海运集装箱空箱调运优化研究

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海运集装箱空箱调运成本优化研究的开题报告

海运集装箱空箱调运成本优化研究的开题报告
一、研究背景和意义
随着全球贸易的发展，海运集装箱运输已成为国际贸易中的主要形式之一。

海运集装箱空箱调运是指在某一地区或港口，将空箱调动到其他地区或港口以满足货物运输需求的过程。

空箱调运不仅会增加企业运输成本，而且还会增加航运公司、港口等相关企业的成本。

如何对海运集装箱空箱调运的成本进行优化，对于提高海运集装箱运输效率、降低成本、提高企业竞争力和加强国际贸易合作具有重要的现实意义。

二、研究内容和方法
本研究的研究内容包括：
1.构建海运集装箱空箱调运成本模型，分析影响空箱调运成本的因素，研究成本最小化的方法和实现途径。

2.分析各种调配方案的优缺点，建立多目标决策优化模型，探究在不同的问题情况下，如何平衡各种目标之间的矛盾，最大限度地实现调配效益。

3.在机器学习的支持下，对海运集装箱空箱调运特点进行分析，研究调配策略和成本与货物的类型、数量、重量等因素的关系，通过数据建模和分析，掌握调配策略和成本的高精度预测。

在研究方法上，本研究将采用数学建模、数据分析、最优化算法、机器学习算法等方法，结合实际案例，进行深入探究。

三、研究预期成果和创新点
1.构建海运集装箱空箱调运成本模型，揭示影响空箱调运成本的因素，研究成本最小化的方法和实现途径，为企业实现调配效益提供理论支持。

2.研究多目标决策优化模型，在不同情况下，平衡各种目标的矛盾，最大限度地实现调配效益。

3.在机器学习的支持下，掌握调配策略和成本的高精度预测，为企业精准管理和优化提供决策参考。

4.本研究关注海运集装箱空箱调运的成本优化问题，研究成果有望在相关领域创新，并拓展到其他领域的研究中。

基于网络单纯形法的海运集装箱空箱调运研究

Ｖｏ．５Ｎｏ６Ｉ３．
Ｄｅ．２１ｃ０１
基于网络单纯形法的海运集装箱空箱调运研究＊
黄纯辉 ” 张庆年Ｄ周兴建
（汉理工大学交通学院” 武汉武
刘春玲 ’
武汉４０７）３０３
４０６）（汉纺织大学供应链系统研究中心３０３武
需求和随机性需求，从而考虑了需求的不确定性，并提出了在单箱情况下处理不确定数据的有效方
法，该文把空箱供给看作一个已知量，而消除但从了空箱供给的不确定性．
１２国外关于集装箱空箱调运的研究．
条弧（，的流量不超过容量 “ ．束条件（）ｉ）约４
通过网络单纯形算法或其它的线性规划算法来求
解．
（流量约束）表示对于每一条弧（，，ｉ）ＥＡ，过通
弧（，）的总运量不大于运量Ｍ．
对集装箱空箱ｋ供应量；ｉｋ，ｄ，Ｄ（）表示集装Ｅ
公司，在航线和航期表固定、一定计划周期内所有航班都正好完成１运输、次每航次的货船容量（即重箱运输量）已知的情形下，展单箱种（０ｆ）开２ｔ空
２基本模型
２１模型的构建．
空箱调运问题的有效性．红梅等［借鉴了铁路周４空车调度优化模型的研究，立了海运集装箱空建

