2023學(xué)年完整公開課版課 題 五

課題五第三講§5—4經(jīng)濟性計算實例

一艘15000t干貨船，其排水量△＝20422t，載重量DW＝15000t，航行于中日航線，從上海港開往福山、橫濱兩港裝運鋼材、機器設(shè)備后返回上海。從上海開往福山的700nmile航程船壓載航行，從福山→橫濱→上海共1471nmile航程，船滿載航行，每航次的貨運量為14117t。主機功率為5516kW，輔機功率為265kW，航行時以85％機器功率運行，主機耗油率為219.8g／(kW·h)，輔機耗抽率為244.8g／(kW·h)，輔鍋爐每小時油耗為0.17t。滿載服務(wù)航速為14.54kn，壓載服務(wù)航速為15.19kn。主機耗重油與輕油之比為80％:20％。

該船造價為1546萬元，假定一次投資；利率為10％，使用期25年，殘值取船價的10％，直線折舊。年保險費取船價的0.7％，年維修費取船價的2.5％，假定年營運天數(shù)為300d，每航次的停港天數(shù)(包括裝卸時間及輔助作業(yè)時間)為47.4d。船員年工資為14.00萬元。重油價為168元／t，輕油價為226元/t，潤滑油費取主輔機用燃油費的10％。年港口費已知為98.30萬元，運費率為55元/t。試計算：單位運輸成本，投資回收期，NPV，RFR等經(jīng)濟指標。一、基礎(chǔ)經(jīng)濟數(shù)據(jù)計算

1、年貨運量Qt

2．年收入年運費收入＝年貨運量×貨運費率＝79055×55元＝434.80萬元3、年營運成本計算

年工資＝14.0萬元

年折舊費＝0.9×造價/25＝0.036×1546萬元＝55.65萬元

年保險維修費＝(0.007+0.025)×造價(萬元)＝0.032×1546萬元＝49.47萬元為簡化計算，把潤滑油費用取為燃油費的10％計入，則每航次航行時燃潤料費＝0.85主機功率×24t1×主機油耗率×(0.20輕油單價+0.80重油單價)×1.1+0.80輔機功率×24t1×輔機油耗率×輕油單價×1.1＝[0.85×5516×24×6.135×219.8×10-6×(0.20×226+0.80×168)×1.1+0.80×265×24×6.135×244.8×10-6×226X1.1］元＝31864.76元

每航次停泊時燃潤料費＝鍋爐每小時油耗×0.25×24t2×重油單價+0.70輔機功率×24t2×輔機油耗率×輕油單價×1.1＝[0.17×0.25×24×47.4×168+0.70×265×24×47.4×244.8×10-6×226X1.1］元＝20950.61元

每航次燃潤料費＝[31864.76+20950.61］元＝52815.37元全年燃潤料費＝52815.37X5.6元＝29.577萬元年港口費＝98.30萬元年營運成本＝(14.0+55.65+49.47+29.577+98.30)萬元／0.85＝290.58萬元二、經(jīng)濟指標計算年利潤＝年運費收入－年營運成本＝[434.80—290.58]萬元＝144．22萬元單位運輸成本＝年營運成本／年貨運量＝290.58×104元／79055t＝36.76元/t

投資回收期=船價／年利潤＝1546萬元／144.22(萬元／年)

＝10.72年為了計算動態(tài)經(jīng)濟指標NPV，RFR，先求計算因數(shù)：系列現(xiàn)值因數(shù)SPW＝［l－(1＋i)-n]／i

＝[1一(1＋0.1)-25

／0.1=9.077

現(xiàn)值因數(shù)PW＝(1＋i)-n

＝0.092

資金回收因數(shù)CR＝1／SPW＝0.11年營運費用Y＝(14+49.47+29.577+98.30)萬元／0.85＝225.11萬元NPV＝(年收入－年營運費用)×SPW－P

