考虑船舶排放的班轮公司船队部署研究

针对集装箱海运中船舶排放、船队部署问题,分析了班轮运营总成本的构成,依据班轮远洋多港挂靠循环航线特征及集装箱转运特点,以可变船舶航速为决策变量,船舶运营总成本与船舶排放量最小化为目标,建立了基于低碳经济下的班轮公司船队部署多目标混合整数非线性规划模型,并引用了多目标递推算法进行求解。算例中通过对航行速度的灵敏度与帕累托分析,发现了船舶最低排放的航行速度。其次,运用航运轴辐式网络的特点,从众多港口中选择部分枢纽港进行转运形成干线运输规模效应。结果表明:该模型可以同时决策船队部署和集装箱转运,其优化结果更符合实际情况,对航运市场供需平衡的运力配置决策具有借鉴意义。     

班轮运输船队规划的改进模型

为了提高复杂情况下船队发展战略优化方法的实用性和客观性,对班轮运输船队规划问题进行了新的探讨.根据航运市场环境的需要,建立了同一航线上配置多种船型的班轮船队规划数学模型.考虑到模型的求解复杂性,引入关键航段的概念对原模型进行了改进.以某航运公司的班轮船队为例进行仿真实验,将改进后的模型与传统班轮船队规划模型进行比较.结果表明,改进模型科学、可行,满足航运市场环境和班轮运输组织的实际需要.     

复杂情况下大规模船队规划模型与求解方法

以某大型航运企业船队为例进行实证分析,利用Benders分解算法对在多航线复杂情况下,由多种类型船舶构成的大规模船队规划问题进行求解,验证所提出的模型及算法对于大规模实际问题的应用效果.结果表明,该方法实现了多航线、多型船、大规模混合整数船队规划问题的优化求解,能够为大型航运企业进行船队规划决策提供支持.     

考虑航速优化的班轮航线网络设计

航速大小对于班轮的航线设计、配船类型和数量,以及货物的选择都会产生影响,本研究将航速作为变量,以总利润最大为目标,建立了班轮航线网络设计的非线性混合整数规划模型.根据模型的特点,提出一种基于变动需求的启发式算法,将模型进行分解和转化.通过算例的计算及与其他方法的对比表明,本研究方法能得到更优的航线网络.另外,当市场需求、运价和燃油价格等因素变化时,采用本研究的模型和算法,能对航线网络进行更有效地调整.     

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考虑到航速变化对航线配船决策所产生的非线性影响,推导了船舶航速与船舶往返航次时间、航次成本及航线配船数之间的数学关系式,把船舶航速作为决策变量引入传统的航线配船模型中,并且把船队的二氧化碳排放量作为优化目标之一,建立船队利润最大与碳排放量最小两个目标最优的双目标航线配船模型.针对模型非线性和混合整数解的特点,采用LINGO11.0优化平台,自编程序,应用分支定界算法,进行仿真算例研究.结果表明,该模型可以同时决策航线配船和船舶航速,其优化结果更符合实际情况,同时更有利于运力的有效利用,船舶燃油消耗的节省和碳排放的减少.     

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随着航运联营与联盟形式的出现,航运公司的船队及航线规模不断扩大,航线优化及运力配置变得更为复杂.本文结合航运业发展实际,在对传统的班轮航线配船模型进行改进的基础上,建立新的模型应用到航运联盟情况下航运公司箱位租赁决策与航线规划中.结果表明,在自身运力不足时,航运公司通过航运联盟箱位租用,对降低其系统成本、弥补航线运力、保证完成货运任务、加快船舶航班周期等的方面有突出的优点.     

考虑运输时限和航速优化的班轮航线网络设计

为了保持市场竞争能力,班轮公司需要保证集装箱在各个港口间的运输时间达到市场平均水平. 本研究将航速设为变量,对具有运输时限的班轮航线网络设计问题进行求解,以得到既满足运输时限要求又能最大化总利润的航线网络设计与配船方案. 为了有效求解实际问题,首先采用港口聚类算法筛选出候选挂靠港,然后确定港口的标号顺序,最后采用基于列生成思想的启发式算法对问题的非线性混合整数规划模型进行分解和迭代求解. 采用不同规模的标准算例,验证了模型和算法的有效性. 结果表明,与采用事先给定的设计航速相比,将航速设为变量,对每条航线的平均航速进行优化,能增强航线网络设计的灵活性并提升航线网络的盈利能力.     

