K艘船舶（k=1，…，K），每条船舶的港口挂靠顺序以Nk表示。N＝（1,…，i，…，j，…，1），用li表示i在N中的标号。港口i在时间点t时，如果挂靠的船舶为k，则＝1，＝0（=K；＝）。在N中，为表示各港口之间的前后挂靠顺序，我们用＝1表示j在i后挂靠（不一定马上挂靠），＝0表示不存在j在i后挂靠。（2）U表示k船在航次i－j段的运输能力；r、C表示船舶k在港口i和j之间的集装箱运输收入和成本；C，C分别表示在港口i的租箱成本和存储成本；Q表示港口i的空箱储量；Tk表示船舶k的每航次的时间；τij表示港口i，j之间的运输时间；SD表示t时间点由i港到j港的重箱运输需求（要求必须在t+T之前运到，且T，T表示k船在t时间点从i出发到j的运输时间）；C表示弃箱损失。表示t时间点i港的空箱与系统环境间的净流量（扣除租箱因素后）。（3）决策变量为X：在时间点t由k船承运从港口i到j的空箱调运量；Z：在时间点t由k船承运从港口i到j的重箱调运量；O：在时间点t在港口i的租箱量；Y：在时间点t作出决策的从港口i到j的弃箱数。（4）决策时间间隔以某船舶挂靠某港口为时间决策点，整个决策计划期仍为T，整个决策点的数量＝()。表示中的元素数。表示船舶k某航次的持续时间。4.3.2数字仿真分析基于上述模型，我们设计了一个包括5个港口在内，班轮航线为往返航线的运输网络，具体拓扑结构如下： 1 2 3 4 5图4—2班轮航线的拓扑结构须加以说明的是：由于班轮运输的特点，实际中的班轮航线的类型主要有三种。对于各种形式，我们认为可以用广义的往返航线的形式，并通过（in-bound）和(out-bound)的不同挂港来加以区别描述。在仿真试验中，通过对不同点的存储成本、租箱成本、点与点之间的运输成本参数的不同设定（样本为人为设计），考察租箱量、调箱量及空箱存量的变化，从中识别成本、收入等经济参数以及装卸能力对租箱和调箱策略的影响。1、重箱收入效应首先假定一个基准收入如下：表4-1基准收入参数a1a2a3a4a5a1100110100120a2110100130150a3120110130110a48090200210a56780120150表中数字表示：从港口ai到aj的运输收入，单位为基本计价单位。以上述收入为基准，我们分别测算下列三种情况下的空箱调运和租箱策略的运用：上述收入的10%；100%和10倍，得到下列结果（有关空重箱的实际需求随机产生，具体数据略）：表4-2决策期内空箱调运日平均统计结果单位：TEUa1a2a1a3a1a4a1a5a2a1a2a3a2a4a2a5a3a1a3a20.02257.16716.1110.0000.06746.1565.0000.0000.0000.0002.22244.80011.1110.0005.92252.9670.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.00043.33331.1112.2220.0000.0000.000a3a4a3a5a4a1a4a2a4a3a4a5a5a1a5a2a5a3a5a46.6670.0000.0000.0002.2220.0000.0000.0002.22297.7786.6670.0000.0000.0002.2220.0000.0000.0002.23397.7671.1110.0000.0000.0001.1110.0000.0000.0001.11163.333表中：aiaj表示从港口ai到aj的集装箱调运量，下同。表4-3决策期内租箱调运日平均统计结果单位：TEUa1a2a3a4a50.0000.000240.000586.6670.0000.0000.000240.000600.0000.0000.0000.000300.000626.6670.000表中：ai表示从港口ai调运的集装箱量，下同。表4-4决策期内重箱调运日平均统计结果单位：TEUa1a2a1a3a1a4a1a5a2a1a2a3a2a4a2a5a3a1a3a20.0001.1112.2221.1110.0000.0113.3331.1110.0000.0003.3333.3333.3333.3333.3333.3337.7893.3333.3331.11117.77817.77817.7787.77813.33318.88918.88918.88913.33313.333a3a4a3a5a4a1a4a2a4a3a4a5a5a1a5a2a5a3a5a418.8891.1110.0000.00013.3331.1110.0000.0000.0000.00018.8893.3332.2221.11113.3333.3330.0000.0000.0000.00018.88918.88913.33313.33313.33317.7783.3335.55513.33313.333从上述表中可以看出：随着收入的增加，重箱的运量明显增加，空箱减少，租箱量也增加，但变化的幅度与收入的变化并不成比例。