＋△P×PW

＝[(434.8—225.11)×9.077—1546+154.6×0.092]萬元＝371.58萬元RFR＝(Y+P×CR—△P×PW×CR)／Qt

＝(225.11+1546×0.11－154.6×0.092×0.11)元／79055t

＝49.79元／t§5—5船型對經(jīng)濟性的影響規(guī)律

對于特定的水運任務(wù)，可用不同的船型去完成，其經(jīng)濟效果也各不相同，為此，預(yù)先要作好船型規(guī)劃。在船型規(guī)劃中，航運部門要合理地提出設(shè)計船的使用要求與技術(shù)形態(tài)，擬訂設(shè)計任務(wù)書；設(shè)計部門則要科學(xué)地設(shè)定船型方案，進行船型論證。這些都需要掌握船型對經(jīng)濟性的影響規(guī)律。理論研究和航運實踐都證明，載貨量Wc,裝卸效率Mc

與航速vks

，是運輸船舶最重要的三項技術(shù)要素，它們對經(jīng)濟性的影響一般地可歸結(jié)為對運輸能力Qtm

、單位運輸投資atm

和單位運輸成本btm的影響。本節(jié)依次介紹船型的Wc、

Mc及vks

，對經(jīng)濟性的影響規(guī)律，同時，簡略給出最佳船舶噸位與最佳航速的概念。一、船舶載貨量Wc

1．Wc對Qtm的影響考慮到式(5－4)、式(5－5)及式(5－6)，將Qtm的計算式(5－2)寫成

式中，Wc－變量，而其他參數(shù)按航線實際情況取為常數(shù)。

將式(5-34)對Wc微分得：

式(5-35)表明，對某一船型而言，如增加載貨量，即dWc>0，則dQtm>0，船舶貨運周轉(zhuǎn)量Qtm增加，Qtm的增長率取決于該方案的裝卸時間t21與航次時間t之比，t21/t越小，則增長率越大。換言之，對于遠程、裝卸效率高的船舶，增加其載貨量可使其運輸能力獲得大的增量。

2．載貨量wc對單位運輸量投資atm的影響將atm＝P/Qtm對Wc微分，可得:

若船的其他技術(shù)條件(建筑特征、結(jié)構(gòu)材料、設(shè)備條件、航速及機型等)相同，則僅增大載貨量時，根據(jù)第二章所述可知，船體、木作舾裝重量的增長率均低于載貨量的增長率；而船體造價的增長率則更低些。因此，式(5-36)右邊<0，atm隨Wc的增加而減小。單位投資atm的變化幅度取決于dP/P與(1-t21/t)(dWc/Wc)的相對大小。航程愈遠、裝卸效率愈高的船，增大Wc對降低單位投資atm就愈有利。

3．載貨量對單位運輸成本btm的影響將btm＝S／Qtm對Wc微分，可得:

一般說來，btm隨Wc的增加而減小，減小的幅度，一是取決于各項費用的相對比例；二是取決于(1－t21/t)的大小，遠程、高MC(裝卸效率)船，其t21/t小，燃潤料費占總開支的比例大，dS／S小，故造大船對降低btm有利。綜上所述，遠程船、裝卸效率高的船，適于采用大噸位；反之，近程、裝卸效率低的船舶則一般不宜采用大噸位。4．最佳船舶噸位

對于預(yù)定航線、航速一定的船舶，以不同的船舶噸位作經(jīng)濟性計算，可得到如圖5-3所示的結(jié)果。該圖上半部分表示單位運輸成本與船舶噸位的關(guān)系曲線。隨著船舶噸位的增加，單位運輸成本下降，至C點為最低點。圖的下半部分表示年營運成本及年運費收入與噸位的關(guān)系。對應(yīng)于最小單位運輸成本C點的船舶噸位(H點)具有最大的年利潤CD