降低海运集装箱空箱调运成本的对策

１％，０８２％和２％；４斯德哥尔摩港、鹿特丹港、南特
港、汉堡港等欧洲主要港口的空箱吞吐量约占港口集装箱吞吐总量的１％；８在亚洲，日本和韩国的进出口集装箱中约有１％以上是空箱，８而我国由于货物
进出口不平衡情况严重，空箱所占比例更高。由此
可见，空箱调运已成为当前迫切需要优化的全球性
问题。
１空箱调运产生的原因
１１国家和地区间经济贸易发展不平衡．
１集装箱管理不完善．２集装箱管理不完善不利于班轮公司对空箱调
世界各大班轮航线几乎都存在因航线两端的运进行优化，导致空箱调运无法实现成本最小化和
本，租箱、借箱和买箱成本，管理成本等构成。
（）１运输成水即空箱在陆运或海运过程中产
生的费用，运输距离和运输时问成正比。与
３３应用第三方箱管系统．
近年来，第三方箱管系统在空箱调运中的应用
日益广泛，灰箱交换系统（ｒｙＢｘＩｔｃａｇ如ＧｅｏｎｅｈｎｅｒＳｓｍ）ｙｔ和赛超网络系统（ｙｃｒｔｙｔ）都ｅＳｎｈｏＮｅＳｓｍ等ｅ是非常成功的第三方箱管系统。三方箱管系统的第应用成本能够为中小型班轮公司所接受，降低空其箱调运成本的效果也相当明显。此外，同业合作与的形式相比，三方箱管系统具有更强的中立性和第地域适用性。

集装箱重空箱多周期联合调度优化研究

对集装箱调运策略的影响机制．
关键词：综合交通运输；集装箱调度；态规划；动遗传算法；随机规划
中图分类号：Ｕ６．１９６文献标识码：Ａ
ＣｏｂｎｄＯｐｉｉａｉｎｏｌｃｔｏｏｌａｄＥｍｐｔｎａｎｒｍｉｅｔｍｚｔｏｆＡｌａｉｎｆｒＦｕｌｎｏｙＣｏｔｉｅｓ
第１２卷第１期
２１年２月０２
交通运输系统工程与信息
ＪｕｎｌｏｒｎｐｒｔｎＳｓｅｇｎｅｉｇａｄＩｆｒｔｎＴｃｎｌｇｏｒａｆＴａｓｏｔｉｙｔｍｓＥｎｉｅｒｎｎｎｏｍａｉｅｈｏｏｙａｏｏ
ｃｒｅｓｈａｉｎｌａｌｃｔｎｏｏｔｉｅｓＣｌｇｅｔｍｐｏｅｔｅｔｎｐｒｔｎｅｆｉｎｙ，ｒｄｃｈａｒｒ．Ｔｅｒｔａｌａｉｆｃｎａｎｒａｌｒａｌｉｒｖｈｒｓｏａｉｆｃｅｃｉｏｏｏｙａｔｏｉｅｕｅｔｅｔｎｐｒｔｎｃｓ，ａｄｇｖｕｌｌｙｔｈｄａｔｇｓｏｏｔｉｅｇｓｉｓｏｓｅｉｇｔｅｕｃｒｉｔｆｒｓｏｔｉｏｔａａｏｓｎｉｅｆｌｐａｏｔｅａｖｎａｅｆｃｎａｎｒｌｉｔ．Ｃｎｉｒｎｅａｎｙｏｏｃｄｎｈｔｃｎａｎｒｄｍａｄａｄｏｐｒｎｔｏｓｃｕｅｙｌｃｆｅｔｏｔｉｅｓｏｎｆｃｉｅｍａａｅｎ，ｔｅｏｔｉｅｅｎｎｐｏｔｉｌｓａｓｄｂａｋｏｍｐｙｃｎａｎｒｒｉｅｆｔｎｇｍｅｔｈｕｙｅｖｐｏｌｍｆｆｌａｄｅｔｏｔｉｅｌｃｔｎｓｆｒｕａｅｓａｓｏｈｓｉｐｏｒｍｍｉｇｍｏｅ，ｗｉｈａｍｓｒｂｅｏｌｎｍｐｙｃｎａｎｒａｌａｉｓｉｏｕｏｏｍｌｔｄａｔｃａｔｒｇａｃｎｄｌｈｃｉａｘｍｉｉｇｔｅｇｏｓｂｎｆｆｔｅｔａｓｏｔｔｎｓｓｅｔｍａｉｚｎｈｒｓｅｅｔｏｈｒｎｐｒａｉｙｔｍ．Ｔｅａｇｒｈｃｍｂｎｓｗｔｈｄｎｍｉｉｏｈｌｏｉｍｏｉｅｉｔｅｙａｃｔｈ