为此，我们进一步对详细的空箱调运和租箱模式进行了分析，发现：在最高收入条件下，重箱运输需求得到了全部的满足。由此可见，运输收入的高低将直接决定各航次船舶空重箱承运的比例。2、装载能力由小到大递增我们以1000TEU为基准装载能力，分别测算了下列三种情况下的空箱调运和租箱策略的运用：基准装载能力的10%；100%和10倍，得到下列结果：表4-5决策期内空箱调运日平均统计结果单位：TEUa1a2a1a3a1a4a1a5a2a1a2a3a2a4a2a5a3a1a3a20000000000000043.333331.11132.22233000046.9886714.6670.0120.855771.055316.1667000a3a4a3a5a4a1a4a2a4a3a4a5a5a1a5a2a5a3a5a400000000001.1110001.1110001.11163.333328.0556700020013.42.155716.6777202.211表4-6决策期内租箱日平均统计结果单位：TEUa1a2a3a4a50.0000.000516.667960.0000.0000.0000.000300.000626.6670.0000.0000.00016.667100.0330.000表4-7决策期内重箱调运日平均统计结果单位：TEUa1a2a1a3a1a4a1a5a2a1a2a3a2a4a2a5a3a1a3a213.3330001013.3330001017.77817.77817.7787.77813.33318.88918.88918.88913.33313.33317.77817.77817.77817.77813.33318.88918.88918.88913.33313.333A3a4a3a5a4a1a4a2a4a3a4a5a5a1a5a2a5a3a5a413.3220001013.3330001018.88918.88913.33313.33313.33317.7783.3335.5553313.33313.33318.88918.88913.33313.33313.33317.77813.33313.33313.33313.333从上表中可以看出：随着装载能力的增加，空箱调运量增加，租箱量减少，重箱运量增加。3、成本效应的识别我们首先假定各港空箱存储成本一致，按一定顺序变动租箱成本，表4-8租箱成本的变动序列变动租箱成本存储成本序列a1a2a3a4a5a1a2a3a4a5130010010030010030301010302301010301030301010303155515530301010304311313030101030说明：同收入参数一致，单位为基本计价单位。基于上述数据，得到决策期内空箱调运和租箱日平均统计结果，见下表：表4-9决策期内空箱调运日平均统计结果单位：TEUa1a2a1a3a1a4a1a5a2a1a2a3a2a4a2a5a3a1a3a224.03316.17870.4220.00024.81125.46721.2670.0000.0000.00030.82259.71123.3330.00029.46749.1781.1110.0000.0000.00030.82267.48915.5560.00029.46749.1781.1110.0000.0000.00030.82268.60014.4440.00029.46749.1781.1110.0000.0000.000a3a4a3a5a4a1a4a2a4a3a4a5a5a1a5a2a5a3a5a438.3110.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.000100.00013.3330.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.000100.0008.8890.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.000100.0008.8890.