。如果資源受到限制，此時年運費收入最高達到如圖B

處，這時船舶的最佳噸位對應(yīng)最大收益值A(chǔ)B的G處。任何超過最佳噸位的船舶只是增加開支而收入保持不變。

二、裝卸效率Mc1．裝卸效率對年貨運周轉(zhuǎn)量Qtm的影響將式(5-34)對Mc微分，可得

式(5－38)表明，Qtm比例于Mc的增加率(dMc/Mc)而增加，特別是對于t21/t大，即短程或裝卸時間長的船，改善裝卸效率對提高貨運周轉(zhuǎn)量極為有利。

2、裝卸效率對單位運輸量投資atm的影響由式(5－15)可得atm的全微分為

如只從起貨設(shè)備及總布置上改善裝卸效率，例如增加起貨吊桿的起重能力、加大貨艙口尺度，則造價增加不多，式(5－39)中的dP／P的值很?。欢墒?5－38)可知，dQtm／Qtm則有相當(dāng)?shù)臄?shù)值，故提高裝卸效率將降低單位運輸周轉(zhuǎn)量投資。當(dāng)采用特殊的船型(如集裝箱船、滾裝船等)以提高Mc時，因涉及船價的較大變化，故需進行兩種船型的經(jīng)濟對比而定。3．裝卸效率對單位運輸成本的影響

由式(5－12)可得的全微分為年總成本中，與造價有關(guān)的費用因dP／P的值較小而變化甚微；船員工資等也基本不變；因假定船速不變，故每噸海里的燃潤料費也不變，由提高裝卸效率所產(chǎn)生的年運量則有不小增加，因此單位運輸成本降低。

圖5-4所示的是某于貨船船型論證的計算結(jié)果。由圖可知，btm隨Mc的提高而大大降低，而且裝卸效率愈高，對應(yīng)的最佳船舶載重噸位愈大。圖5-5所示的表示在一定的船舶噸位和運距下單位運輸成本與裝卸效率及航速之間的關(guān)系。從圖中可以看出，在一定的航速下，單位運輸成本隨裝卸效率的提高而下降；而對應(yīng)同一單位運輸成本時，高的裝卸效率適宜于采用高速船。這就是集裝箱船、滾裝船、自卸散貨船等得到發(fā)展的一個重要原因。三、航速vks1．航速vks

對年貨運周轉(zhuǎn)量Qtm的影響

式(5－41)表明，航行時間占航次時間比例較大的船，增大航速對提高運輸能力的作用較大?？梢酝葡耄瑢τ谳d貨量Wc大，裝卸定額Mc高的遠航程船，提高航速可使運輸能力有較大的增加．對于裝卸效率低而載貨量大的短航程船，提高vks對運輸能力起不了多大作用。2．航速vks對單位運輸量投資atm的影響

只改變vks時，atm的改變?yōu)槭街校琩P包括船體造價的增加dPh及機電造價的增加dPm。

dPh是由于航速增加后引起的船體重量增加(Cb減小引起的主尺度增加)。dPm是由于機器功率增加而引起的。由于機器功率一般比例于v3ks，故dPm的增加影響比較大。從式(5－42)及以上分析可見，增大航速，只有航行時間與每航次所需天數(shù)之比t11/t很大，即遠航程的低速船才可能對atm

有利。

3、航速vks對單位運輸成本btm的影響

將btm

＝S／Qtm對vks微分可得：根據(jù)上述2的分析已知隨vks的提高，造價將有較多的增加，因此對運輸成本來說，與造價有關(guān)的開支隨vks的增加也將有較大程度的增長。另外，按主機功率與航速關(guān)系，航次燃潤料費用將近似正比例于v3ks增長，所以一般說來btm將隨vks的增加而上升，如圖5－5所示；只有在t11/t較大（如航程很長、或是航速很低、或是特別高，或是幾種情況的組合)及油價、造價較低的情況下，適當(dāng)增加航速才可能對btm有利。

