基于舱位租赁的协同舱位配置模型

时间：2022-11-05 百科知识版权反馈

【摘要】：本书所构建的舱位租赁模式下协同舱位配置数学模型以班轮联营系统各联营成员的最大收益为决策目标如式所示。联营航线各航段上为各联营方所有港口所配置的重箱和空箱舱位之和不超过该航段的不同联营方其船舶可利用的最大舱容运力。对任一联营航线，联营方可租用的舱位数和冷藏插座数，根据联营协议均有一个限额。具体租赁限额的多少主要取决于租赁方和出租方的舱位集装箱运输需求与舱位配置策略，具体细节均会在联营协议中约定。

4.3.1　基于舱位租赁的协同舱位配置模型

1.定义参数

首先定义模型中的相关参数与变量：

1）上下标记

i，j：表示联营方。模型以（i，j）表示联营对；

o，d：表示港口，模型以（o，d）表示航线之某一航段的港口对；

k：表示箱型，k可以为20GP、40GP、20RF、40RF、20OT、40OT等，可能是重箱，也可能是空箱；

r：表示航线类别，r可能为联营方的自营航线，也可能为合作航线；

s：表示航线上的航段类别。

2）集合

（1）联营方集合

（2）航线（路）集合R：联营方纳入联营合作的自有航线与合作航线统称联营航线。R表示班轮公司所有联营航线的集合，航线网络确定，即各航线的挂靠港口及顺序是已知的。

式中，R_i为联营方i纳入联营范围的航线集合；R_j为联营方纳入联营的航线集合；为非联营方i自有航线即其他联营方的合作航线集合（同理也可定义）。若r∈R_i，则表示联营方i的纳入联营的某条自有航线r；同理r∈R_j，具有类似定义。若，则表示针对联营方i的纳入联营范围的其他联营方的合作航线r。

（3）集装箱集合主要有：

CO：研究范围中所有类型集装箱集合。包括20GP、40GP、20RF、40RF、20OT、40OT等重箱和空箱共12种类型；

CT：研究范围中所有类型重箱集合。包括20GP、40GP、20RF、40RF、20OT、40OT等重箱共6种类型。

EC：研究范围中所有类型空箱集合。包括20GP、40GP、20RF、40RF、20OT、40OT等空箱共6种类型。

GP：普通干货重箱集合。包括20GP、40GP重箱两种类型。

RF：冷藏重箱集合。包括20RF、40RF重箱两种类型。

OT：开顶重箱集合。包括20OT、40OT重箱两种类型。

由此，可进一步定义各集装箱种类与箱型的20英尺箱集合和40英尺箱集合。CO_a为20英尺箱集合，CO_b为40英尺箱集合；CT_a为20英尺重箱集合，CT_b为40英尺重箱集合；EC_a为20英尺空箱集合，EC_b为40英尺空箱集合；GP_a为20英尺普通干货重箱集合，GP_b为40英尺普通干货重箱集合；RF_a为20英尺冷藏重箱集合，RF_b为40英尺冷藏重箱集合；OT_a为20英尺开顶重箱集合，OT_b为40英尺开顶重箱集合。根据以上集装箱集合定义，必有以下集合关系：

