（交通运输规划与管理专业论文）系统动力学在集装箱运力供需波动中的研究.pdf

系统动力学在集装箱运力供需波动中的研究 摘要 集装箱运输方式进入到八十年代末以来，就已经步入了成熟期了。整个集 装箱运输的市场也从局部小范围的竞争扩大到全球范围内的多式联运形式的 竞争。成熟的市场加上激烈的竞争使得集装箱运力市场是一个非常有研究意义 的课题。而集装箱航运领域的动态性、复杂性、反馈性、长期性、周期性等系 统特性，又较好的符合运用系统动力学研究的条件。 系统动力学是系统科学和管理科学的分支，是一门认识和解决系统问题交 叉、综合性的学科也是一门沟通自然科学和社会科学等学科领域的横向学科。 系统动力学基于系统论，汲取控制论与信息论的精髓，脱颖而出。系统动力学 特别适合于分析解决社会、经济、生态和生物等一类非线性复杂大系统的问题。 应用系统动力学来解决交通运输方面的问题也是系统动力学发展应用的一个 方向。 本文从第一章从集装箱运力波动入手，简要介绍了集装箱运输方式的产生 发展过程，分析波动产生的原因、运力波动的特点以及带来的危害。 第二章简要地介绍了系统动力学的一些基础知识，分析了系统动力学在集 装箱运力波动研究中的适用性，并介绍了本文所采用的系统动力学的实现方法 一一系统动力学专用软件v e n s i mp l e ，以及利用该软件进行建模的基本流程。 第三章是本文的重点部分，在本章中首先分析集装箱运输系统中存在的矛 盾与问题。明确研究的目的、要求和所要解决的问题，分析系统和环境的关系， 进行群体定性分析和系统边界确定，画出相关影响变量的因果关系图，初步整 理出各个影响因素与运力之间的关系，分析主要矛盾与变量，确定内生变量、 外生变量、输入量和政策变量。再次，通过对系统的结构分析和因果关系分析， 构建流图和基本入树模型，确定流位流率系，建立系统动力学模型，并进行模 型的检验与评估。在此模型的基础上，用实际测得的数据与信息在计算机上作 ：仿真模拟，从而得到有价值的趋势性结果，以此作为运力发展预测与决策的依 。据，并进行综合结果分析。 o 在此基础上，分析由于造船时间导致交付延迟、竞争行为以及需求变化所 产生的波动的影响的大小，通过仿真得出数据分析。 最后通过前文研究得出的结果，对于我国集装箱班轮公司的运营提出一些 政策性的建议，希望能够对于企业应对市场的波动产生抑制作用。 关键字：集装箱，运力，波动，系统动力学 墨竺垫生兰垄叁茎笪堡垄堡量鎏垫主些堡壅 a b s t r a c t c o n t a i n e rt r a n s p o r t a t i o nh a se n t e r e di t sm a t u r a t i o ns t a g es i n c et h e 19 8 0 s c o n s e q u e n t l y ，t h ec o n t a i n e rt r a n s p o r t a t i o nm a r k e th a sd e v e l o p e d i n t ot h es t a g eo ft h eg l o b a lc o m p e t i t i o no fm u l t i m o d e lt r a n s p o r t a t i o nf r o m t h es t a g eo fo r i g i n a l l ys m a l la n dl o c a lm a r k e t s t h em a t u r a t i o no ft h em a r k e t p l u sf i e r c ec o m p e t i t i o nm a d et h em a r k e to fc o n t a i n e rt r a n s p o r t a t i o nav e r y m e a n i n g f u lt o p i co fr e s e a r c h a l s o ，t h ed y n a m i c n e s s ，c o m p l e x i t y ，f e e d b a c k ， p e r i o d i c i t yo ft h ec o n t a i n e rt r a n s p o r t a t i o nf i e l di s i nl i n ew i t ht h es u b j e c to f s y s t e md y n a m i c s s y s t e md y n a m i c s i so n eb r a n c ho ft h es c i e n c eo fs y s t e ma n d m a n a g e m e n t i ti s ac r o s s - d i s c i p l i n a r ya n dc o m p r e h e n s i v es c i e n c et o u n d e r s t a n da n ds o l v ep r o b l e m si ns y s t e md y n a m i c sa n das c i e n c et ob r i d g e n a t u r a is c i e n c ea n ds o c