考慮空箱調(diào)撥的班輪運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

1、l/o/g/o考慮空箱調(diào)撥的班輪運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)考慮空箱調(diào)撥的班輪運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)作者：孟強(qiáng)作者：孟強(qiáng)指導(dǎo)老師：鐘銘指導(dǎo)老師：鐘銘第五小組第五小組liner shipping service network design with empty container 小組分工小組分工任務(wù)任務(wù)成員成員第一章：前言第一章：前言滕川川滕川川第二章：參數(shù)和假設(shè)第二章：參數(shù)和假設(shè)吳暖、張藝吳暖、張藝第三章：數(shù)學(xué)模型第三章：數(shù)學(xué)模型張國(guó)平、林哲豪張國(guó)平、林哲豪第四章：算例第四章：算例邢玉偉、劉同超邢玉偉、劉同超第五章：結(jié)論第五章：結(jié)論滕禹滕禹摘要摘要考慮空箱調(diào)撥的軸輻式-多港掛靠混合模式下的班輪運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)研究問(wèn)題研

2、究問(wèn)題模型：混合整模型：混合整數(shù)線性規(guī)劃數(shù)線性規(guī)劃求解技術(shù)：求解技術(shù)：cplex1 引言引言 軸輻式軸輻式-多港掛靠混多港掛靠混合模式合模式集裝箱轉(zhuǎn)運(yùn)成本和集裝箱轉(zhuǎn)運(yùn)成本和裝卸時(shí)間不能夠被裝卸時(shí)間不能夠被忽略。忽略。集裝箱可以在包括集裝箱可以在包括喂給港在內(nèi)的任何喂給港在內(nèi)的任何兩個(gè)港口之間實(shí)現(xiàn)兩個(gè)港口之間實(shí)現(xiàn)直達(dá)運(yùn)輸直達(dá)運(yùn)輸。兩個(gè)獨(dú)特的性質(zhì)兩個(gè)獨(dú)特的性質(zhì)港口間貨流的不港口間貨流的不均衡均衡產(chǎn)生的原因產(chǎn)生的原因空箱調(diào)撥空箱調(diào)撥問(wèn)題決策問(wèn)題決策總運(yùn)營(yíng)成本最小為目標(biāo)，航線選擇總運(yùn)營(yíng)成本最小為目標(biāo)，航線選擇船舶配置，重箱空箱的艙位分配船舶配置，重箱空箱的艙位分配1.1 文獻(xiàn)綜述文獻(xiàn)綜述兩種主要關(guān)于船

3、兩種主要關(guān)于船舶運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)舶運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)問(wèn)題的研究問(wèn)題的研究2.班輪運(yùn)輸網(wǎng)班輪運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)絡(luò)設(shè)計(jì)1.不定期船舶運(yùn)不定期船舶運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)解決船舶路徑解決船舶路徑和和船隊(duì)配置問(wèn)題船隊(duì)配置問(wèn)題不定期船運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)不定期船運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)考慮軸輻式運(yùn)營(yíng)考慮軸輻式運(yùn)營(yíng)不考慮軸輻式運(yùn)營(yíng)不考慮軸輻式運(yùn)營(yíng)班輪運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)班輪運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)傳統(tǒng)軸輻式班輪運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)傳統(tǒng)軸輻式班輪運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)人物（時(shí)間）人物（時(shí)間）研究?jī)?nèi)容研究?jī)?nèi)容fagerholt（1999）提出提出 “設(shè)置分區(qū)設(shè)置分區(qū)” 模型，枚舉所有可能的運(yùn)模型，枚舉所有可能的運(yùn)輸線路并盡可能的把單一運(yùn)輸線路聯(lián)合成多運(yùn)輸線路并盡可能的把單一運(yùn)輸線路聯(lián)

