大连海事大学航运管理课程设计

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船型编号载重量（吨）数量(艘)净吨位NRT船价（万元）船速(kn)燃料油消耗率(t/d)柴油消耗率(t/d)船员定编(人)170 0004018 4902500014.434.41.5282108 0001531 0003550015.038.72283150 800847 3004100015.458.42314258 0001273 8705850015.871.32285300 00010100 0006800016.280.3230表1.2 航线参数航线编号挂靠港口航线运量（万吨）备注1DUMAI 上海1000印尼2KHARG ISLAND -广州800伊朗3MINA AL FAHAL -天津700阿曼4ADEN - 宁波3000也门5RAS TANNURAH-青岛850（此处数据要修改）沙特6FORCADOS -大连1500尼日利亚表1.3 各港口装卸效率参考值港 口上海港天津港青岛港广州港宁波港大连港最大卸船效率（m3/h）6000100001000050001000010000港 口DUMAIKHARGISLANDMINA ALFAHALADENRASTANNURAHFORCADOS最大装船效率（m3/h）80001600016000160001800012000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）航线编号挂靠港口航线距离（海里）1DUMAI 上海2387.92KHARG ISLAND -广州5265.13MINA AL FAHAL -天津5955.44ADEN - 宁波5774.35RAS TANNURAH-青岛6204.76FORCADOS -大连10608.8注：通过PortDistance软件估算。表2.2 船舶常定重量（吨）船型12345重量（t）11701800251043005000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）燃料油价格（元/吨）柴油价格（元/吨）31355420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）航线123456运量（万吨）100080070030008501500表2.5 各船型数量（艘）船型12345数量（艘）401581210表2.6 单船年度闲置费用（万元/年）船型12345闲置费用（万元/年）7501065123017552040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）船型12345港口使费（元）.4.5.6.2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）123456113.8230.4634.4633.4235.961.4213.2629.2633.0832.0834.4858.94312.9228.532.2231.2433.5857.44-31.4230.4632.7255.965-30.6429.731.9254.58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）1234561683306773067590676306754066620234-5-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）12345610.9720.8670.5350.5360.5120.59521.5021.3440.8310.8310.7950.92832.0971.8761.1591.161.1091.2944-1.9911.9921.9062.2315-2.3172.3182.2172.596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）123456114.97231.32734.99533.95636.41261.995214.76230.60433.91132.91135.27559.868315.01730.37633.37932.434.68958.6944-33.41132.45234.62658.1915-32.95732.01834.13757.176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）12345612a3.37711.17210.00110.3079.6125.646223.71011.43610.32110.6359.9225.846323.30711.52210.48610.80210.0905.9634-10.47610.78510.1086.0155-10.62010.93110.2536.121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）1234561234-5-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）1234561234-5-三经营成本表2.15 单船年经营成本（元/年）船型船价（元）船员工资（元/年）保险费（元/年）修理费（元/年）润滑油（元/年）合计（元）12345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.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） 船型船价（元）利息（元/年）折旧（元/年）合计1250 000 0002355 000 0003410 000 0004585 000 0005680 000 000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）12345617930308314263.712514310.466514308.584414315.172214332.3582214522.466514767.818114850.334816911.680014858.729014888.4860316246.571716745.485816919.084616911.680016936.720716999.95794-18132.205618117.792218167.474318298.58635-19006.906118988.123819054.207119225.6027六.