集装箱空箱中转调运优化研究

（ＬｏｇｉｓｔｉｃｓＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒ，ＳｈａｎｇｈａｉＭａｉｒｔｉｍｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０１３０６，Ｃｈｉｎａ）
ｉｎｔｅｇｅｒｌｉｎｅａｒｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇｍｏｄｅｌａｌｌｏｗｓｔｒａｎｓｉｔｏｆａｎｅｍｐｔｙｃｏｎｔａｉｎｅｒｗｉｔｈｔｈｅｔｒａｎｓｐｏｔｒｏｆｈｅａｖｙｃｏｎｔａｉｎｅｒｕｎｄｅｒｔｈｅ
摘要：合理的空箱调运可降低班轮公司的营运成本、提高市场竞争力。针对班轮公司空箱调运问题，在对中国港口群
分析的基础上，提出了基于融舱的中转调运策略。综合考虑运输成本、装卸成本、租赁成本和调运约束等条件，以最小化
调运成本为目标，建立了在保证重箱运输前提下有中转的空箱调运整数线性规划模型。通过对模型求解，得到了比传统调
２０１３年２月
水运工程
Ｐｏｒｔ＆ＷａｔｅｒｗａｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
Ｆｅｂ．２０１３
Ｎｏ．２ＳｅｒｉａｌＮｏ．４Байду номын сангаас７６
第２期
总第４７６期
■ 集装箱（上空海海事箱大张学中少物流凯转研，究韩调中心晓，运龙上海优２０１３化０６）研究水

基于海陆运整体成本的集装箱空箱调运优化研究

关键词：集装箱运输；箱调运；体成本优化空整中图分类号：２２２Ｆ５．４文献标识码：Ａ文章编号：６２８０Ｉ０８０ —０８０１７ — １６２０）４０４ —５
ＲｅｅｒｈｏｔｍｉａｉｎｏｐｙＣｏａｎｒＤｉｔｉｕｉｎｓａｃｎＯｐｉｚｔｏｆＥｍｔｎｔｉｅｓｒｂｔｏＢａｅｎＩｔｇａｓｆＯｃａｈｉｐｉｎｄＬａ — ｒｉｇｓｄｏｎｅｒｌＣｏｔｏｅｎＳｐｎｇａｎｄＣａｒａｅ
ＺＨＡ０ｏｚｉＤａ —ｈ．ＨＵＡＮＧＪａｉｎ
（ｈｏｏｎｇｍｅｔＴａｊｉｅｉ，ａｊ００２ＣｉａｃＳｏｌｆＭａａｅｎ，ｉｉＵｎｒｔＴｉｉ３０７，ｈ）ｎｎｖｓｙｎｎｎ
Байду номын сангаас
ＡｂｔａｔＣｒｅｔｓｕｙｓｂｉｉｅｈｏｔｉｅｉｔｉｕｉｎｐｏｅｕｅｉｔｙｔｍｓｈｃａｓｒｃ：ｕｒｎｔｄｕｄｖｄｓｔｅｃｎａｎｒｄｓｒｂｔｒｃｄｒｎｏ２ｓｓｅ：ｔｅｏｅｎｏｓｉｐｎｙｔｍｎｈａｄｃｒｉｇｙｔｍ，ａｄｃｎｔｕｔｐｉｚｄｍｏｅｅｐｃｉｅｙｂｓｄｈｐｉｇｓｓｅａｄｔｅｌｎ — ａｒａｅｓｓｅｎｏｓｒｃｓｏｔｍｉｅｄｌｓｅｔｌａｅｒｖ
ｔｅｉｉａｆｃｏｓｏｎｒｎｐｒａｉｎ，ｔｅｒｓｅｔｅｏｔｚｄｄｓｒｕｉｎｍｏｅｃｕｄｎｔｂｈｔｌａｔｒｆｌｄｔａｓｏｔｔｎｉａｏｈｅｐｃｉｐｉｅｉｉｔｄｌｏｌｏｅｖｍｉｔｂｏ