i a ls c i e n c e i ti sb a s e do ns y s t e mt h e o r ya n d i n t e g r a t e st h ee s s e n c eo fc o n t r o l l i n gt h e o r ya n di n f o r m a t i o nt h e o r y s y s t e m d y n a m i c si se s p e c i a l l ya p p l i c a b l ef o ra n a l y z i n gt h en o n l i n e a ra n dc o m p l e x p r o b l e m si nt h es o c i a l ，e c o n o m i c ，e c o l o g i c a la n db i o l o g i c a lf i e l d s t oa p p l y t h es y s t e md y n a m i c st os o l v i n gt h ep r o b l e m si nt h ef i e l do fc o m m u n i c a t i o n s a n dt r a n s d o n a t i o ni so n eo fi t sd i r e c t i o n so fd e v e l o p m e n t t h ef i r s tc h a p t e r 。s t a r t i n gf r o mt h ef l u c t u a t i o no ft h ec o n t a i n e r t r a n s p o r t a t i o nn e e d ，b r i e f l yi n t r o d u c e s t h ed e v e l o p m e n t o ft h ec o n t a i n e r t r a n s p o r t a t i o na n a l y z e st h ec a u s el y i n gb e h i n dt h e f l u c t u a t i o na n dt h eh a r m t h ef l u c t u a t i o nm a yp r o d u c e t h es e c o n dc h a p t e rb r i e f l yi n t r o d u c e ss o m eb a s i ck n o w l e d g eo ft h e s y s t e md y n a m i c s ，a n a l y z e st h ea p p l i c a b i l i t yo ft h es y s t e md y n a m i c si nt h e s t u d yo ft h ef l u c t u a t i o n ，i n t r o d u c e st h em e t h o df o rr e a l i z i n gt h es y s t e m t d y n a m i c s v e n s i mp l e 。as p e c i a ls o f t w a r eu s e di ns y s t e md y n a m i c s ，a n d t h ep r i m a r yp r o c e s ss e tu pw i t ht h es o f t w a r e t h et h i r dc h a p t e rj st h em a i np a r to ft h i st h e s i s t h i sc h a p t e rf i r s t a n a l y z e st h ed i l e m m a sa n dp r o b l e m s i nc o n t a i n e rt r a n s p o r t a t i o n ，w h i c h i n v o l v e st h ef o l l o w i n gs t e p s ：e x p l a i nt h ep u r p o s e ，r e q u i r e m e n ta n dt h e 系统动力学在集装箱运力供需波动中的研究 p r o b l e m st ob es e t t l e di nt h es t u d y 。