4、合成多運(yùn)輸線路輸線路fagerholt（2004）fagerholt擴(kuò)展該模型，用來(lái)解決異構(gòu)船隊(duì)問(wèn)擴(kuò)展該模型，用來(lái)解決異構(gòu)船隊(duì)問(wèn)題，針對(duì)每一種類型的船舶在給定成本結(jié)構(gòu)、題，針對(duì)每一種類型的船舶在給定成本結(jié)構(gòu)、容量和航速的情況下進(jìn)行研究容量和航速的情況下進(jìn)行研究sambracos等人（等人（2004）假設(shè)一個(gè)均勻船隊(duì)在航運(yùn)支線上，從一個(gè)端港假設(shè)一個(gè)均勻船隊(duì)在航運(yùn)支線上，從一個(gè)端港到其他到其他12個(gè)港口調(diào)運(yùn)集裝箱，以最小的運(yùn)營(yíng)個(gè)港口調(diào)運(yùn)集裝箱，以最小的運(yùn)營(yíng)成本（包括燃油消耗和港口費(fèi)用）成本（包括燃油消耗和港口費(fèi)用）karlaftis等人（等人（2009）karlaftis等人推廣，考慮集裝箱的提取

5、、交付等人推廣，考慮集裝箱的提取、交付和時(shí)間期限，并把該問(wèn)題歸為考慮集裝箱提取、和時(shí)間期限，并把該問(wèn)題歸為考慮集裝箱提取、交付和時(shí)間窗的車輛路徑問(wèn)題交付和時(shí)間窗的車輛路徑問(wèn)題不考慮軸輻式運(yùn)營(yíng)的班輪運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)不考慮軸輻式運(yùn)營(yíng)的班輪運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)人物（時(shí)間）人物（時(shí)間）研究?jī)?nèi)容研究?jī)?nèi)容rana and vickson （1988） 針對(duì)一個(gè)單一航線，開(kāi)創(chuàng)性地建立了一個(gè)混合針對(duì)一個(gè)單一航線，開(kāi)創(chuàng)性地建立了一個(gè)混合整數(shù)線性規(guī)劃模型整數(shù)線性規(guī)劃模型rana and vickson （1991） 擴(kuò)展上述模型研究多航線問(wèn)題，使用拉格朗日擴(kuò)展上述模型研究多航線問(wèn)題，使用拉格朗日松弛法求解松弛法求解shint

6、ani 等人（等人（2007）放松港口掛靠次序預(yù)定并且考慮空箱調(diào)撥，設(shè)放松港口掛靠次序預(yù)定并且考慮空箱調(diào)撥，設(shè)計(jì)單一運(yùn)輸路線，使用遺傳算法求解計(jì)單一運(yùn)輸路線，使用遺傳算法求解agarwal and ergun （2008）提出基于多種商品的時(shí)空網(wǎng)絡(luò)模型，該模型覆提出基于多種商品的時(shí)空網(wǎng)絡(luò)模型，該模型覆蓋了多種船型的船隊(duì)、周班服務(wù)頻率和貨物轉(zhuǎn)蓋了多種船型的船隊(duì)、周班服務(wù)頻率和貨物轉(zhuǎn)運(yùn)。為了簡(jiǎn)化在港口的轉(zhuǎn)運(yùn)成本在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)階運(yùn)。為了簡(jiǎn)化在港口的轉(zhuǎn)運(yùn)成本在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)階段并沒(méi)有考慮，且船舶在港口的滯留時(shí)間為常段并沒(méi)有考慮，且船舶在港口的滯留時(shí)間為常量量軸輻式和多港掛靠式成本效益對(duì)比軸輻式和多港掛靠式成本效

7、益對(duì)比人物（時(shí)間）人物（時(shí)間）研究?jī)?nèi)容研究?jī)?nèi)容hsu and hsieh （2007）兩目標(biāo)優(yōu)化模型兩目標(biāo)優(yōu)化模型運(yùn)輸成本和庫(kù)存成運(yùn)輸成本和庫(kù)存成本最小，決定通過(guò)樞紐港轉(zhuǎn)運(yùn)或直接本最小，決定通過(guò)樞紐港轉(zhuǎn)運(yùn)或直接到卸貨港。該模型涵蓋船舶配置（船到卸貨港。該模型涵蓋船舶配置（船舶大小、船舶類型組合和服務(wù)頻率）舶大小、船舶類型組合和服務(wù)頻率）imai 等人（等人（2006）通過(guò)博弈論模型研究百萬(wàn)集裝箱船舶通過(guò)博弈論模型研究百萬(wàn)集裝箱船舶的經(jīng)濟(jì)可行性的經(jīng)濟(jì)可行性imai 等人（等人（2009）基于上述模型，考慮空箱調(diào)撥，比較基于上述模型，考慮空箱調(diào)撥，比較傳統(tǒng)軸輻式網(wǎng)絡(luò)和多港掛靠式網(wǎng)絡(luò)拓傳統(tǒng)軸輻式網(wǎng)絡(luò)

