基于dea模型的北侖北侖武鋼礦石進(jìn)江江海直達(dá)駁運(yùn)輸船隊(duì)優(yōu)化

基于dea模型的北侖北侖武鋼礦石進(jìn)江江海直達(dá)駁運(yùn)輸船隊(duì)優(yōu)化

1礦運(yùn)將從北侖港向武漢工業(yè)港的引運(yùn)能力,逐步提高進(jìn)口礦從港武漢鋼鐵（集團(tuán)）是中國四大鋼鐵基地之一。隨著國發(fā)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，武鋼的年生產(chǎn)能力有了很大提高。計(jì)劃從目前500萬噸礦石進(jìn)口到1000萬噸礦石，其中400萬噸/年新增外礦從北倫港運(yùn)往武漢工業(yè)港。本文針對北倫—武鋼礦石運(yùn)輸航線進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)計(jì)算,并采用DEA模型對其進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化,得出了一些有益的結(jié)論,可供航運(yùn)企業(yè)和有關(guān)決策部門參考。2內(nèi)河頂推船隊(duì)的組成北侖—武鋼礦石江海直達(dá)運(yùn)輸?shù)幕灸Ｊ绞怯珊Ｍ祈斖平Ｖ边_(dá)駁完成北倫至中轉(zhuǎn)錨地的運(yùn)輸,在中轉(zhuǎn)錨地進(jìn)行換推不換駁的江海聯(lián)運(yùn)方式,海段北倉—中轉(zhuǎn)錨地的運(yùn)輸方式為一推一船隊(duì),在北侖采用推等駁的固定搭配方式,在中轉(zhuǎn)錨地采用靈活搭配方式;江段炮臺灣至武鋼工業(yè)港的運(yùn)輸,采用技術(shù)成熟的內(nèi)河頂推船隊(duì)的運(yùn)輸方式,由內(nèi)河推船頂推江海兩用駁船,組成頂推船隊(duì)。船隊(duì)的組成考慮海段采用的固定搭配方式,不同功率的海推與不同載量的江海兩用駁搭配,組成多種船隊(duì)。江段按每千瓦載量不超過10t為約束條件,以不同功率的江推與江海兩用駁分別組成各種船隊(duì),采用往返航次搭配。根據(jù)有關(guān)研究成果,海段推船直接選用1082kW海推。江段選用1082kW、1942kW三檔主機(jī)的推船,駁船噸位按每間隔500t級取值,取值范圍3000～8000t,則共組成33種船隊(duì)方案,如表1所列。對上述33個(gè)船隊(duì)方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能計(jì)算,得到有關(guān)的指標(biāo),如表2所列。綜合考慮上述指標(biāo)而選取優(yōu)秀的船隊(duì)是一個(gè)多目標(biāo)決策過程。關(guān)于多屬性決策的方法很多。在此不加贅述。本文采用一種數(shù)據(jù)包羅分析的方法(DEA,dataenvelopmentanalysis)來進(jìn)行船隊(duì)優(yōu)化。3dea方法的模型DEA是由美國著名運(yùn)籌學(xué)家A.Charnes和W.W.Cooper等人以相對效率概念為基礎(chǔ)發(fā)展起來的一種效率評價(jià)方法。它應(yīng)用數(shù)學(xué)規(guī)劃模型計(jì)算比較決策單元DMU(decisionmakingunlt)之間的相對有效性,對評價(jià)對象作出評價(jià)。通過對輸入和輸出信息的綜合分析,DEA法可以得出每個(gè)DMU的相對指標(biāo),據(jù)此將所有DEA定級排隊(duì),確定相對有效的DMU,并指出其它DMU非有效的原因和程度,為決策者提供決策信息?？梢宰C明,DEA有效與相應(yīng)的多目標(biāo)規(guī)劃問題的Pareto有效解是等價(jià)的。DEA以DMU的輸入和輸出權(quán)數(shù)為變量,從最有利于DMU的角度進(jìn)行評價(jià),從而避免了確定各指標(biāo)在優(yōu)先意義下為權(quán)數(shù);同時(shí),DEA不必確定輸入和輸出之間可能存在的某種顯示關(guān)系,這就排除了許多主觀因素,因此具有很強(qiáng)的客觀性。但該法應(yīng)用范圍限于一類多輸入多輸出的對象系統(tǒng)的相對有效性的評價(jià),對有效單元所能給出的信息較少。目前,DEA方法最基本和最主要的模型是C2R和C2GS2模型,它們的統(tǒng)一的數(shù)學(xué)規(guī)劃表達(dá)式為:(D)???????????????????????????????????????????minθ∑j=1nxjλj+S?=θx0∑j=1nyjλj?S+=y0δ?∑j=1nxjλj=δλj≥0,j=2,?,nS?≥0,S+≥0式中:xj——輸入向量;yj——輸出向量;S-、S+——松弛變量。當(dāng)δ=0時(shí),即為C2R模型;當(dāng)δ=1時(shí),即為C2GS2模型。上述模型實(shí)質(zhì)上為線性規(guī)劃問題,可采用單純形法求解。4北侖港和日本港區(qū)船舶的裝卸作業(yè)能力分析根據(jù)礦石運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn),考慮DEA方法和模型的計(jì)算要求,選取必要貨運(yùn)費(fèi)率、單位運(yùn)輸成本、單位投資作為輸入目標(biāo),單位凈利潤、單位利潤、駁船上水平均負(fù)載率(反映到貨的均勻程度)作為輸出目標(biāo)。采用C2GS2模型進(jìn)行計(jì)算。得到各方案的相對有效性指標(biāo),如表3所列。從計(jì)算結(jié)果可知,較好的船隊(duì)方案如表4所列?？紤]到航道特點(diǎn)及企業(yè)的市場經(jīng)營特點(diǎn)和貨主的需求,同時(shí),從碼頭設(shè)施來看,北侖港裝卸設(shè)施有一臺可滿足500t級以下船舶的裝卸作業(yè);武鋼工業(yè)港3號碼頭躉船也可適應(yīng)于5000t級及以下的江海直達(dá)駁的卸載工作。因此,推薦使用5000t江海直達(dá)駁的船隊(duì)方案,海推及江推功率旨為1082kW。5推駁船的形狀、連接方式由于江海直達(dá)駁既要在海上航行,也要在江上航行,因而必須兼?zhèn)漭^好的海上和內(nèi)河適航性能。同時(shí),由于在江海兩段航線航行時(shí)分別組成不同的船隊(duì)運(yùn)行,在進(jìn)行駁船設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)保證其與海推和江推都能組成較為理想的船隊(duì)。為改善駁船海上耐波性,駁船首部橫剖線可要用V形剖面,并采用前傾式首,尾部線型采用直壁圓舭駁尾形狀。為改善單駁航行時(shí)的阻力性能,避免尾部產(chǎn)生過大的渦流,采用逐漸抬高的尾部船底,使去流順暢。推船首部形狀盡可能豐滿,使之與駁船尾部凹槽相配,以減少槽內(nèi)渦流。推船和駁船間具有6種相對運(yùn)動(dòng)(即首搖、橫蕩、縱蕩、橫搖、縱搖、垂蕩)。推駁船組要實(shí)行有效的操縱必須約束水平方向的相對運(yùn)動(dòng),對各相對運(yùn)動(dòng)約束得愈多,則船組的耐渡性和操縱性也愈好,而聯(lián)接裝置的受力也愈大。目前,海上推駁船組的連接方式可分為索具式、連桿式、插銷式、整體式等4種類型,其中插銷式連接裝置結(jié)構(gòu)并