石油進(jìn)口航線管理和分配資源策略選配船措施分析

中圖分類號(hào)：U692文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0引言

中國(guó)石油進(jìn)口 90% 通過(guò)海上運(yùn)輸實(shí)現(xiàn)，海上運(yùn)輸安全關(guān)乎國(guó)家能源安全，同時(shí)石油進(jìn)口客戶追求經(jīng)濟(jì)效益作為奮斗目標(biāo)。我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展大環(huán)境下對(duì)石油需求量巨大，從石油進(jìn)口戰(zhàn)略地位角度，石油進(jìn)口客戶簽訂由石油購(gòu)方承擔(dān)運(yùn)輸工作的方式購(gòu)銷合同，即FOB交易方式合同。

石油購(gòu)銷常采取生產(chǎn)、出售、海運(yùn)和客戶共同承擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)的定點(diǎn)運(yùn)輸和照付不議方法。現(xiàn)有的石油出售方采取的分配管理資源方式，提高了交易和海上運(yùn)輸?shù)膽?yīng)變能力，同時(shí)避免了照付不議損失。傳統(tǒng)石油購(gòu)銷合同出售方有固定的石油供應(yīng)商，分配資源方式出售不只有石油設(shè)施和石油源，出售方可以從多油源地供油，購(gòu)方也不會(huì)約束石油來(lái)源地。出售方可從多源地組織貨油出售給客戶，也可從石油市場(chǎng)直接購(gòu)買貨油轉(zhuǎn)售客戶；石油客戶可從多個(gè)載貨港接收貨油，出售方同樣不約束貨油卸載港，從而形成了載貨港、卸貨港組成上、下游定點(diǎn)接收貨油的分配資源策略海運(yùn)方式；從而拓展購(gòu)銷雙方分配資源策略。

海上石油運(yùn)輸和船舶航線選配船是一復(fù)雜策略，為此，國(guó)內(nèi)外專家多有研究成果。楊藝[基于“圖論”構(gòu)建了有向航次加權(quán)的海上絲綢之路集裝箱海運(yùn)網(wǎng)絡(luò)，依據(jù)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)相關(guān)理論對(duì)海運(yùn)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)涮卣骱椭行男蕴卣鬟M(jìn)行了分析，揭示了海運(yùn)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)特征，建立有向加權(quán)集裝箱海運(yùn)網(wǎng)絡(luò)級(jí)聯(lián)失效模型，通過(guò)觀察不同攻擊策略下海運(yùn)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)存活率的變化趨勢(shì)來(lái)研究如何減少級(jí)聯(lián)失效過(guò)程中網(wǎng)絡(luò)性能的損失，從而提高網(wǎng)絡(luò)彈性，根據(jù)重要度排序結(jié)果提出加權(quán)概率修復(fù)策略，最后以縮短海運(yùn)網(wǎng)絡(luò)的修復(fù)時(shí)間和降低運(yùn)營(yíng)損失成本為目標(biāo)、構(gòu)建了彈性－成本模型。呂靖等[通過(guò)建設(shè)海外港口，我國(guó)國(guó)際海運(yùn)網(wǎng)絡(luò)更加完善，貿(mào)易區(qū)域覆蓋更加全面，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)銜接更加連貫。海洋作為世界交通的重要通道，是聯(lián)結(jié)各國(guó)經(jīng)貿(mào)文化交流的天然紐帶，海運(yùn)作為實(shí)現(xiàn)國(guó)際貿(mào)易的主要運(yùn)輸方式，必須與其形成良性互動(dòng)，通過(guò)不斷推進(jìn)國(guó)際海運(yùn)網(wǎng)絡(luò)布局建設(shè)，保證我國(guó)與沿線國(guó)家和地區(qū)的國(guó)際貿(mào)易安全、高效發(fā)展。王琴琴[3利用Petri網(wǎng)建立我國(guó)進(jìn)口LNG海運(yùn)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型，并借助Matlab軟件對(duì)每條航線上的運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果表明，在通過(guò)中東航線和西非航線的運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較高，處于風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的“中等風(fēng)險(xiǎn)”級(jí)別，但從整體來(lái)看，我國(guó)進(jìn)口LNG海運(yùn)風(fēng)險(xiǎn)處于“較低風(fēng)險(xiǎn)”級(jí)別，其次，基于運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)我國(guó)進(jìn)口LNG海運(yùn)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化。劉彩霞4在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)分析法的基礎(chǔ)之上，構(gòu)建了集裝箱、原油、干散貨海運(yùn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖，通過(guò)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)對(duì)海運(yùn)網(wǎng)絡(luò)空間特征進(jìn)行分析，利用貨流外向度指數(shù)和赫芬達(dá)爾一赫希曼指數(shù)探索集裝箱、原油和干散貨海運(yùn)網(wǎng)絡(luò)中港口空間貨流組織模式和區(qū)域貨流集中度，根據(jù)首位流、顯著流和聯(lián)系度發(fā)現(xiàn)中國(guó)與東北亞和東南亞聯(lián)系為主。徐夢(mèng)俏[5對(duì)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)相關(guān)理論和現(xiàn)有世界海運(yùn)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)研究成果進(jìn)行了系統(tǒng)的總結(jié)和梳理，采用Freeman總結(jié)的節(jié)點(diǎn)中心性和網(wǎng)絡(luò)整體中心趨勢(shì)測(cè)度方法，根據(jù)2001-2012年全球各海運(yùn)區(qū)域間的集裝箱運(yùn)力配置，全面研究了21世紀(jì)初連續(xù)12年的世界海運(yùn)網(wǎng)絡(luò)的中心性。丁浩等[利用故障樹及貝葉斯網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建脆性風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型，采用專家綜合評(píng)判法對(duì)事件發(fā)生故障的概率打分，通過(guò)重要度分析對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)測(cè)、預(yù)防及診斷。研究結(jié)果表明，自然力影響、石油運(yùn)輸中應(yīng)對(duì)突發(fā)事件的能力弱、對(duì)海運(yùn)航線的控制防衛(wèi)水平低等是“一帶一路”視角下引起進(jìn)口中東石油海上運(yùn)輸環(huán)節(jié)發(fā)生脆性風(fēng)險(xiǎn)的重要原因[7]。