a n a l y z et h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h e s y s t e ma n dt h es i t u a t i o n ，m a k eg r o u pq u a l i t ya n a l y s i s ，p i n d o w nt h es y s t e m b o r d e r l i n e ，d r a wt h ef i n g e ro fc a u s ea n de f f e c tt h a ti n f l u e n c e st h ec o r r e l a t i v e v a r i a b l e s ，s o r to u tl a r g e l yt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nv a r i o u sf a c t o r sa n d t r a n s p o n a t i o nc a p a c i t y ，a n a l y z et h em a i nr e a s o n sa n dv a r i a b l e s ，d e t e r m i n e t h ei n t e r n a l i z e da n de x t e r n a l i z e dv a r i a b l e sa n dp o l i c yv a r i a b l e s t h e n ，t h e a u t h o rc o n s t r u c t st h ep r o c e s sc h a r ta n db a s i cm o d e l ，d e t e r m i n e st h el e v e l s a n dr a t e s ，e s t a b l i s has y s t e md y n a m i c sm o d e la n dc h e c ka n de v a l u a t ei tb y s y s t e m a t i c a l l ya n a l y z i n gt h es t r u c t u r ea n dr e l a t i o n s h i pb e t w e e nc a u s ea n d e f f e c t o nt h eb a s i so ft h a t 。t h ev a l u a b l et e n d e n c yc o n c l u s i o n sc a nb em a d e b yu s i n gt h ed a t aa n di n f o r m a t i o no b t a i n e df r o mf i e l dm e a s u r e m e n tt om a k e s i m u l a t i o no nt h ec o m p u t e r ，w h i c hc a nb eu s e da st h er e f e r e n c e sf o r p r e d i c t i o na n dd e c i s i o no ft h ed e v e l o p m e n to ft h et r a n s d o n a t i o nc a p a c i t y o nt h eb a s i so ft h a t ，t h ea u t h o ra n a l y z e st h ei n f l u e n c eo fo v e r d u e d e l i v e r yo ft h es h i p sa n dt h ed a t ac o l l e c t e db ys i m u l a t i o n t h el a s tc h a p t e rg i v e ss o m es u g g e s t i o n sc o n c e r n i n gt h ec o n t a i n e r s h i p p i n gc o m p a n i e sm a k i n gt h e i rp o l i c i e s ，h o p i n gt h e yc a nw o r kt oh e l p t h o s ec o m p a n i e sp r e v e n tt h ef l u c t u a t i o no ft h em a r k e t k e y w o r d s ：c o n t a i n e r ，f l e e tc a p a c i t y ，f l u c t u a t i o n ，s y s t e md y n a m i c s w r i t t e nb y ：x i o n gj i a n ( p l a n n i n ga n dm a n a g e m e n to fc & t 1 d i r e c t e db ya s s o c i a t ep r d l i uh q g 论文独创性声明 本论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。论文中除了特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或其 他机构已经发表或撰写过的研究成果。其他同志对本研究的启发和 所做的贡献均已在论文中作了明确的声明并表示了谢意。 作者签名：铤望日期：掣! ! ! ： 论文使用授权声明 本人同意上海海事大学有关保留、使用学位论文的规定，即： 学校有权保留送交论文复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以 上网公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或者其它复 制手段保存论文。