沿海干散货船舶运输的不确定性分析方法研究及应用

摘要

船舶投资决策是航运企业经营决策中具有战略意义的重大决策。由于航运是在多变的自然环境和变幻莫测的国际社会关系中进行的，航运船舶及其所载货物经常受海上风险、政治风波、经济波动、战争和其它因素的影响。所以在进行船舶投资决策之前，不仅要考虑航运企业本身的经济效益，还要考虑整个运输系统的综合经济效益及行业外的社会效益。 船队在营运与发展过程中，随着时间的推移，必然会有些旧船由于船舶技术状态或营运条件的改变而逐步被淘汰、报废、退出服役，也必然会有新的船舶、新的船型被补充进船队，保持船队运输生产的稳定发展，这是船队发展规划所要解决的问题，其核心是研究船队的规模和船队的构成问题。 本论文查阅分析了现有文献的研究工作，发现目前的工作在做船舶投资及船队规划的时候并没有考虑营运参数的不确定性因素，同时也没有考虑随着时间的推移船舶技术状态及营运条件的改变对船队规划带来的动态影响。因此，本文主要由营运参数的不确定性分析、不确定性的动态船队规划及实例应用三大部分组成来解决上述问题。 营运参数的不确定性分析篇重点研究了矿石运输市场和煤炭运输市场形势和特点；对影响船舶经济指标较大的营运参数：船价、运价、油价及航次数进行了系统的分析。通过对收集到的大量船价、运价和油价数据进行统计、分析和概率模型拟合，提出了改进的模拟退火算法在概率分布参数中的应用，并在～定的可信度下进行了检验，得到了船价、运价和油价的概率分布。并以此为基础，根据Liu B的模糊随机期望值理论，建立基于随机模拟、模糊模拟的船舶经济指标期望值计算模型。 不确定性的动态船队规划篇主要由四、五两章组成。第四章论述了船队规划的一个重要组成部分——不确定性的航线配船。本文根据航线配船的特点建立了航线配船的数学模型，提出了改进的连续粒子群算法求解基于随机、模糊模拟的机会约束不确定航线配船问题。第五章在研究了传统的船队规划存在的只能解决小规模的动态船队规划问题或者出现的由于对船艘数进行圆整而产生误差等问题，本文采用智能化的离散粒子群算法求解大规模的不确定性的动态船队规划问题。 应用篇以某航运集团沿海矿石运输和煤炭运输为例，利用第二章到第五章中的内容来研究该公司未来几年的发展规划问题，通过模型的求解得出其运输船队的扩张策略。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题的背景与意义

1.2研究的现状及存在的问题

1.3论文研究的内容与方法

1.3.1研究的主要内容

1.3.2研究的方法

第2章沿海干散货市场及不确定性营运参数分析

2.1沿海航运市场分析

2.1.1煤炭运输市场形势及特点

2.1.2沿海铁矿石运输市场形势及特点

2.2影响船价的因素分析

2.2.1世界经济发展速度

2.2.2国家政策

2.2.3航运市场

2.2.4船用成本受多种因素影响

2.2.5船价指数同手持订单量的关系

2.2.6成交量

2.2.7散货船的需求量

2.2.8人民币汇率对买船的影响

2.2.9人为因素

2.3影响沿海干散货运价的因素

2.3.1国内宏观经济

2.3.2国际干散货市场

2.3.3供求关系

2.3.4内贸煤运价定价落后沿海市场运价

2.3.5油价

2.3.6其他人工成本波动

2.4影响燃油价的主要因素

2.4.1供求关系

2.4.2原油价格走势

2.4.3产油国特别是OPEC各成员国的生产政策

2.4.4国际与国内经济

2.4.5地域政治

2.4.6投机力量

2.4.7相关市场

2.5航次数

2.5.1年营运时间

2.5.2航行时间

2.5.3生产性停泊时间

2.5.4非生产性停泊时间

2.6本章小结

第3章基于不确定性的船舶经济指标计算

3.1统计理论的概率分布模型研究

3.1.1对收集数据进行优化整理

3.1.2特征统计量的计算

3.1.3直方图的绘制

3.1.4拟合优度检验

3.2模拟退火算法在概率分布参数估计中的应用

3.2.1极大似然法的数学模型及求解方法

3.2.2模拟退火优化算法原理及改进

3.2.3模拟退火算法在参数估计中的应用算例

3.3基于概率统计的船舶营运参数的模拟

3.3.1船价数据

3.3.2燃油价格数据

3.3.3拟合优度检验

3.4其他营运参数的选取及成本构成

3.4.1运价

3.4.2航次数

3.4.3维修费

3.4.4保险费

3.4.5船舶残值

3.4.6营运率系数

3.4.7成本构成

3.5基于模糊随机模拟的单船经济指标计算

3.5.1随机数的产生

3.5.2随机模拟

3.5.3模糊模拟

3.5.4基于随机模拟、模糊模拟的期望值计算方法

3.5.5实例—计算船舶经济指标期望值

3.6本章小结

第4章不确定性动态船队规划中航线配船的研究

4.1船队规划概述

4.1.1船队规划原则及影响因素

4.1.2船队规划的重点

4.1.3典型的船队规划过程和模型

4.1.4航线配船

4.2航线配船的数学模型

4.2.1目标函数

4.2.2约束条件

4.2.3模型的解释

4.3带有模糊和随机参数的机会约束规划模型

4.4模糊随机模拟

4.4.1处理模糊随机目标函数

4.4.2检验模糊模拟的约束条件

4.5粒子群优化算法基本原理及其改进

4.5.1粒子群优化算法的模型

4.5.2粒子群算法的改进

4.5.3基于改进粒子群优化算法的随机和模糊混合机会约束规划的计算流程

4.6航线配船实例

4.6.1数学模型

4.6.2参数选取

4.6.3计算结果

4.7本章小结

第5章不确定性动态船队规划的规划方法研究

5.1不确定性船队规划的数学模型研究

5.1.1数学模型

5.1.2模型的解释

5.2模糊随机机会约束的清晰等价类

5.2.1模型的清晰化

5.2.2三角模糊数情况下的清晰等价类

5.2.3船队规划的确定性数学模型

5.3检验转化为清晰等价类的可行性

5.4动态规划方法在船队规划中的应用

5.4.1动态规划方法介绍

5.4.2基于动态规划和线性规划混合模型的不确定船队规划研究

5.4.3算例

5.4.4小节

5.5离散粒子群算法在船队规划中的应用

5.5.1基本离散粒子群方法介绍

5.5.2 DPSO方法的改进

5.5.3离散粒子群算法的计算流程

5.5.4算例

5.6本章小结

第6章不确定性的沿海干散货运输应用实例

6.1参数的确定

6.1.1规划期

6.1.2现有船型数量及状况

6.1.3航线及运量

6.1.4港口及航道条件

6.1.5代表船型

6.2采用DPSO和LP混合算法进行船队优化计算

6.3基于模糊随机模拟的粒子群优化算法进行航线配船

6.3.1矿石运输的最优配船方案

6.3.2煤炭运输的最优配船方案

6.4敏感性分析

6.5本章小结

第7章结论与展望

7.1结论

7.1.1论文研究工作的成果

7.1.2论文研究工作的创新点

7.2展望

参考文献

致谢

攻读博士学位期间公开发表的学术论文及参加的科研课题