基于静态模型的集装箱空箱调运优化设计

基于静态模型的集装箱空箱调运优化设计随着全球贸易的快速发展，集装箱运输已成为国际贸易中最为普遍的运输方式之一。

在集装箱调运过程中，空箱调运是一个重要环节，空箱调运计划的合理性、精准性和高效性直接关系到整个供应链的运作效率和服务品质。

本文将基于静态模型的思想，探讨如何优化集装箱空箱调运计划，提高空箱的利用率和调运效率。

一、集装箱空箱调运现状随着全球贸易的持续增长，集装箱运输需求快速增加，但同时也带来了空箱的返程问题。

在集装箱的调运过程中，空箱调运一直是一个难题。

当前，空箱调运各方面的成本和效益呈现出多方面的特征，市场需求不断变化，尤其是近年来全球环保意识的提高，对空箱的回收和再利用提出了更高要求。

目前，国内外对于空箱调运问题的解决方式较为单一，主要采取的是手动运作模式，其具有操作简单、易于掌控的优点。

但同时也缺乏自动化的智能调配安排，运作效率低、容易出现资源闲置、周转周期长等问题。

二、静态模型的基本思想静态模型是建立在一组固定数据条件下的模型，不随外部变化而发生变化或反应的模型。

在集装箱空箱调运领域，静态模型可以通过海运统计数据、客户需求、货物重量、尺寸、装箱方式等多种因素，对空箱调配进行分析、设计和优化。

在进行静态模型分析时，需要综合考虑各方面的成本和效益问题，制定出符合实际的空箱调运方案和调度安排，并且在实践中反复调整和完善。

（一）数据分析静态模型建立的首要条件是充分获取相关统计数据，并对数据进行分析、整合和筛选。

通过对数据的分析，可以了解客户需要的空箱数量、出运时间和目的地，同时还可以了解可能存在的空箱资源浪费问题。

因此，在收集和分析数据的过程中，要尽可能多的综合考虑各种因素，较为全面的了解空箱调运的现状和变化趋势，从而为优化调运方案提供可靠的基础数据。

（二）优化算法建立好合理的数据模型后，需要有合适的算法支持，如数学规划、模拟仿真和优化搜寻等算法。

当前，基于网络流、整数线性规划、动态规划等算法的调度方法已被广泛应用于物流领域，其中以算法的鲁棒性和算法求解效率较高的整数线性规划（ILP）为主。

基于“成本——服务”战略的集装箱空箱调运优化

表１系统内港口间单位空箱运输成本．／ＥＴＴＵＬ
级之间时，应评分值为３５２５和１。等级具体标相．，．．５
准由各专家根据经验确定，标权重可用很多种方法指如德尔菲法、次分析法等确定。层
余空箱港口发送到缺箱港口的空箱总和小于等于多余
空箱港口可提供的空箱数目：４）式（表示要满足运输能
力约束：５）示发送港口的时间加上发到港口之间式（表
两班船的时间间隔也许会很长，这种延误所带来的损
失通常是客户即货主无法承受的。因此，随着航运市
场竞争的激烈，旦船公司不能满足货主的需求，要一就
的运行时间等于到达港口的时间。
面临销售额的损失，至要面临公司信誉和托运人满甚意度的损失，对船公司未来的发展非常不利。这本文将上述４项指标分为优、中、４个等级，良、差对应分值分别为４３２和ｌ指标等级介于２个相邻等，，，
４仿真算例
为简化处理，现假设某系统有７个办理集装箱调
运业务的港口，中４个港口急需空箱，其３个港口有多余空箱，港口之间费用见表ｌ运输时间见表２空各，，箱供应节点发送空箱的情况见表３，港口的空箱需求情况见表４，在不考虑客户满意度的情况下经计算机仿真得到最优调度方案见表５。

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摘要随着世界经济的快速发展和国际贸易的不断增长，集装箱运输走上了国际贸易的舞台，成为其不可或缺的一部分，随之迅速成长壮大起来。