考虑运输时限和航速优化的班轮航线网络设计

为了保持市场竞争能力,班轮公司需要保证集装箱在各个港口间的运输时间达到市场平均水平. 本研究将航速设为变量,对具有运输时限的班轮航线网络设计问题进行求解,以得到既满足运输时限要求又能最大化总利润的航线网络设计与配船方案. 为了有效求解实际问题,首先采用港口聚类算法筛选出候选挂靠港,然后确定港口的标号顺序,最后采用基于列生成思想的启发式算法对问题的非线性混合整数规划模型进行分解和迭代求解. 采用不同规模的标准算例,验证了模型和算法的有效性. 结果表明,与采用事先给定的设计航速相比,将航速设为变量,对每条航线的平均航速进行优化,能增强航线网络设计的灵活性并提升航线网络的盈利能力.     

不确定箱重下内河集装箱班轮航线配载决策

与集装箱海运相比内河集装箱班轮运输具有其独特性,同时对于内贸箱而言,货主订舱时箱重信息的不确定性导致其航线配载决策变得更加复杂.本文考虑不确定箱重影响,以最小化航线班轮堆栈占用数量为目标,构建内河集装箱班轮航线配载决策的随机规划模型.为实现求解,基于随机规划理论,采用机会约束描述随机约束,将随机规划模型转化为随机机会约束规划模型,并设计混合邻域搜索算法求解.算法由蒙特卡罗随机模拟、神经元网络训练及邻域搜索启发式3个部分组成.算例研究表明,混合邻域搜索算法的鲁棒性较好,可实现配载计划对不确定因素的有效吸收.     

客运班轮动态船队规划数学模型及其求解方法研究

通过对定期客运班轮运输特点分析,构建出能全面反映运量增加显著和运量增加缓慢情况下的运力更新、运力闲置、运力购置的多目标动态船队规划数学模型,模型根据绿色的定义给出了技术、经济、环保性目标函数.其数学模型具有大规模、离散和整数的特点,计算速度随着船舶数量和船型的增加以指数形式递增,造成"维数灾"难题.采用混沌初始化、维更新、非支配档案更新及基因交换对多目标离散粒子群优化算法进行改进使其适用于大规模动态船队规划,最后通过实例验证该方法的可行性并得到了相应的船队规划结论.     

Mathematical approach for fleet planning under complicated circumstances

In order to facilitate the scientific management of large-sized shipping companies, fleet planning under complicated circumstances has been studied. Based on multiple influencing factors such as the techno-economic status of ships, the investment capacity of company, the possible purchase of new ships, the buying/selling of second-hand vessels and the chartering/renting of ships, a mixed-integer programming model for fleet planning has been established. A large-sized shipping company is utilized to make an empirical study, and Benders decom- position algorithm is employed to test the applicability of the proposed model. The result shows that the model is capable for multi-route, multi-ship and large-scaled fleet planning and thus helpful to support the decision making of large-sized shipping companies.     

碳排放权交易下的班轮船队配置优化研究

针对集装箱班轮运输企业建立考虑碳排放权交易机制的船队配置优化模型, 以期实现船队营运成本最小化.采用几何布朗运动描述欧洲碳排放权交易价格的波动路 径,以使决策根据变化的碳交易价格做出.收集班轮业营运数据设计案例,验证了模型能 够应用于实例分析.算例结果显示,即使在近期较低的欧洲碳交易价格水平下,在集装箱 班轮行业中实施碳交易机制仍能取得明显的减排效果,但企业也需付出一定的费用;针 对燃油价格做敏感性分析得出,随着燃油价格的上升,碳交易机制对促进减排的效果也 越加显著.     