CO＝CO_a∪CO_b＝CT∪EC；CT＝GP∪RF∪OT；EC＝EC_a∪EC_b；

GP＝GP_a∪GP_b；RF＝RF_a∪RF_b；OT＝OT_a∪OT_b

（4）港口起讫对集合主要有：

Ω：表示联营范围内所有经停港口对（od）的集合，则

Ω^r：表示联营航线（路）r上所有起止港口对集合。即：

Ω^r＝｛（o，d）^r/r∈R｝

（5）航段集合主要有：

S：表示所有联营航线（路）中各航段所组成的集合；

S^r：表示联营航线（路）r中各航段所组成的集合。

3）参数

（1）控制参数主要有：

：联营方i在联营航线r上是否为租进舱位者，若是为1，否则为0。

：联营方i在联营航线r上是否为租出舱位者，若是为1，否则为0。

：航线港口起讫对与航段的相关系数。某联营航线（路）r上从港口o起运至港口d之航程是否经过s航段（s∈S^r），若是为1，否则为0。

t^k：集装箱箱型折算系数。表示每个k种集装箱占据的单位舱位，以TEU计算。

（2）常量参数主要有：

：联营方i航线（路）r上第k种箱起讫港口对（o，d）所运输货物的单位运费。当k∈EC时，。

：联营方i航线（路）r上第k种箱起讫港口对（o，d）的单箱运输成本。其中，。

：联营航线r（r∈R_j）上，联营方i向联营方j租进单位舱位（TEU）的舱位费用。其中，。

：联营航线r（r∈R_i）上，联营方i向联营方j租出单位舱位（TEU）的舱位费用。。根据对称性，必有：

：联营航线r（r∈R_j）上，联营方i向联营方j租进冷藏插座的附加费用。其中，。

：联营航线r（r∈R_i）上，联营方i向联营方j租出冷藏插座的附加费用。。根据对称性，必有：

：联营航线r（r∈R_i）上，联营方i投入的航次可用运力（TEU）。同理可定义。

：联营航线r（r∈R_i）上，联营方i航次可用的总冷藏插座数。同理可定义。

：联营航线r上，联营方j出租舱位上限。根据联营协议约定，，。

：联营航线r上，联营方j出租冷藏插座上限。根据联营协议约定，。

：联营方i，第k种箱起讫港口对（o，d）的航次基本配置量，。

：联营方i，第k种箱起讫港口对（o，d）的航次配置限额，。

：联营方i，第k种空箱起讫港口对（o，d）的航次调度捎带量。。

4）决策变量

：联营方i自有航线r（r∈R_i）上，从港口o起运至港口d之k种箱所分配的舱位。其中，。

：联营方i向联营方j合作航线r（r∈R_j）上，从港口o起运至港口d之租进k种箱所分配的舱位。其中，。

：联营方i向联营方j合作航线r（r∈R_j）上，租进舱位量（TEU）。

：联营方i向联营方j合作航线r（r∈R_i）上，租出的舱位量（TEU）。

：联营方i向联营方j合作航线r（r∈R_j）上，租进的冷藏插座数（个）。

：联营方i向联营方j合作航线r（r∈R_i）上，租出的冷藏插座数（个）。

2.建立模型

根据上述参数及决策变量，可建立基于舱位租赁的协同舱位配置模型（Model of Synergy Slot Allocation with Slot Chartering，MSSASC）：

1）目标函数

根据本研究第1章的内容，联营系统的演进发展由其获利能力为序参量。本书所构建的舱位租赁模式下协同舱位配置数学模型以班轮联营系统各联营成员的最大收益为决策目标如式（4－58）所示。式中主要包括运价、运输成本、舱位租赁费用以及冷藏舱位租赁附加费用等四大部分。其中，，因此是一个多目标，每一个联营方对应一个目标。

式（4－58）中，和起到控制参数的作用，在联营航线根据不同的联营方是舱位租赁方或者舱位出租方在0，｛｝1中选取不同的取值。

目标函数：收益方面，包括①联营方在联营航线各航段市场运价收入除去运营变动成本总和。为自有舱位收益和租赁舱位收益两部分。②各联营方在联营航线各航段市场出租舱位收益。③各联营方在联营航线各航段市场出租冷藏舱位的额外附加收益。由于本书着重在联营各方如何协同分配舱位，即应如何协同配置各箱型在联营航次上，以达到同时满足各联营方的需求及收益最大目标。成本方面主要为各联营方航线舱位营运的变动成本，包括航次运营成本、舱位费成本以及冷藏舱位附加费等。

2）约束限制

A.各联营航线航段舱容限制

联营航线各航段上为各联营方所有港口所配置的重箱和空箱舱位之和不超过该航段的不同联营方其船舶可利用的最大舱容运力。本研究纳入多种箱型加以讨论，符合航运实务运作模式，并设TEU为每一箱型所使用之单位舱位空间，为维持各航段所承载的集装箱，其占用的空间不得超过该航段船舶各联营方可使用的舱位，如式（4－59）所示。根据联营协议，联营舱位优先满足，按照本章4.2小节的假设，在此不考虑联营舱位的载重吨影响，即认为载重吨符合联营船舶运输安全要求。

B.各联营航线船舶冷藏容量限制

即船舶运输各联营方重箱时候冷藏箱插座总量有一定的限制。因船舶设计和船舶供电的影响，船舶能装载的冷藏箱量受限。为配合集装箱船舶上供电的插座限制，所有联营方的冷藏箱的总数量不得超过其限制，而联营方可利用冷藏插座数的多少取决于联营的船型以及联营方之间的联营协议，如式（4－60）所示。

C.联营方舱位与冷藏插座租赁额度限制

对任一联营航线，联营方可租用的舱位数和冷藏插座数，根据联营协议均有一个限额。具体租赁限额的多少主要取决于租赁方和出租方的舱位集装箱运输需求与舱位配置策略，具体细节均会在联营协议中约定。而且一般来说，一艘船舶的舱位和冷藏插座用于联营出租的限额也不会超过一个最大值。如式（4－61）至式（4－64）所示。

D.联营舱位出租与租赁对称性限制

联营方中一方出租舱位，对应另一方租赁舱位。同理，冷藏插座出租与租赁也具有对称性。即在任一联营航线上，舱位出租方针对租赁方出租的舱位数与冷藏插座数等于租赁方在此联营航线上的租赁的舱位数和冷藏插座数。如式（4－65）和式（4－66）所示。

E.集装箱重箱舱位需求限制

即针对市场及其动态舱位基本配置和需求额度的限制。班轮联营企业为确保各港口代理持续经营，维护基本客户，对港口代理分配基本的舱位量。班轮联营各方在执行舱位配置决策时候，根据受市场即期动态订舱箱位的情况，对运输的重箱在各个航段中给予在一个合理的额度。一般会配予各港代理一个舱位额度量，可根据最后船舶实际货载情况调整。如式（4－67）所示。