可是由于世界上各国家及地区经济发展的不平衡、文化的差异等导致全球货物流向失衡，使集装箱需求量和供给量在地理位置上出现了很大差异和不均衡，集装箱空箱调运量占据了每年全球集装箱总运量的五分之一，形成了集装箱空箱调运的需求。

优化集装箱空箱调运是一个亟待解决的重要问题。

在国际贸易，集装箱运输的地位至关重要。

本文着重论述了海运集装箱空箱调运的操作要领及管理方法，从产生要素开始系统分析和研究了当今世界海运集装箱空箱调运的发展及研究现状，发现了船公司在运营过程中的一些问题。

本文的本文的研究重点就是通过建立集装箱空箱调运成本最低的模型来分析集装箱运营的效率从而降低空集装箱运输的数量和租赁集装箱所产生的成本，并编写LINGO语句，运用LINGO 10.0进行计算。

为班轮公司提供了更好的集装箱管理方案，也为集装箱空运工作提供了相应的理论依据。

关键词：集装箱，空箱调运，成本AbstractWith the rapid development of the world economy and the continuous growth of international trade, container transportation has become an indispensable part of international trade and has grown rapidly. However, due to the imbalance of economic development and cultural differences in various countries and regions in the world, the global cargo flow imbalance is unbalanced, resulting in a large difference and imbalance in the geographical demand and supply of container containers. One-fifth of the world's total container traffic per year, which has created the need for container empty container transportation. Optimizing the empty container transportation is an important issue to be solved urgently. Container transportation plays an important role in international trade.This paper focuses on the operation essentials and management methods of empty container transportation of marine containers. From the factors of production, the system analyzes and studies the development and research status of the world's shipping container empty container transportation, and finds some problems in the operation process of the shipping company. The focus of this paper is to analyze theefficiency of container operations by establishing the model of the lowest containerempty container transportation cost, thereby reducing the number of empty container transportation and the cost of renting containers, and writing the LINGO statementand using LINGO 10 for calculation. It provided a better container management planfor the liner company and provided a corresponding theoretical basis for container air transportation.Key words：Container，Empty container transfer，Lease目录前言 (3)1 绪论 (4)1.1 选题的背景 (4)1.2选题的意义 (4)1.3集装箱空箱调运国内外研究现状 (5)1.3.1国外研究现状 (5)1.3.2 国内研究现状 (5)1.4研究内容 (6)2集装箱运输概述 (7)2.1集装箱及集装箱运输的定义 (7)2.2集装箱运输的优势 (8)2.3集装箱流转过程的描述 (8)2.4集装箱运输现状 (9)3 海运集装箱空箱调运系统分析 (10)3.1 海运集装箱空箱调运产生的原因 (10)3.1.1客观原因 (10)3.1.2主观原因 (11)3.2海运集装箱空箱调运 (11)3.2.1空箱调运的特点 (11)3.2.2空箱调运的方式 (12)3.2.3空箱调运目标及要素 (13)3.3空箱调运所要解决的核心问题 (14)4海运集装箱空箱调运成本分析 (15)4.1空箱调运成本的构成 (15)4.2影响空箱调运成本的因素 (17)4.3 集装箱租赁业务 (17)4.3.1 集装箱租赁在集装箱运输中的作用 (17)4.3.2 集装箱租赁的方式 (18)4.4空箱调运成本控制方法 (18)5基于网络单纯形法的海运集装箱空箱调运研究 (21)5.1基本模型 (21)5.1.1 模型的构建 (21)5.1.2模型满足的假设 (23)5.1.3 网络单纯形法算法步骤 (23)5.2案例分析 (24)5.3其他降低调运成本的策略 (27)结论 (28)致谢.................................................. 错误!未定义书签。

参考文献 (28)前言海运公司往往在实际运营过程中，存在海运集装箱的空箱调运存在弊端及优化不合理的问题，给其了带来极大的经济损失。

对集装箱空箱调运过程存在的问题，进行深入的分析和专业的研究，得出优化方案后，就可以极大程度上的优化其调运活动的灵活性，从而减少了多余的可以不存在的空箱运输活动，从根本上减少了空箱运输量。