本研究從我國(guó)石油進(jìn)口FOB交易及石油客戶租賃船舶計(jì)劃角度，構(gòu)建傳統(tǒng)交易方式與管理和分配資源策略方式海運(yùn)的石油進(jìn)口航線選配船措施，進(jìn)行了石油進(jìn)口航線選配船海運(yùn)方案優(yōu)化，從而減少了石油客戶海運(yùn)經(jīng)濟(jì)支付提高海運(yùn)經(jīng)濟(jì)效益，提高了石油交易和海運(yùn)的靈活和可行能力。

設(shè)計(jì)最優(yōu)石油進(jìn)口航線

1.1航線設(shè)計(jì)模型

石油進(jìn)口量和運(yùn)輸量通常以合同形式確定下來(lái)，因而裝、卸港石油價(jià)格和供應(yīng)需求量變動(dòng)量較小，在年度交付相對(duì)穩(wěn)定[8]。設(shè)計(jì)最優(yōu)經(jīng)濟(jì)石油運(yùn)輸航線配船措施，以滿足船東追求航運(yùn)經(jīng)濟(jì)效益的需求[9。管理和分配資源策略和傳統(tǒng)交易方法下的進(jìn)口石油航線選配船舶措施，如圖1所示。

圖1進(jìn)口石油航線選配船舶措施

在設(shè)定條件下構(gòu)建船舶數(shù)學(xué)模型，設(shè)定：

（1）設(shè)定滿足航線燃料量的前提下，空載去滿載回且全程采取經(jīng)濟(jì)航速[10]；（2）石油進(jìn)口運(yùn)輸選取年期租租船；（3）從航次經(jīng)濟(jì)支出、載貨量和裝載用時(shí)等，在固定航線相同船型都相同[11]。

1.2傳統(tǒng)交易方法下進(jìn)口石油航線選配船舶措施

本研究依據(jù)班輪運(yùn)輸和廉價(jià)大宗貨運(yùn)輸方法，結(jié)合石油進(jìn)口傳統(tǒng)交易定點(diǎn)固定航線運(yùn)輸特點(diǎn)選配船舶建模，構(gòu)建

石油進(jìn)口航線傳統(tǒng)交易方法下選配船舶模型[12]，此以 B₁ 描述。

x_hq，y_q?0 均是整數(shù)

式（1）一式（8）中，石油進(jìn)口航線傳統(tǒng)交易方法運(yùn)輸成本利用 Z 表示； h 航線上 q 船型航次運(yùn)輸成本利用 d_hq 表示； h 航線上 k 船型運(yùn)輸航次量計(jì)劃變量利用 x_hq 表示； q 型船期租年租金利用 V_q 表示; q 型船期租艘數(shù)計(jì)劃變量利用 y_q 表示；可利用船型量利用 表示；石油進(jìn)口總航線數(shù)利用 H 表示；h 航線 q 型船航次運(yùn)輸量利用 V_hq 表示； h 航線石油客戶訂單量與石油賣主供給數(shù)分別利用 C_h 和 S_h 表示； h 航線石油客戶訂單最小艘次量利用 ΔN_h 表示；航線型船航次用時(shí)利用表示；型船年航行總時(shí)利用表示； h 航線里程利用 C_h 表示；q 型船經(jīng)濟(jì)航速利用 V_q 表示； h 航線 q 型船其余和港口裝卸貨用時(shí)分別利用 t_hq^port 和 t_hq^other 表示； q 型船可利用最大艘次量利用 M_q 表示。