保密的论文在解密后遵守此规定。 储槐旦导师潞哗l 臁坐 系统动力学在集装箱运力供需波动中的研究 1 问题的提出 引言 随着国际贸易的不断发展，世界之间国家的往来日益频繁，航运业也成 为联系国际间贸易的主要手段。经济传统的杂货班轮运输已逐渐的退出竞争 的舞台，取而代之的是更加经济快捷的集装箱班轮运输，集装箱班轮运输从 诞生到现在经历了大约半个世纪的时间，自从它一出现，它的装卸方便、转 运便捷、货运质量高等优点就被广泛认识，而后集装箱运输的发展如火如荼， 从当初的小型的改装船到如今的大型化集装箱专用船，其发展速度惊人，而 随着人类社会的不断进步，国际贸易问的货物也越来越易于集装箱化，可以 说集装箱运输是未来航运发展的方向。集装箱货物运输量也成为体现地区经 济能力的重要指标。集装箱运输的高速蓬勃发展，适应了当今社会对运输的 安全、高效、迅速、经济的要求，短短几十年间从第一代到第六代，再到超 大型集装箱船的不断建造也带来了运力供求波动的问题。 集装箱海运市场的变化取决于供求两个方面，即世界集装箱船队规模和 集装箱海运量，虽然集装箱海运量一直保持较高的发展速度，但并不意味着 有一个良好的航运市场。本文所研究的波动，就是运力供给与需求满足之间 的不平衡状态。按照经济学的基本原理，影响供给的是需求，运力的需求取 决于运量的多少，运量需求越大则运力供给越高，而运量又取决于国际贸易 的发展，这似乎不在我们控制的范围之内：供给通过与价格之间存在这一条 负斜率的曲线关系决定，即价格越高供给越大，而相反供给越少则价格越高。 在市场中存在一个平衡点即供给与需求相等时的点，在一个稳定的市场里供 ：给与需求经过一段时间的振荡最终会达到这个平衡点。但在集装箱运输这个 不断发展的市场中，要想保持稳定的平衡是不太现实的。作为供给的集装箱 。运力为了满足不断发展的贸易量保持略微的过剩也是合理的，这些过剩的运 力很快就会被新增长得货运量所消化，但是当今世界的集装箱运力供需却长 期处于动荡之中，很遗憾的是，运力的增长并没有和运量需求的波动保持一 致，这就使得，在运力需求大的时候却不能满足增长的需要，而当运力需求 小的时候，过量的运力供给又造成了大量的运力浪费，这不仅会带来大量资 系统动力学在集装箱运力供需波动中的研究 源的浪费而且也会通过供求关系影响到集装箱航运市场稳定发展，使得集装 箱航运市场处于长期的振荡之中，这对于一个正处于高速发展中的市场是极 为不利的。另外，由于运力供不应求所造成的货物压港，所带来的经济、贸 易上的损失和因此产生的相关的法律问题，都是促使我们对这个现象进行研 究的动力。 国际集装箱航运市场作为国际贸易市场的派生市场，在世界经济、贸易 领域起着非同寻常的重要作用，而运力的供给又直接影响着航运市场的供求 关系。此外，集装箱航运市场是一个高投入、高风险、存在进入退出障碍的 市场。运力与实际运量的不平衡会导致巨大的损失，为了规避风险，保持航 运市场的稳定发展，进行运力平衡的分析和研究是很有必要的。 随着航运业的发展，我国要想成为一个真正意义上的航运大国，更应该 密切关注运力的需求。 2 研究内容与研究思路 目前讨论航运市场的文章，多以定性分析为主，论述市场规律性的文章 不太多，对于运力波动的定量分析及研究更是少见，所以研究国际集装箱运 力波动问题，对研究纷繁复杂的国际航运市场具有一定的现实意义和学术价 值。 为了更好的对国际集装箱航运市场进行模拟分析，本文将从影响集装箱 航运的因素入手，研究的主要内容有：第一部分回顾集装箱运输的产生发展 历程，分析集装箱运力波动的发展演变过程。第二部对系统动力学在集装箱 航运业的适用性进行分析，第三部分具体分析影响集装箱运力的各个因素， 从定性、定量相结合的角度出发，通过建立系统动力学模型，对集装箱运力 的供求进行模拟仿真。第四部分通过仿真结果对我国集装箱班轮企业如何应 对运力波动危害，规避风险提出一些建议。第五部分对本文进行总结，展望 未来的研究方向。 。本文的核心部分就是，运用系统动力学软件建立一个关于集装箱运力的 供求模型，通过计算机运行模拟，最终得出一个趋势性的分析结果，为集装 箱运输行业分析做出一个导向。 结合v c n s i m 软件的使用特性，本文在运用v c n s i m 进行系统动力学分析 时的步骤用框图的形势可以表示为： 2 系统动力学在集装箱运力供需波动中的研究 进行系统分析、设立流 位流率系、建立结构模 型和方程、确定参数 现在不仅是集装箱船队，还有油轮、散货船队也都有类似的现象发生， 通过对集装箱运输这个最具典型性、最活跃的市场进行分析，也希望能为其 他运输方式的相同问题的解决提供一些借鉴。 系统动力学在集装箱运力供需波动中的研究 第一章集装箱运力供需波动分析 1 1 集装箱运力的发展过程 二十世纪是集装箱海上运输发展从无到有、从小到大的蓬勃发展时期，虽 然只有短短的五十年的时间，但它发展规模之壮大，发展速度之迅猛让人不得 不惊叹。先后也有许多的学者对于集装箱运输的发展进行过研究，笔者在总结 前人研究的基础上，从各种有关统计数据出发，将这一时期划分为五个阶段。 1 第一阶段( 1 9 6 5 年以前) 第一阶段是集装箱化的摇篮期，是一些先驱者在小规模的范围内尝试着用 铁路车皮来进行运输，其范围也只限于美国和澳大利亚国内沿海航线。