4．最佳航速對應(yīng)于特定的載重量、裝卸效率、營運收入與開支水平，以不同的航速作經(jīng)濟性計算，可得到如圖5－6所示的結(jié)果；由圖可見，AB為標準年最大利潤，其對應(yīng)的航速(G點)就是以利潤為目標的最佳航速．從圖中還可以看出，影響成本和收入的因素發(fā)生波動，最佳航速也會發(fā)生相應(yīng)的變化，

綜上所述，就運輸船舶船型技術(shù)要素對經(jīng)濟性的影響可得出如下簡要結(jié)論：

(1)遠程船、裝卸效率高的船適于采用大噸位；反之，近程、裝卸效率低的船一般不宜采用大噸位；

(2)給定航線與航速，一般可求得一個最佳船舶噸位；

(3)提高裝卸效率，有利于經(jīng)濟性，尤其對短程、較大噸位船經(jīng)濟效果更顯著；

(4)遠程船舶、裝卸效率高的船舶可適當(dāng)增·加航速，反之宜適當(dāng)減小航速；

(5)給定航線與噸位，一般可求得一個最佳航速?！?－6船型論證簡介

由于船舶投資大，使用期長，航運部門或船東在建造一艘新船時，就不能憑經(jīng)驗草率地作出決斷，而必須進行多方面的可行性研究，例如要對船型與噸位、機型與航速等進行必要的計算分析，探討新船的技術(shù)形態(tài)及所能達到的經(jīng)濟指標，從而確定新船的使用效能與技術(shù)要求，這一前期研究工作稱為船型技術(shù)經(jīng)濟論證，簡稱船型論證。根據(jù)船型論證結(jié)果，才能編制新船設(shè)計任務(wù)書，作為船舶設(shè)計的綱領(lǐng)性文件。一、船型論證的一般步驟

(一)調(diào)查研究任務(wù)要求航線資料港口情況船廠技術(shù)、經(jīng)濟資料主要機電設(shè)備的配套情況現(xiàn)有同類運輸船舶的技術(shù)、營運、經(jīng)濟資料技術(shù)政策、科技成果和法規(guī)(二)設(shè)立船型方案

在查閱資料與實地調(diào)研之后，就可以根據(jù)運輸任務(wù)的要求和航線的各方面條件·，考慮技術(shù)上的可行性和合理性，經(jīng)濟上的有利性，來設(shè)立船型方案。對于運輸貨船，一般采用由不同載重量、航速、動力裝置等組合成若干方案。對于客船(客貨船)，則由不同的客位、班期、客貨比例等組合成若干方案。以下簡要討論運輸貨船船型方案參數(shù)的擬定。1、船舶載重量

當(dāng)運輸貨種是貨源足、運量大的大宗貨時載重量可大些，反之宜小些；在運距長的航線、裝卸效率高的航線上，適于采用大噸位船，反之宜小些；航道水深、曲率半徑、船閘尺度與橋梁凈空高、港口泊位長、碼頭裝卸機械的跨度及碼頭水工結(jié)構(gòu)的承載能力等，對船舶主尺度的限制將給出船舶載重量的上限，而現(xiàn)有營運船舶的載重量可作為船舶載重量的下限。隨著船舶載重量的增大，單位載重噸造價將降低；單位載重噸分攤的主機功率將減少(在航速一定的條件下)，單位載重噸分攤的燃潤料費也將降低……所以，一般來說，載重量大的船舶，經(jīng)濟性較好。船舶載重量方案數(shù)，一般以4～5個為宜。各方案間的間隔，視方案范圍的大小而定，應(yīng)能明顯地看出各方案的技術(shù)經(jīng)濟指標的差異及其變化規(guī)律。