8、和多港掛靠式網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的效率撲結(jié)構(gòu)的效率1.2 貢獻(xiàn)貢獻(xiàn)現(xiàn)有文獻(xiàn)沒(méi)有考慮軸輻式現(xiàn)有文獻(xiàn)沒(méi)有考慮軸輻式-多港掛靠運(yùn)營(yíng)模式，多港掛靠運(yùn)營(yíng)模式，也很少關(guān)注空箱調(diào)撥問(wèn)題。本文研究的也很少關(guān)注空箱調(diào)撥問(wèn)題。本文研究的考考慮空箱調(diào)撥的軸輻式慮空箱調(diào)撥的軸輻式-多港掛靠混合模式的班輪多港掛靠混合模式的班輪運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)是一個(gè)新的研究問(wèn)題。運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)是一個(gè)新的研究問(wèn)題。應(yīng)對(duì)建模困難，本文引入一個(gè)叫做應(yīng)對(duì)建模困難，本文引入一個(gè)叫做“分段分段（segment）”的新概念的新概念考慮了軸輻式考慮了軸輻式-多港掛靠混合模式，空箱調(diào)撥，班輪運(yùn)輸服多港掛靠混合模式，空箱調(diào)撥，班輪運(yùn)輸服務(wù)頻率，裝卸時(shí)間和轉(zhuǎn)運(yùn)成本等實(shí)際問(wèn)

9、題務(wù)頻率，裝卸時(shí)間和轉(zhuǎn)運(yùn)成本等實(shí)際問(wèn)題通過(guò)軸輻式通過(guò)軸輻式-多港掛靠混合多港掛靠混合模式來(lái)比較單純軸輻式網(wǎng)模式來(lái)比較單純軸輻式網(wǎng)絡(luò)和多港掛靠式網(wǎng)絡(luò)的成絡(luò)和多港掛靠式網(wǎng)絡(luò)的成本效益本效益將空箱調(diào)撥由運(yùn)作層問(wèn)題將空箱調(diào)撥由運(yùn)作層問(wèn)題上升為戰(zhàn)術(shù)層問(wèn)上升為戰(zhàn)術(shù)層問(wèn) 題題貢獻(xiàn)貢獻(xiàn)1貢獻(xiàn)貢獻(xiàn)31.2 貢獻(xiàn)貢獻(xiàn)貢獻(xiàn)貢獻(xiàn)2 參數(shù)和假設(shè)參數(shù)和假設(shè)樞紐港樞紐港:喂給港喂給港:rrniniimod)1(1),(航段航段（leg）), 1(,rniriripp)(),(54sgphkprr121rrnrrppppri表達(dá)式為了表達(dá)式為了記錄一條航記錄一條航線的兩個(gè)連線的兩個(gè)連續(xù)的港口續(xù)的港口i,i=1,nr1,i=n

10、r+1=樞紐港樞紐港2 參數(shù)和假設(shè)參數(shù)和假設(shè)分段（分段（segment）ss例如：例如：i=1,航段航段01klri), 1(,r,rniririrpplkslk的航段包含了航線且其它其它2.1 重箱運(yùn)載計(jì)劃（重箱運(yùn)載計(jì)劃（lcsp）樞紐港樞紐港2.2 空箱調(diào)撥空箱調(diào)撥富余富余短缺短缺平衡平衡5000teu5000teu4000teu空箱運(yùn)輸比重箱的運(yùn)載空箱運(yùn)輸比重箱的運(yùn)載計(jì)劃設(shè)計(jì)更加困難計(jì)劃設(shè)計(jì)更加困難2.3可行的船舶配置方案可行的船舶配置方案(sdp)searv航次總時(shí)間航次總時(shí)間 海上航行時(shí)間海上航行時(shí)間 在港時(shí)間在港時(shí)間sdp固定時(shí)間（備用時(shí)間）固定時(shí)間（備用時(shí)間）可變時(shí)間可變時(shí)間在港