由于当 时的集装箱运输还处于摸索阶段，当然也没有任何的关于集装箱的国际化标 准，所从事运营的船舶都是由其他用途船改造而成，船型也很小( 只有8 0 0 t e u 左右) ，几乎所有的船上都装备了集装箱专用调车，所使用的集装箱由1 7 英尺、 2 4 英尺、3 5 英尺。由于集装箱化运输起源于美国，且最早开辟集装箱航线的 挂靠港口也是纽约港，所以集装箱码头的中心一直是纽约港。 2 第二阶段( 1 9 6 6 年一1 9 7 0 年) 1 9 6 6 年4 月海陆公司开设跨大西洋航线，开始了集装箱运输的国际化阶 段，集装箱化开始进入成长期，继海陆公司稍后，美国的马托松轮船公司又于 1 9 6 7 年9 月用全集装箱船夏威夷殖民者好开启了日本一北美太平洋沿岸航线， 从此揭开了在太平洋航线上进行集装箱运输的序幕。 1 9 6 8 年以后，日本和欧洲各国的船东相继在日本、欧洲、美国、澳大利 亚等4 个地区的主要航线上开展集装箱运输，至1 9 7 1 年末，已在1 3 条主要航 线上大体实现了集装箱化。这一阶段有关集装箱的国际化标准也已经制定出 来，2 0 英尺箱、4 0 英尺箱逐渐成为主力。在此阶段专用的集装箱船( 1 5 0 0 t e u ) 也投入了使用，还出现了许多滚装船和载运驳船的拉希船、西比船 等船型。 在1 9 7 0 年，世界集装箱船队总运力达到约2 0 万t e u ，集装箱总数约5 0 万t e u ，由于当时美国经济在世界的统治地位，此阶段世界的集装箱航运中 心还是美国的纽约。 3 第三阶段( 1 9 7 1 年一1 9 8 3 年) 4 系统动力学在集装箱运力供需波动中的研究 这一阶段是集装箱运输发展的高速时期，1 9 7 1 年开始的远东欧洲间的集 装箱运输，加上欧洲美国西岸航线，标志了集装箱化运输已经进入了跨越大 洋的国际运输时代。除了发达国家外，集装箱运输已经扩展到了东南亚和中东 以及世界其他地区。 在此阶段集装箱船趋向大型化，宽度达到巴拿马型最大限度的超过 2 0 0 0 t e u 的船舶已经投入运营。与大型化发展的同时，高速化也取得了进展， 海陆公司的s l 一7 型集装箱船，船速超过了3 0 节，还出现了燃气轮机船。( 但 这一趋势由于1 9 7 3 年开始的石油危机又而中止，船速减到2 2 节以下，高速化 暂时遭到了挫折) 吊装集装箱船完全成了主角，拉希船、西比船趋向消亡，滚 装船的用途则受到限制。 在本阶段虽然运力运量都得到了较大发展，但也经历了石油危机的严峻考 验，总的来说还是保持了稳步增长的趋势。在末期的1 9 8 3 年，世界港口集装 箱吞吐量达到了4 6 0 0 万t e u ，世界集装箱船队总运力约2 0 0 万t e u ，集装箱 总数达到约4 0 0 万t e u 。而在港口吞吐量方面，欧洲的鹿特丹也终于在最后 几年一举超过了纽约，连续三年成为世界第一。 4 第四阶段( 1 9 8 4 年一1 9 9 5 年) 1 9 8 4 年，美国班轮公司( u s l ) 利用当时世界最大的巴拿马型船开辟东行的 环球航线，集装箱化进入了第四个阶段。这是集装箱化波及到中国、中南美的 阶段。随之，填补环球航线和东西干线集装箱运输的南北集装箱运输开始充实。 集装箱也在大型化，出现了长4 5 英尺的i s o 标准外的尺寸。集装箱船进一步 大型化，1 9 8 8 年出现了超过巴拿马型船的超巴拿马型船( 4 3 4 0t e u ) 。 8 0 年代末，集装箱运输进入了成熟期。这一阶段的发展特征是：集装箱 运输正式进入了国际多式联运时代。另外，从本阶段开始，世界集装箱运输的 中心逐渐向亚洲转移，东亚的香港、新加坡、高雄等迅速崛起，与欧洲的鹿特 丹一起每年名列前茅，9 3 9 5 年间连续三年时间全球集装箱吞吐量排名前三的 ：港口都被亚洲港口所占据，而纽约港的吞吐量迅速下降。 在第四阶段末期的1 9 9 5 年，世界港口集装箱吞吐量达到1 2 8 亿t e u ，世 界集装箱船队总运力约4 4 0 万t e u ，集装箱总数约1 0 0 0 万t e u 。 5 第五阶段( 1 9 9 6 年以后) 这是全球集装箱化的时期，为了对付第四阶段各船公司间的激烈竞争和船 型大型化所需的巨额投资，1 9 9 6 年商船三井、渣华、美国总统轮船和东方海 外结成了最初的全球联盟，揭开了集装箱化第五阶段的序幕。另外，非洲的集 装箱化也在普及，随着集装箱运输趋于成熟，市场内的竞争越来越激烈，这是 系统动力学在集装箱运力供需波动中的研究 由于世界集装箱船队高速度扩张，使集装箱运输市场供大于求的必然结果。 在第五阶段集装箱船大型化进一步加快，超巴拿马型船( 4 4 0 0 t e u 以上) 和超级超巴拿马型船( 6 0 0 0 t e u 以上) 甚至8 0 0 0 t e u 以上的船型已经投入运 营，高速化的倾向有逐渐复活。由此，取代第四阶段开始的由巴拿马型船营运 的环球航线服务，利用更大型的超巴拿马型船开设美国亚洲欧洲三大贸易区 间的钟摆运输的趋势加强。 2 0 0 4 年世界集装箱船全部运力约为8 9 0 万t e u ，世界港口集装箱吞吐量 超过了3 1 1 9 4 百万t e u 。 