2．船舶航速船型論證中，船舶航速通常指試航速度。航速對船的主尺度、主機功率、空船重量、船價及年營運費用等均有很大影響，擬定船舶航速時考慮的因素是多方面的；從貨物種類角度來看，運輸貴重貨物、鮮活貨時，船速宜高些，而運輸?shù)椭荡笞谪洉r，航速應(yīng)低些；從航線考慮，航線參數(shù)大(運距長、裝卸效率高)時宜采用較高航速，反之宜采用低航速；從航行條件看，風(fēng)浪大的海區(qū)或淺水急流的內(nèi)河水域，為避免船舶海上失速或保證逆流沖灘，需要較高航速；從經(jīng)濟性角度來看，當(dāng)船價水平(主要是機電設(shè)備價格)及燃潤料單價較高時航速應(yīng)低些，反之可高些。綜合考慮上述因素后；可就航速的變化范圍擬定出論證方案。其下限，可通過總結(jié)分析現(xiàn)有營運船舶實際營運速度的合理性加以確定；其上限，可參照現(xiàn)代該類型新船速度的變化趨勢，取得稍高些。方案的數(shù)目一般以5—6個為宜，速度間隔，海船可為0.5～1.0kn，內(nèi)河船可為lkm／h左右。3．動力裝置方案的擬定

船舶機電設(shè)備的造價約占全船造價的20％～40％，動力裝置的燃潤料費可占到船舶營運費用的35％，因此動力裝置的選型是很重要的問題。擬定動力裝置方案(主要是主機選型)應(yīng)注意的是：

(1)主機機型不同其技術(shù)指標各異。船用主機絕大多數(shù)采用柴油機，柴油機按其轉(zhuǎn)速分為，高速機、中速機和低速機，高速機，外形尺寸小、重量輕、單位功率的造價較低；燃用輕油、油價高、油耗率高；因高速運轉(zhuǎn)其機械部件磨損快，維修工作量大，使用壽命較短；同時，須經(jīng)齒輪箱減速后帶動螺旋槳，傳動效率略低。低速機則反之。

(2)主機的各項指標對船舶經(jīng)濟性的影響。主機重量與尺度影響機艙尺度和空船重量；主機價格影響船價和年成本；主機油耗率影響船舶年營運費用。

(3)機型的實際選取。按實船統(tǒng)5880kW(8000PS)以上的大功率船舶，一般采用低速機；2570－5880kW(3500～8000PS)是低速機與中速機的競爭區(qū)；2570kW以下的中小型船舶以中速機為主；內(nèi)河小噸位船采用中速機或高速機，各型交通艇、巡邏艇、監(jiān)督艇等則多采用高速機。(三)船型方案的技術(shù)、營運、經(jīng)濟性計算

1、技術(shù)性能計算這主要是計算各船型方案的排水量、主尺度，船型系數(shù)、空船重量、貨艙容積、航速和初穩(wěn)性高等。有關(guān)計算公式詳見本書第二、三、四章。

2、營運計算營運計算的目的，是預(yù)估各船型方案投產(chǎn)營運后所能達到的運輸能力指標，即年貨(客)運量Qt或年貨(客)運周轉(zhuǎn)量Qtm

，以供方案經(jīng)濟計算。

3、經(jīng)濟性計算船型方案的經(jīng)濟性計算，主要是計算船價及年運輸成本，進而計算方案的經(jīng)濟性衡準指標，以供方案優(yōu)選。(四)選取最佳船型各方案的技術(shù)、營運與經(jīng)濟計算完成后，對各方案計算結(jié)果加以分析比較，在滿足船舶使用要求與技術(shù)性能的前提下，通常選取經(jīng)濟性最好的船型為最佳船型。應(yīng)當(dāng)指出，若所選的經(jīng)濟衡準指標不同，則所得出的最佳船型是不同的。例如，分別使用運輸成本最低、投資回收期最短、年利潤最大這三種衡準求最佳航速，其最佳航速是依次增大的。因此在選取船型時，要充分考慮設(shè)計船的使用特點、船東的資金情況與意見，取適當(dāng)多的衡準指標進行綜合權(quán)衡選優(yōu)。另外也須指出，某些船型在很大程度上由航道限