考虑海上意外时间和合作协议的班轮运输船期设计鲁棒优化

针对考虑海上意外时间的集装箱班轮运输船期设计问题，依据海上意外时间经验数据，设 置航行缓冲时间比例系数。运用连续最优控制原理，求解各航段船舶航行时间细分区间上燃油 消耗最小的优化航速。结合多时间窗、多起讫时刻和多挂靠港口装卸效率合作协议，以班轮运输 服务总成本最小为目标，构建班轮运输船期设计非线性混合整数规划鲁棒优化模型，设计分段离 散化线性逼近算法求解模型。以AWE1(远东-美东1)航线为例，运用100个场景的数值进行模拟 验证。结果显示：与不考虑海上意外时间或无合作协议相比，考虑海上意外时间和合作协议的班 轮运输船期设计分别降低班轮运输服务总成本14.65%和3.54%。研究表明，在恶劣天气和海况 对船舶航行影响较大的航线上或季节里，基于合作协议，设计考虑航行意外时间的鲁棒性船期， 可实现船公司、港口和客户三方共赢。     

基于随机机会约束规划的班轮联盟 舱位租赁最优分配

面对持续低迷的航运市场和激烈的市场竞争,各大集装箱班轮公司通过组建联盟 来共享舱位资源,降低其系统成本,增加市场竞争力.舱位租赁是联盟合作的最基础形式,研究 该模式下的舱位资源最优分配具有很大实际意义.本文在考虑航运市场不确定需求的基础上, 研究了班轮联盟舱位租赁最优分配问题,构建了1 个班轮联盟舱位租赁最优分配模型,并运用 随机机会约束规划的方法,将其应用到班轮联盟舱位租赁分配决策中.结果表明,本文提出的 方法和模型能够有效地对班轮联盟系统舱位进行协同配置,研究结果与实际情况相符,检验 了方法和模型的有效性与实用性.     

大型钢铁企业组建船队策略研究

针对铁矿石运输市场发展现状,阐述了我国大型钢铁企业组建船队的必要性;提出了组建船队的两种不同模式,应用动态规划模型确定钢铁企业组建船队规模;以合理规模组建船队实现较低运输成本完成运输需求,提高企业产业链控制能力,提升企业利润空间;以B钢铁企业2011—2015年的船队规模确定为算例,验证了所建立的方法有效。     

环境可持续集装箱班轮运输管理研究综述

集装箱班轮运输业如何在追求成本经济性和服务可靠性的同时做好环境可持续性，对航 运企业、港口运营商以及政府组织都提出了新的挑战。围绕集装箱班轮运输在环境层面实现可 持续发展的目标，本文分别从战略、战术和运营等3个层面就措施、技术和规章制度等所做的研究 进行文献综述、分析发展趋势。战略层面，从市场减排机制和政策的制定、绿色政策、技术及措施 评估和企业竞争与合作等3个方面综述；战术层面，从控制油耗或碳排放的班轮运营优化、预调度 式的绿色班轮运营优化和污染排放控制区的设立对班轮运营优化的影响等3个方面综述；在运营 层面，从控制排放的集装箱调运和反应式的绿色班轮运营优化等两方面综述。按照决策水平、时 间脉络和研究主题分析后发现，该领域的研究趋势变化与行业及政府的环境政策紧密关联。其 次，从决策水平和问题类别来看，针对战术层决策的研究远多于针对战略和执行两层。第三，从 决策主体来看，大部分研究以航运公司作为单独的决策主体。本文建议：继续在优化班轮运输中 考虑多目标，将多目标优化作为决策手段可兼顾经济、环境以及社会责任，有利于航运可持续发 展；结合行业实践提炼科学问题，国际航运、尤其班轮运输极易受到政策导向、世界经济环境的影 响；从供应链角度研究集装箱班轮运输的可持续发展问题；为配合在运营层面的努力，还要研究 通过技术途径或手段推动班轮运输业可持续发展；借鉴其他运输行业较为成熟的绿色环保发展 思路促进班轮运输环境可持续发展。     

基于时间不确定的集装箱码头靠泊计划优化

集装箱班轮运输具有较强的计划性，但在实际中，由于天气等原因仍存在运行时间不确定性，对制定靠泊计划产生重要影响.针对这一问题，研究集装箱班轮运行时间的偏差规律；根据问题特点和集装箱班轮靠泊规则，构建基于运行时间不确定的集装箱码头靠泊计划优化模型；设计以遗传算法为外层框架，嵌入仿真过程构成优化循环的算法，针对问题特点设计初始择优策略进行求解.最后，以大连港集装箱码头作业为实际背景进行建模和计算，取得了较好的结果.实例分析和算法测试证明了本文所建模型和算法的有效性.