集装箱船的船型也随着时代的发展而不断增大，每一阶段都有其具有代表 性的船型，如表所示： 表1 - 1 各时代集装箱代表船型 第一代第二代第三代第四代第五代第六代第七代 船长( 米)1 9 02 1 02 1 0 2 9 02 7 0 3 0 02 如3 2 03 0 5 3 1 0：3 5 5 3 6 0 航速( 节)1 62 32 32 4 2 4 82 52 52 5 2 船宽( 米)2 72 73 23 7 4 13 9 4 7 23 8 4 03 8 4 0 吃水( 米)91 01 1 51 3 1 41 3 1 41 3 5 1 41 5 载箱量1 0 0 02 0 0 03 0 0 0 4 0 0 0 4 9 0 0 6 0 0 0 8 0 0 0 ( t e u ) 年代1 9 6 0 s1 9 7 0 s1 9 8 0 s1 9 0 4 s1 9 9 2 s1 9 9 62 0 0 0 船型 改装船全集装箱巴拿马型超巴拿马超巴拿马超大型超大型 船 型型船船 资料来源：海运情报2 0 0 4 6 1 2 集装箱运力波动实证分析 集装箱运输本身的快速、高效、便捷的特性也适应于当今社会贸易发展的 需要，集装箱运输的高速发展也引人瞩目，但自从集装箱运输市场进入成熟期 以来，市场内的竞争越来越激烈，运力的供求波动虽然是时有发生，但它的真 正爆发确是在9 0 年代，集装箱海运市场的变化取决于供求两个方面，即世界 集装箱船队规模和集装箱海运量，我们先从集装箱的运力供给分析。 集装箱的运输的发展进入到成熟期后，在迈向全球化的进程中，发展更是 迅猛。全集装箱化趋势明显，全集装箱船以平均每年以超过1 0 的增长率飞速 6 系统动力学在集装箱运力供需波动中的研究 增长，全集装箱船队所占的比例也越来越大。从1 9 9 5 年的5 6 6 的集装箱化 率到2 0 0 0 年的6 7 6 ，等到2 0 0 4 年时，全集装箱箱位占全部载箱位的比率已 达到8 6 7 。每隔五年就有1 0 的增长，发展势头可谓迅猛之极。 资料来源：s h i p p i n gs t a t i s t i c sa n dm a r k e tr e v i e w 2 0 0 4i s l 图1 - 1 集装箱运力增长示意图 整个集装箱船运力的发展呈指数增长趋势。如图1 2 所示： 图1 2 集装箱船运力呈指数增长 我们运用统计学软件可以将运力增长趋势用年序值表示为： y ：3e + 0 6e o 0 7 6 4 。 ( 卜1 ) y 一一表示集装箱载箱量 7 系统动力学在集装箱运力供需波动中的研究 x 一一年序值，如2 0 0 2 ，2 0 0 3 ( 该式样本决定系数r 2 - o 9 9 6 8 ，符合统计学要求) 随着世界经济的发展和变化，各国都普遍进行政策大调整，对经济体制、 增长方式、产业和产品结构、贸易布局和投资方向等方面进行重新审视和调整， 以适应经济全球化、信息化、市场化和贸易投资自由化的趋势。科学技术已经 完全成为带动社会生产力发展的第一要素，现代的生产方式也已经从数量型向 质量型增长方式转变，从低附加值产品向高附加值产品转变，从劳动密集型产 业逐渐向知识和高技术密集型产业转变。因此，世界贸易百年来一个最引人瞩 目的变化就是贸易结构发生了根本性的变化，在世界贸易领域中，初级产品比 重逐年下降，工业制成品的比重不断增加，信息技术产品贸易剧增，而这些凝 聚了高科技含量的高附加值产品都是运费负担能力较强的类型，也是集装箱运 输的最适箱货源。它的发展无疑对与集装箱运量的增长起到了巨大的推动作 用。 资料来源：c o n t a i n e r i z a t i o ni n t e r n a t i o n a ly e a r b o o k1 9 9 0 2 0 0 4 图1 3 集装箱运量增长示意图 运量的增长如图所示，也呈指数增长趋势，我们同样将它表示为 y=3e+07eo o ( 卜1 ) y 一一表示集装箱运量 x 一一年序值 系统动力学在集装箱运力供需波动中的研究 ( r 2 。0 9 9 5 8 ) 虽然集装箱运力与运量都一直保持较高的发展速度，但并不意味着就有一 个良好的航运市场。两者都以指数形式增长，但增长的步调并不一致，且其中 波峰波谷互有交错，这就造成了集装箱市场运力供求的波动。集装箱运力的供 求关系可以有多种方法和数据分析，这里以集装箱航运进入二十世纪九十年代 以来需求供给的比较，以平均每年的每载箱位的周转量为依据，表示历年供求 关系变化。 图1 4 历年载箱位周转量 从图1 4 中可以看出，1 9 9 0 - - 1 9 9 4 年相对供求关系虽然呈波动变化，但整 体向有利于航运企业的方向发展，平均载箱位周转次数不断增加，并于1 9 9 4 年达到顶峰，集装箱航运处于繁荣发展阶段。1 9 9 5 年开始出现转折，周转次 数虽略有下降，但船队发展与运输需求发展基本相适应，每箱位周转量保持在 较高的水平，但是，1 9 9 7 年改变了这种“平衡发展”关系，1 9 9 4 年在船价下 滑时订造的大量船舶开始投放市场，运力相对过剩，运价下滑难于避免。造成 这种状况的原因是多方面的，从运力投入方面看，航运企业本应对建造新船保 持慎重态度，但维持了连续几年的繁荣状况，使航运企业一方面对未来集装箱 海运需求发展做出了过于乐观的判断，另一方面就是1 9 9 4 年船价大幅度下跌， 对船东的诱惑力实在是太大，许多航运公司认为是订造大型集装箱船的有利时 机，出现一定的“投机”造船，从而出现了集装箱船舶大型化的升级竞赛。