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）1234561159.7375.6767.6069.7164.9237.612250.51120.09108.22111.55103.9760.683343.80168.87153.45158.15147.5786.364-263.34271.20254.01150.125-310.59319.80299.76177.83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=j=1Kh=1GXjhRjh+j=1KOjFj公式（3.1）约束条件：(1) 保证完成各航线的运输量Whj=1KXjhVjh=Wh 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h=1GXjh+Oj=Aj h=1,2,3,K 公式（3.3）（3）保证自变量满足非负要求Xjh,Ojh0 式中：Z 目标函数，年度船队总费用；Xjh自变量，在h航线上配置的j型船数量；Oj 自变量，j型船闲置的数量；Rjhj型船在h航线上的单船年营运费用；Fj j型船闲置的单船年度闲置费用；Vjhj型船配在航线上营运时的单船年运量；Wh h航线上要求完成的年运输量；Aj 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。目标函数系数矩阵 Rj=1j=2j=3j=4j=5h=17930.308314522.466516246.5717h=214263.712514767.818116745.4858h=314310.466514850.334816919.084618132.2119006.9061h=414308.584416911.6816911.6818117.7918988.1238h=514315.172214858.72916936.720718167.4719054.2071h=614332.358214888.48616999.957918298.5919225.6027由于4、5船型在1、2航线上不配船，故取“”视为无穷大。单船年度闲置费用矩阵 Fj=1j=2j=3j=4j=5F7501065123017552040$B$26:$F$31$B$25:$F$30单船年运输能力矩阵 Vj=1j=2j=3j=4j=5h=1159.73250.51343.800h=275.67120.09168.8700h=367.6108.22153.45263.34310.59h=469.71111.55158.15271.2319.8h=564.92103.97147.57254.01299.76h=637.6160.6886.36150.12177.83配船矩阵 Xj=1j=2j=3j=4j=5h=100000h=200000h=300000h=400000h=500000h=600000O=SUM(B27:B32)=SUM(C27:C32)=SUM(D27:D32)=SUM(E27:E32)=SUM(F27:F32)A401581210初始状态为“0”阵，待规划求解。运量约束 W=SUMPRODUCT(B18:F18,B27:F27)1000=SUMPRODUCT(B19:F19,B28:F28)800=SUMPRODUCT(B20:F20,B29:F29)700=SUMPRODUCT(B21:F21,B30:F30)3000=SUMPRODUCT(B22:F22,B31:F31)850=SUMPRODUCT(B23:F23,B32:F32)1500运量约束条件如表所示，要求第一列等于第二列。船舶数量约束条件在规划求解工具中设定。第四章设计结果和分析对上文数据进行Excel规划求解，如图所示，故将求解结果整理如下：1. Excel求解结果目标函数系数矩阵 Rj=1j=2j=3j=4j=5h=17930.308314522.466516246.5717h=214263.712514767.818116745.4858h=314310.466514850.334816919.084618132.2119006.9061h=414308.584416911.6816911.6818117.7918988.1238h=514315.172214858.72916936.720718167.4719054.2071h=614332.358214888.48616999.957918298.5919225.6027单船年度闲置费用矩阵 Fj=1j=2j=3j=4j=5F7501065123017552040$B$26:$F$31$B$25:$F$30单船年运输能力矩阵 Vj=1j=2j=3j=4j=5h=1159.73250.51343.800h=275.67120.09168.8700h=367.6108.22153.45263.34310.59h=469.71111.55158.15271.2319.8h=564.92103.97147.57254.01299.76h=637.6160.6886.36150.12177.83配船矩阵 Xj=1j=2j=3j=4j=5h=16.0000h=203.2.00h=30002.0h=4005.7.0h=50001.1.h=600008.O6.3.81210A401581210目标函数 Z=SUMPRODUCT(B27:F32,B3:F8)+SUMPRODUCT(B12:F12,B33:F33).4093运量约束 W=SUMPRODUCT(B18:F18,B27:F27)1000=SUMPRODUCT(B19:F19,B28:F28)800=SUMPRODUCT(B20:F20,B29:F29)700=SUMPRODUCT(B21:F21,B30:F30)3000=SUMPRODUCT(B22:F22,B31:F31)850=SUMPRODUCT(B23:F23,B32:F32)1500（1）年最小营运成本：.4093万元（2）航线配船方案：表4.1航线配船方案j=1j=2j=3j=4j=5h=16.0000h=203.2.00h=30002.0h=4005.7.0h=50001.1.h=600008.