优化必要的空箱运输活动，使空箱调运的各个环节得到最合理的安排，同时使各个环节之间紧密结合，规避了重复运输带来的损失。

大力提高集装箱周转速度，减少班轮公司集装箱的总储备量，同时减少流动资金的占用，降低总的集装箱调运成本，提高班轮公司的经济效益。

目前，在航运业中，各大班轮公司都在采取多种措施来解决空集装箱运输的问题，达到提高空集装箱的利用率，使空箱调运量降到最低的目的。

从而，降低空箱调运的成本，缩短调运的时间。

然而,在实际的调运过程中，系统优化不足和方法过于简单的问题一直困扰着我们，空箱调运问题有很大的发展潜力。

多年以来，学术界对海运集装箱空箱调运优化的分析和研究相对较少，大部分的研究都是集中在公路及铁路等方面。

对于公路、铁路集装箱空箱调运的问题，国内外学者都有过研究，他们采用的方法有运输规划、网络流模型法等，但以上的这些研究方法都存在突出的局限性。

研究海运集装箱空箱调运可以将公路、铁路集装箱空箱调运的研究成果作为前车之鉴，秉持着取其精华，去其糟粕的精神，进行研究。

国内外学者在长期的研究实践中，都取得了非常具有参考价值的研究成果。

如今加快海运集装箱空箱调运问题优化模型及系统的开发，推进海运集装箱空运调运改革对于航运企业的经营与发展已迫在眉睫，这也早已成为航运界及学术界想要早日重点攻克的课题、难题。

本文从集装箱海运过程中空箱调运产生的原因、空箱调运的特点、调运的方式、调运目标及要素进行分析，以及社会各界对现存现象的研究成果开始介绍。

从如何能使空箱调运更加科学合理和如何降低集装箱空箱调运量两个角度出发，进行空箱调运成本分析，从社会各界的研究成果和同类型问题比较中，得出集装箱海运空箱调运改革的良药和方针。

最终通过各种数据在全面分析了海运集装箱空箱调运问题所处根本原因的基础上，成功建立海运集装箱空箱调运系统优化模型。

与以前其他的线性规划相比建立了集装箱空箱运输成本最低的模型，当这一优化模型被运用到实际中，将极大地减少航运业的成本从而推动航运业大发展，为提高航运业的经济效益作出不可磨灭的贡献。

1 绪论1.1选题的背景多年以来，全球海运集装箱的发展一直保持着稳健增长的趋势，不过，在不断向前发展的过程中，进口和出口集装箱数量的严重不平衡问题逐渐呈现出来。

全球各个国家及地区之间存在着严重的贸易不平衡，导致每天都有大量的空集装箱，由箱源充裕的国家及地区通过海运运往箱源匾乏的国家及地区，产生了集装箱空箱调运的问题，给经济的发展带来了极其不利的影响。

北欧主要港口的数据显示，其总集装箱吞吐量的15%是空集装箱。

欧洲鹿特丹、汉堡等先进集装箱港口也都备受空箱调运问题的困扰，空箱量占总箱量的13%-14%，主要港口安特卫普、马赛空箱比例甚至已经达到20%[1]。

空箱调运现象非常严重，对经济造成了一定的影响。

在美国的海运集装箱中，空箱量高达五分之一。

在亚洲，通过日本港都集装箱有16%为空箱，而中国港口存在的空箱调运情况也非常严重。

分析以上数据，可得出全世界主要港口空箱的平均比例大约都在15%以上。

伴随着集装箱运输在世界范围内的迅速发展，空箱调运数量肯定还会进一步增长。

根据德路里(Drewry) 国际航运研究及咨询机构估计，由于空箱调运线路的不合理、优化系统的不完善导致每年全球航运业都要直接和间接损失高达105亿美元，其中各港口岸上运作方面的损失也高达35亿美元[2]。

同步网Synchro Net 是研究集装箱空箱调运问题的权威机构，他预计仅仅在海运这一段过程中，全球航运业就已经浪费了50亿美元在运输那些空箱。