从 运输需求方面看，和集装箱运输密切相关的世界贸易，1 9 9 6 年发展缓慢，年 系统动力学在集装箱运力供需波动中的研究 递增率只有4 ，集装箱海运量相对增长速度和绝对增长速度均低于1 9 9 5 年， 导致需求相对疲软。而接下来1 9 9 7 年爆发的亚洲金融危机更使得本就运力过 剩的情况是雪上加霜，经历了金融风暴的席卷之后，到2 0 0 0 年集装箱航运市 场开始全面复苏，但是好景也不长，不少船公司被当年的繁荣景象冲昏了头脑， 想尽办法增加运力，一些并不熟悉国际集装箱承运业务的承运人被市场吸引而 进入市场，订购了大量的集装箱船，根据ci f c o n t a i n e r i z a t i o ni n t e r n a t i o n a l ) 统 计，2 0 0 0 年的集装箱箱位订造量是上一年的两倍。而接下来的恐怖袭击事件、 阿富汗战争、伊拉克战争等等，又使得集装箱运输陷入了漫长的低谷，直到 2 0 0 3 年运量的增长终于使得长期陷于低迷的航运市场一扫阴霾，重新焕发出 勃勃生机，箱位周转率稳定上升，但前几年的市场不景气使得船东在投资造船 上畏首畏尾，导致了运力的相对短缺，至2 0 0 4 年问的集装箱承运率有恢复到 高峰时的水平，而如今的市场转好又带来了新一轮的造船高峰。 表1 2 世界集装箱船订单持有量2 0 0 5 1 现有船舶 订单 船型 数目 t e u 数目 t e u 75 0 0 5 0 4 0 2 ，0 2 8 1 7 81 ，5 3 9 ，9 3 4 3 8 3 50 0 0 74 9 9 2 7 0 1 ，5 6 8 ，3 9 9 1 4 0 7 9 9 ，5 9 8 5 1 40 0 0 49 9 9 2 7 3 1 。2 0 8 ，9 6 9 1 5 3 6 7 4 ，4 8 9 5 6 30 0 0 i39 9 9 2 6 7 9 0 7 ，8 2 7 6 1 2 0 3 ，5 5 4 2 2 25 0 0 29 9 9 2 5 2 6 9 1 ，6 1 6 1 4 74 0 2 ，7 8 6 5 8 20 0 0 i24 9 9 3 0 3 6 8 8 ，1 8 6 3 8 8 9 ，8 2 4 1 3 15 0 0 19 9 9 4 2 8 7 2 1 ，6 4 6 9 6 1 6 5 ，3 3 7 2 3 10 0 0 ，14 9 9 5 2 0 6 1 7 0 9 3 1 3 1 1 5 1 ，2 5 6 2 5 5 0 0 9 9 96 3 5 4 5 3 ，4 1 6 1 0 9 8 9 ，4 6 4 2 0 2 5 0 ，4 9 9 2 7 3 1 0 2 ，6 2 9 1 0 0 ，2 4 91 2 1 2 1 ，6 0 4 总计3 ，3 9 2 7 ，3 8 3 ，4 131 ，0 5 3 4 ，11 6 ，2 4 2 5 6 资料来源：w w w b r s a l p h a l i n e r c o r n 根据上表所示，世界集装箱船运力订单持有量已经占现有运力的5 6 ，而 未来超过7 5 0 0 t e u 的大型集装箱船的运力更是要成倍的增长。法国船舶经纪 人协会主任贝利鲁莲诺在2 0 0 4 年2 月份出版的“美国托运人”期刊上明确 指出，正如中国古人所说的“人无远虑，必有近忧”，在今后几年是否出现运 1 0 系统动力学在集装箱运力供需波动中的研究 力过剩泡沫的问题上，他根据过去和现在船舶投放和建造情况明确地指出： 2 0 0 3 年投放船舶1 8 1 艘，舱位5 7 70 0 0 t e u ； 2 0 0 4 年投放船舶2 0 2 艘，舱位6 7 80 0 0t e u ： 2 0 0 5 年投放船舶2 3 1 艘，舱位8 4 90 0 0t e u ； 2 0 0 6 年投放船舶1 6 3 艘，舱位8 3 10 0 0 t e u 。 如果运力增长照此情形发展下去，而运量增长没有什么大的增加的话，当 前运力供不应求的情形持续不了多久。 1 3 集装箱运力特性分析 运力即指运输的能力，即利用集装箱船从事海上货物运输的工作量。即海 运周转量。从微观角度看，构成航运供给能力的主要因素有：船舶额定载箱量 ( 载重吨) 、船舶航速、船舶实有数。但集装箱船的运输能力是一个综合性指 标，光用上述某一个指标是无法确切反映其运输能力的。而集装箱船的运营方 式又和散货船、油轮不同，他们一般都是不经挂靠直接运往目的地，而集装箱 运输则要按既定航线挂靠多个港口，因此它有部分载箱位由于这种原因在一段 航程中必须是空载的，这也增大了我们对其运力的计算。国际上普遍把集装箱 船的载箱量作为计算其运输能力的指标。 又由于集装箱运输是属于服务性质的，所以它和一般的实物供给有很大的 区别： 第一，集装箱运力的同质性。集装箱运力所提供的是无差别的运输服务， 从某种意义上说，运力提供的只是货物从装船港到卸船港的位移变化，在航线 上所使用的船舶运输技术趋于雷同( 从集装箱船型、船速等) ，又由于集装箱 所提供的保护作用，使得运输过程终多余货物的管理的作用大大弱化，因此， 它们所提供的都是趋于同质的服务。 第二，运力的不可贮存性。