（3）各航线能完成的运量表4.2各航线运量（万吨）航线123456实际运输量100080070030008501500计划运输量100080070030008501500（4）闲置船舶数量表4.3闲置船舶数量（艘）船型12345闲置数量（艘）38.47150002. Excel结果分析Microsoft Excel 16.0 运算结果报告工作表: 航运管理课程设计航线配船设计报告的建立: 2018/07/11 13:50:39结果: 规划求解找到一解，可满足所有的约束及最优状况。规划求解引擎引擎: 单纯线性规划求解时间: 2.485 秒。迭代次数: 16 子问题: 0规划求解选项最大时间 无限制, 迭代 无限制, Precision 0.最大子问题数目 无限制, 最大整数解数目 无限制, 整数允许误差 1%, 假设为非负数目标单元格 (最小值)单元格名称初值终值$I$1目标函数 Z.4093.4093可变单元格单元格名称初值终值整数$B$26:$F$31$B$26h=1 j=16.6.约束$C$26h=1 j=200约束$D$26h=1 j=300约束$E$26h=1 j=400约束$F$26h=1 j=500约束$B$27h=2 j=100约束$C$27h=2 j=23.3.约束$D$27h=2 j=32.2.约束$E$27h=2 j=400约束$F$27h=2 j=500约束$B$28h=3 j=100约束$C$28h=3 j=200约束$D$28h=3 j=300约束$E$28h=3 j=42.2.约束$F$28h=3 j=500约束$B$29h=4 j=100约束$C$29h=4 j=200约束$D$29h=4 j=35.5.约束$E$29h=4 j=47.7.约束$F$29h=4 j=500约束$B$30h=5 j=100约束$C$30h=5 j=200约束$D$30h=5 j=300约束$E$30h=5 j=41.1.约束$F$30h=5 j=51.1.约束$B$31h=6 j=100约束$C$31h=6 j=200约束$D$31h=6 j=300约束$E$31h=6 j=400约束$F$31h=6 j=58.8.约束约束单元格名称单元格值公式状态型数值$B$32O j=16.$B$32=$B$33未到限制值33.$C$32O j=23.$C$32=$C$33未到限制值11.$D$32O j=38$D$32=$D$33到达限制值0$E$32O j=412$E$32=$E$33到达限制值0$F$32O j=510$F$32=$F$33到达限制值0$H$17:$H$22 = $I$17:$I$22$H$17h=1 运量约束 W1000$H$17=$I$17到达限制值0$H$18h=2 运量约束 W800$H$18=$I$18到达限制值0$H$19h=3 运量约束 W700$H$19=$I$19到达限制值0$H$20h=4 运量约束 W3000$H$20=$I$20到达限制值0$H$21h=5 运量约束 W850$H$21=$I$21到达限制值0$H$22h=6 运量约束 W1500$H$22=$I$22到达限制值0$E$26:$F$27 = 0$E$26h=1 j=40$E$26=0到达限制值0$F$26h=1 j=50$F$26=0到达限制值0$E$27h=2 j=40$E$27=0到达限制值0$F$27h=2 j=50$F$27=0到达限制值0Microsoft Excel 16.0 敏感性报告工作表: 航运管理课程设计航线配船设计报告的建立: 2018/07/11 13:50:57可变单元格终递减目标式允许的允许的单元格名称值成本系数增量减量$B$26:$F$31$B$26h=1 j=16.08680.30831258.1E+30$C$26h=1 j=201973.15587.46651E+301973.$D$26h=1 j=303081.17476.57171E+303081.$E$26h=1 j=40.1861E+30.186$F$26h=1 j=50.1881E+30.188$B$27h=2 j=105037.15013.71251E+305037.$C$27h=2 j=23.015832.8181103.2191.$D$27h=2 j=32.017975.48583081.145.$E$27h=2 j=40.1861E+30.186$F$27h=2 j=50.1881E+30.188$B$28h=3 j=105182.15060.46651E+305182.$C$28h=3 j=20102.15915.33481E+30102.$D$28h=3 j=3016.18149.08461E+3016.$E$28h=3 j=42.019887.205617.1E+30$F$28h=3 j=5020.21046.90611E+3020.$B$29h=4 j=105171.15058.58441E+305171.$C$29h=4 j=202155.17976.681E+302155.$D$29h=4 j=35.018141.6816.10841.43119$E$29h=4 j=47.019872.792223.27.$F$29h=4 j=5027.21028.12381E+3027.$B$30h=5 j=105221.15065.17221E+305221.$C$30h=5 j=20159.15923.7291E+30159.$D$30h=5 j=3080.18166.72071E+3080.$E$30h=5 j=41.019922.4743132.17.$F$30h=5 j=51.021094.207120.156.$B$31h=6 j=105433.15082.35821E+305433.$C$31h=6 j=20386.15953.4861E+30386.$D$31h=6 j=30363.18229.95791E+30363.$E$31h=6 j=40131.20053.58631E+30131.$F$31