11、的裝卸時(shí)間在港的裝卸時(shí)間大船比小船的效率要高2.3可行的船舶配置方案可行的船舶配置方案(sdp)168/2maxvpvfixrvrvricapl168minfixrvrvlv型船舶的容量型船舶的容量裝卸效率裝卸效率不小于它的不小于它的最小整數(shù)最小整數(shù)minrvlmaxrvl, 1,maxminminrvrvrvrvlllmrvmtime(r40)模型的計(jì)算性能模型的計(jì)算性能cpu計(jì)算時(shí)間一般隨著船型數(shù)和o-d對(duì)數(shù)量增長(zhǎng)而增長(zhǎng)結(jié)論：這結(jié)論：這24個(gè)問(wèn)題實(shí)例所需的平均個(gè)問(wèn)題實(shí)例所需的平均cpu計(jì)算時(shí)間是計(jì)算時(shí)間是6min，這個(gè)被提出的模型可以應(yīng)用于解決實(shí)際問(wèn)題這個(gè)被提出的模型可以應(yīng)用于解決實(shí)際問(wèn)題

12、管理啟示管理啟示1.在相同備選航線和船型的條件下，總的運(yùn)營(yíng)成本是隨著od港口對(duì)數(shù)量的增加而增加的2.對(duì)于相同的集裝箱運(yùn)輸需求，總的運(yùn)營(yíng)成本隨著船型數(shù)和備選航線數(shù)的增加而減少結(jié)論：我們可以通過(guò)設(shè)計(jì)更多的備選航線來(lái)減少運(yùn)營(yíng)成本，結(jié)論：我們可以通過(guò)設(shè)計(jì)更多的備選航線來(lái)減少運(yùn)營(yíng)成本，但是納入更多的備選航線是要耗費(fèi)更長(zhǎng)的計(jì)算時(shí)間的。班但是納入更多的備選航線是要耗費(fèi)更長(zhǎng)的計(jì)算時(shí)間的。班輪公司必須在方案質(zhì)量和計(jì)算時(shí)間之間找到平衡點(diǎn)。輪公司必須在方案質(zhì)量和計(jì)算時(shí)間之間找到平衡點(diǎn)。運(yùn)輸量分析運(yùn)輸量分析24個(gè)實(shí)例中個(gè)實(shí)例中運(yùn)輸?shù)募b箱總量中平均有運(yùn)輸?shù)募b箱總量中平均有32.4%為空箱。為空箱。在港裝船的集裝箱平

13、均有在港裝船的集裝箱平均有25.6%是空箱。是空箱。4.3與純軸輻式和純多港掛靠式的比較與純軸輻式和純多港掛靠式的比較4.4 考慮到空箱調(diào)撥的影響考慮到空箱調(diào)撥的影響5 結(jié)論結(jié)論text in heretext in here1.提出的模型可以通過(guò)提出的模型可以通過(guò)cplex有效求解。有效求解。2.綜合考慮軸輻式和多港掛靠混合模式以及綜合考慮軸輻式和多港掛靠混合模式以及空箱調(diào)撥之后可以更大地降低成本?？障湔{(diào)撥之后可以更大地降低成本。結(jié)論結(jié)論軸輻式和多軸輻式和多港掛靠混合港掛靠混合模式模式提出了一個(gè)混提出了一個(gè)混合整數(shù)線性規(guī)合整數(shù)線性規(guī)劃模型劃模型全球班輪航全球班輪航運(yùn)公司實(shí)際運(yùn)公司實(shí)際的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)cplex進(jìn)進(jìn)行求解行求解定義了重箱的定義了重箱的分段式路徑流分段式路徑流量和空箱的航量和空箱的航段流量段流量未