由于运力提供的只是使运输对象发生空间位置 的变化，并不产生新的物质产品，运输产品不能脱离生产过程而独立存在，这 种服务在产生的同时被消耗掉，所以在一艘集装箱船舶在其额定载箱量的基础 上，如果不能充分利用这些箱位，那么这部分运力就被浪费掉，因此它不像其 他商品可以通过库存储备，调剂使用。 第三，船舶的可连续使用性。运力的另一大特点就是，它不像普通商品只 能够被消费一次，作为运力的承载体的集装箱船舶可以长时间的连续运营，在 它的使用寿命范围内，它一直能够提供运力，反复使用。 系统动力学在集装箱运力供需波动中的研究 1 4 集装箱运力波动的特征分析 集装箱运力的波动可以说一直都存在，但是直到集装箱运输进入到第四个 阶段，即进入成熟期以后，运力波动的问题才日益凸现出来，八十年代后期出 现运力供过于求的情况，但其程度和每年的运量增长多少有关，直到进入到九 十年代集装箱运输才经历了最严寒的冬天，集装箱运力供求波动的特征也日益 明显。 1 波动持续时间长 由于集装箱运输已经是一个成熟的市场，且其经营的范围已经不仅限于某 一地区、某一航线，而是在全球范围内进行揽货运输，参与竞争的是全球范围 内的班轮运输企业，竞争十分激烈。而船公司一旦把大量的资金投入到航线上， 经营者不愿放弃可以实现的规模经济效益，集装箱船舶的高度专门化不能装运 其它类型的货物等原因，使集装箱船舶在经营中的竞争激烈异常。与传统班轮 相比，集装箱航线上一旦出现运力波动情况，其持续时间将会更长一些，相对 来说竞争也更激烈一些。集装箱运力波动的持续时间之所以要长，是与它的总 投资大、资本成本与固定成本比例高等原因有关，因而对市场需求缺乏供给弹 性。由于投资大、固定成本高，航线班期固定，船公司面对变化的市场不可能 迅速做出调整。 2 波动幅度大 进入到九十年代以来，由于世界经济的一体化进程的不断加快，全球各经 济实体之间的相互依赖性不断加强，形成了你中有我、我中有你的局面，全球 经济的不断融合有其积极的一面，它使得全世界的经济贸易交流越来越多，资 源的配置也越趋合理，但也带来了一些隐患。往往一些局部范围内的小问题， 会通过相互之间的经济贸易联系纽带，扩展到全球其他的地区，造成大面积的 危害。 而航运市场的发展往往具有波浪式的特点，如果再遇到国际经济动荡，通 货膨胀等不利因素的影响，就会使这种波浪效应迅速的蔓延开来，全球集装箱 船队受到的打击将非常惨重，这就是集装箱运输的风险所在。 3 供给常处于过量状态 集装箱运输由于供给弹性小，所以，即使因货源不足而使船舶利用率很低， 船公司还得继续维持经营，这样，航线上的运力并不因为货源不足而减少。在 这种情况下，大多数船公司为了求生存，必然会展开激烈的竞争。这种竞争通 系统动力学在集装箱运力供需波动中的研究 过大量的市场活动、变换经营方式、提供优质服务等手段，而更近年来表现为 追求规模效应，建造大型船以降低运营成本，获取竞争优势。使得集装箱运输 市场一旦供过于求就将长期徘徊其中。 而如果某一年运量突然大幅增长，商人趋利的特性将会加大新造船的力 度，每个班轮公司出于自身利益最大化的考虑大量建造新船，使得运力激增， 2 0 0 4 年全球在手的订单已经达到当年运力的4 6 ，一些船厂的建造任务已经 排到了2 0 0 8 年，这样的增长速度使得供不应求的情况只能是昙花一现，而这 些新增的运力又会为下一个市场萧条做好铺垫。 1 5 集装箱运力波动带来的危害 运力的作用就是提供运输服务，因此我们很希望，它能够充分满足所有运 输的需求且不产生不必要的浪费，然而事实上，要使得运力始终恰好满足运量 的需求确实的难以办到的，因为，运力的需求是不断变化的，而且影响因素很 多，我们很难对它进行准确预测，如果再考虑货种和航线的因素的话，那么运 力的确定就更为复杂，而且货物对运力的需求的时间分布也很不均衡，一般来 说每年的下半年需求会高于上半年，而在不同季节里，运输需求又会出现较大 的季节性波动，所以运力在一定程度上保持相对的盈余是不可避免的，但运力 波动太大却会带来很大的问题。 进入到八十年代后期，集装箱航运业最突出的矛盾就是运力供过于求的问 题，随着集装箱运输的全球化进程，运输的竞争也变得更加激烈，船舶的大型 化使得运力不断攀升，不可避免的带来了运力的过剩，这种竞争通过大量的市 场活动、变换经营方式、提供优质服务等手段，表现为残酷的运价战与揽货战。 1 运力过剩导致运费下跌 集装箱航运公司开辟一条航线以后，由于投入运营的成本很高，船东不会 轻易退出市场，一旦经济形势不好，运价低靡时，此时撤出运力，船舶或拍卖， 或拆解，或封船，前两种做法在市场低靡时，由于船舶本身成本巨大，是决不 可能收回成本的。后一种做法仍然需要巨大的封船成本，因此，多余的运力就 仍在运营。而经济的压力驱使运费率不断降低，而在集装箱运输这个寡头垄断 市场中，通常存在着产品价格不轻易变动的现象，这种现象被称作寡头市场价 格的刚性。如图所示，假如某船公司某航线的运价为，产量为，当该船 公司处于提高利润的动机企图提高运价时，不难想象，其他企业不会作同样的 调整。这样，率先提价的船公司由于独自提价货物承运量必然锐减。表现在需 系统动力学在集装箱运力供需波动中的研究 求曲线上，价格为吒以上的需求曲线的价格弹性很大，即曲线很平坦。相反， 如果该船公司为了争取更多的市场份额而采取降低运价的措施的话，其他船公 司必定也会跟着降价竞争，以争取更多的利润。共同降价的结果是各个寡头船 公司只