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.000100.000表4-10决策期内租箱日平均统计结果单位：TEUa1a2a3a4a50.0000.000576.667340.0000.0000.0000.000300.000616.6670.0000.0000.000263.333653.3330.0000.0000.000260.000656.6670.000从模型的优化解中，并没有发现成本因素对空箱调运策略和租箱策略的选择具有明显有规律的影响作用，但发现了下列有趣的现象：（1）在整个计划期内，无论成本如何变化，总的空箱调运量和租箱量是基本稳定的，缺箱港口接收空箱的规模和租箱量相互之间呈负相关关系，其中当租箱成本发生大幅度变动时，这种负相关关系表现得更为明显。由此，可以推测：总的空箱调运量和租箱量的水平与港口空箱供需状态有很大的关系，即：空箱的调运和租用主要以实现供需平衡为前提。至于空箱的调运和租用量在各缺箱港口之间的具体分配，则根据各港口的租箱成本的相对高低来决定。（2）在空箱调运的具体模式中，各空箱剩余港口的调出量与运输成本呈正相关关系。由此可见，在具备空箱调运可行性的前提下，运输成本将起到决定作用。综合上述现象，可以认为：对于港口之间的空箱调运和租箱策略的运用，首先考虑是否满足空箱的需要，在此基础上，再考虑成本因素，其中运输成本决定港口间的空箱调运路径，而租箱成本则决定空箱的调运和租用量在各缺箱港口之间的具体分配。

第五章集装箱管理策略的具体应用5.1班轮公司集装箱管理的具体实践目前世界上各大班轮运输公司对集装箱管理都给予了高度关注。从总体上看，主要体现在下列几个方面：1、班轮公司与集装箱拥有者的合作班轮公司要增加集装箱运输量，扩大市场占有率，就必须增加集装箱配备量；增加箱量配备就意味着增加集装箱管理的成本支出。近几年来，各大班轮公司不约而同地加紧了这方面的控制，除了必须与班轮总载箱位相配套、确保各大航线正常运输必备的箱量外，对于季节性或阶段性的用箱需求，尽可能地采用低成本或免费的方法予以解决。如MaerskLines和SealandLines在合并前就开始了全球范围的用箱合作，在各自分别管理自己公司集装箱的前提下，随时可以提用对方的富余空箱，随时可以在对方的港口、堆场还箱，双方按用箱量定期结算费用；各班轮公司也普遍将为箱厂或箱主收取运费运输新箱，改为免费用箱，免费运箱。2001年CIMC和SINGAMAS两大箱厂的60万TEU新箱中，约有15万TEU通过班轮公司免费使用、交运到了合同约定的交箱地。鉴于今后十年甚至数十年，中国仍将是全球集装箱生产的中心，可以预计，每年将有15万TEU以上的新箱可供班轮公司提用，而箱厂为了尽可能降低交箱费用也非常乐于同班轮公司合作。此外，班轮公司还可以与租箱公司合作，在免费使用的基础上，帮助租箱公司将箱调运到集装箱需求较大的地区。由此可见，在未来：班轮公司将与集装箱生产商、箱主、租箱公司等集装箱搬运的需求方建立广泛的联系，有针对性地收集集装箱生产、运输的信息，同时将本公司的航线设置、班期及运力分布等信息提供给对方，从而不断加强双方有关集装箱盘存、集装箱需求、班期及运力分布等基础信息的沟通与交流，使集装箱运输供需双方能够在第一时间掌握相关信息，不断提高合作的层次与质量；另一方面，班轮公司将加强对单程免费用箱的控制。班轮公司在与集装箱生产商等签定单程免费用箱协议以后，接下来就需要进入实际操作阶段。从起运港集装箱的配货、装箱、重箱装船，到目的港卸船、拆箱、还到指定交箱地点并交给指定收箱人的过程中，每个环节都需要有良好的控制管理能力。如果发生集装箱的错装、错卸、错还等过失行为，将会给班轮公司带来烦琐的集装箱跟踪管理、调运工作，由此带来的相关费用或损失就很可能远远超过因使用这些单程免费用箱而节省的费用支出。2、班轮公司之间开展集装箱互用合作由于经营航线、班期、运力配置、营销能力等方面的原因，在一些传统的贸易不平衡地区，各个班轮公司表现出来的集装箱不平衡是相同的，即同时压箱或者同时缺箱；而在一些贸易相对平衡的区域同一地区的不同时期，班轮公司之间的集装箱不平衡则存在着一定的互补性，有的压箱，有的缺箱。因此班轮公司之间开展集装箱互用合作存在广泛的前景。在这方面，第三方箱管系统为减少空箱调运提供了一种可行的方案。泛美租箱公司的灰箱交换系统（GREYBOXINTERCHANGESYSTEM）被公认为最成功的第三方箱管系统。灰箱交换系统使用集装箱班轮公司和泛美租箱公司的集装箱并提供两项服务：灰色舱位（GREYLOT）和箱队管理（FLEETMANAGEMENT）。灰色舱位是租箱公司参与使用某一航线上船舶的空舱位，从而使集装箱班轮公司更高效地移动集装箱。箱队管理是指泛美租箱公司统一管理全国集装箱班轮公司的集装箱，这对小型集装箱班轮公