大连海事大学航运管理课程设计

建议使用Microsoft Office 2016版本，模型Excel求解可在百度文库搜同名.xlsx文件，使用方法同在文件中。

交通管理课程设计

——原油运输航线配船方案设计

专业班级：交通管理二班

姓名：林林

学号：

指导教师：

交通运输工程学院

第一章问题描述

设某船队现有5种原油运输船型，每型船的数量及主要参数见表1。2018年度内要在6条只挂靠两港的简单航线上承担原油运输任务。所有货物都可能用任一型船运输。各航线挂靠的港口和预测的2018年每条航线上的原油运输量列于表2中，各港口装卸效率参考值见表3。假设由于吃水限制，第4、5型船不能配置在第1、第2航线上营运，如果将第5型船和第4型船配置在第3航线上，则第5型船每个航次需要增加减载时间5天，第4型船每个航次需要增加减载时间4天。设各型船的年度闲置费用均为购船当时船价的3%；设各型船年营运时间为350天。

查阅相关资料，补充必要计算数据，参照教材（参考文献）上数学模型(14-1)-(14-3)和(17-4)-(17-6)，以追求2018年船队总费用支出额最小为目标，制订这一船队的年度货运航线配船计划。求2018年完成各条航线预测运量的最佳航线配船方案及相应的船队总费用支出额。

表1.1 现有船型技术参数及数量

表1.2 航线参数

表1.3 各港口装卸效率参考值

注：设船舶在每个港口的非装卸停泊时间为1天左右。

第二章参数准备

一．基本信息

表2.1 航线距离（海里）

注：通过PortDistance软件估算。

表2.2 船舶常定重量（吨）

注：船舶常定重量主要包括船员、行李、备品、润滑油、淡水、船舶常数等重量。表2.3 燃油价格（元/吨）

注：燃油和柴油价格根据普式现货价格估计。

表2.4 各航线运量（万吨）

表2.5 各船型数量（艘）

表2.6 单船年度闲置费用（万元/年）

注：各型船的年度闲置费用均为购船当时船价的3%

二．年航次成本

这里主要计算船舶吨税，船舶吨税=船舶净吨位*单位吨税公式（2.1）表2.7 港口使费（元）

航行时间=航线距离*2/(航速*24）公式（2.2）表2.8单航次航行时间（天）

注：由于吃水限制，第4、5型船不能配置在第1、第2航线上营运。

船舶净载重吨=船舶总载重吨-燃油量-船舶常重公式（2.3）表2.9船舶净载重吨（吨）

装卸货时间=装货时间+卸货时间=（船舶净载重吨*积载因素)/（最大装货效率*24）+（船舶净载重吨*积载因数)/（最大卸货效率*24）公式（2.4）

表2.10装卸货时间（天）

注：原油积载因数=1.17

航次时间=航行时间+装卸货时间+非装卸停泊时间（+减载时间）公式（2.5）

表2.11单航次时间（天）

注：由于吃水限制，如果将第5型船和第4型船配置在第3航线上，则第5型船每个航次需要增加减载时间5天，第4型船每个航次需要增加减载时间4天

航次数=年营运时间/航次时间公式（2.6）

表2.12航次数（次）

燃油成本=燃料油费用+柴油费用=航行时间*燃料油日消耗量*燃料油价格*航次数+航次时间*柴油日消耗量*柴油价格*航次数公式（2.7）

表2.13燃油成本（元/年）

航次成本=燃油成本+港口使费公式（2.8）

表2.14单船年航次成本（元/年）

三．经营成本

表2.15 单船年经营成本（元/年）

注：保险费为船价的3%，修理费为船价的0.7%，润滑油为船价的1.5%

原油船船员平均月薪为2540美元，约合年薪208178.4元（数据来自航运在线2017年6月船员工资，6.21日汇率1美元=6.83元）

四．资本成本

表2.16单船年资本成本（元/年）

注：利息为船价的5%，折旧费为船价的4%

五．单船年营运费用

年营运费用=航次成本+经营成本+资本成本公式（2.9）表2.17单船年营运费用（万元）

六.单船年运输能力

年运输能力=船舶净载重吨*航次数公式（2.10）表2.18单船年运输能力（万吨）

第三章 方法说明

一．总结假设

船舶油耗恒定，不中途挂靠补给，在离开始发港时加足驶往目的港的油料。 船舶装卸时间、航行时间均按最大速率计算，但额外预留10%的富余时间。 在岗期间若使用岸电系统，也按照柴油消耗的费用计算。 船舶常数与可变载荷预留均已算入。 每条航线上的各项港口费用视为相同。

装卸时间，航行时间，均预留出10%的储备时间。

二．模型建立

根据上文资料，我们可以建立如下原油运输航线配船线性规划模型 目标函数：

minZ =∑∑X jh R jh G h=1K j=1+∑O j F j K

j=1

公式（3.1）

约束条件：

(1) 保证完成各航线的运输量Wh

∑X jh ×V jh =W h K j=1 h =1,2,3……,G

公式（3.2）

（2）保证分配在各航线上的某型船数量之等于船队中该型的数量

∑X jh G h=1+O j =A j h =1,2,3……,K

公式（3.3） （3）保证自变量满足非负要求

X jh ,O jh ≥0

式中：

Z ——目标函数，年度船队总费用；

X jh——自变量，在h航线上配置的j型船数量；

O j ——自变量，j型船闲置的数量；

R jh——j型船在h航线上的单船年营运费用；

F j ——j型船闲置的单船年度闲置费用；

V jh——j型船配在h航线上营运时的单船年运量；

W h ——h航线上要求完成的年运输量；

A j ——船队中拥有的j型船数量；

K ——船型总数，在本例中K=5；

G ——航线总数，在本例中G=6。

三．Excel线性规划求解

根据已知的目标函数和约束条件，按照Excel 中规划求解的格式进行数据格式的调整和公示输入，得到各项约束条件，如下表所示。

由于4、5船型在1、2航线上不配船，故取“1000000”视为无穷大。

初始状态为“0”阵，待规划求解。

运量约束条件如表所示，要求第一列等于第二列。船舶数量约束条件在规划求解工具中设定。

第四章．设计结果和分析

对上文数据进行Excel规划求解，如图所示，

故将求解结果整理如下：1.Excel求解结果

（1）年最小营运成本：700320.4093万元（2）航线配船方案：

表4.1航线配船方案

（3）各航线能完成的运量

表4.2各航线运量（万吨）

（4）闲置船舶数量

表4.3闲置船舶数量（艘）

2.Excel结果分析

Microsoft Excel 16.0 运算结果报告

工作表: [航运管理课程设计]航线配船设计

报告的建立: 2018/07/11 13:50:39

结果: 规划求解找到一解，可满足所有的约束及最优状况。规划求解引擎

引擎: 单纯线性规划

求解时间: 2.485 秒。