公式（1）表示航運(yùn)公司租船和航次總經(jīng)濟(jì)支出，其最小航運(yùn)支出是目標(biāo)函數(shù)[13]；公式（2）和公式（3）表示賣方供給和買方訂單約束條件下，實(shí)際上各航線航運(yùn)總量；公式（4）表示航次／艘數(shù)大于或等于石油客戶需求的最少航運(yùn)量條件下，實(shí)際上各航線航次/艘數(shù)總量；公式（5）表示各型船限制的航行時(shí)間；公式（6）公式（8）分別表示求取航次用時(shí)，各型船期租艘數(shù)限制和變化量限制。

1.3石油進(jìn)口航線管理和分配資源策略下選配船方案

石油進(jìn)口采用多定點(diǎn)管理和分配資源策略航運(yùn)方式，其卸載港、裝載港組成下、上管理和分配資源策略，貨量采取管理和分配資源策略決定合同條款[14]。本研究石油進(jìn)口航線為基礎(chǔ)改進(jìn)海運(yùn)方式上構(gòu)建管理和分配資源策略選配船舶模型，此以描述。

Marine Technology

航海技術(shù)

t_ji^q=2C_ji/24V_q+t_jiq^port+t_jiq^other，?q=1，2，…，Q，?h=1，2，

…，?j∈J，?i∈I

式（9）—式（16）中，石油進(jìn)口航線管理和分配資源策略下航運(yùn)成本利用 Z^* 表示； j 裝載港到 i 卸載港航線 q 型船航次經(jīng)濟(jì)支出利用 d_ji^q 表示； j 裝載港到 i 卸載港航線 q 型船海運(yùn)航次/艘數(shù)計(jì)劃變量利用 x_ji^q 表示；上、下管理和分配資源策略各載貨港和卸貨港集合分別利用 J 和 I 表示； j 載貨港到 i 卸載港航線 q 型船航次載適量利用 u_ji^q 表示；上、下管理和分配資源策略 j 載貨港供給量和 i 卸載港客戶訂單量分別利用 S_j 和 C_i 表示；下管理和分配資源策略 i 卸載港石油客戶最少航次 ′ 艘數(shù)利用 N_i 表示； j 載貨港到 i 卸載港航線 q 型船航次用時(shí)利用 t_ji^q 表示； j 載貨港到 i 卸載港航線里程利用C_ji 表示； j 載貨港到 i 卸載港航線 q 型船海運(yùn)其他用時(shí)和港口裝卸貨用時(shí)分別利用 t_hq^port 和 t_hq^other 表示。

公式（9）表示航運(yùn)公司租船和航次總經(jīng)濟(jì)支出，其管理和分配資源策略下最小航運(yùn)支出是目標(biāo)函數(shù)；公式（10）表示載貨港載貨量上管理和分配資源策略下此港口各型船供給總噸；公式（11）表示下管理和分配資源策略卸載港卸載量此港口各型船客戶訂單量[15]；公式（12）表示下管理和分配資源策略卸載次數(shù)石油客戶需求的各型船最少卸貨航次/艘數(shù)；公式（13）公式（16）分別表示航運(yùn)時(shí)間上對(duì)各型船的限制，求取航次用時(shí)，各型船期租艘次限制和變化量限制。

具有線性特征混合方式的、模型，經(jīng)過(guò)軟件優(yōu)化程序計(jì)算出選配船結(jié)果。

2 租船實(shí)例驗(yàn)證

某石油進(jìn)口客戶按照FOB交付合同指令租賃船舶在、和航線上負(fù)責(zé)海運(yùn)任務(wù)。貨油量滿足合同要求，3條航線分別有400萬(wàn)t、280萬(wàn)t和320萬(wàn)t貨油海運(yùn)量；石油客戶要求卸載港不少于49.37和43次最少卸載航次／艘數(shù)。此石油進(jìn)口客戶以期租方式租賃船舶承載海運(yùn)工作，將各3個(gè)載貨港和卸載港分別作為上、下管理和分配資源策略，從而管理和分配資源策略石油進(jìn)口海運(yùn)方式航線航次經(jīng)濟(jì)支出和航次用時(shí)[16]，見表1、表2。

表1租賃船型

表2海運(yùn)航線航次經(jīng)濟(jì)支出和航次用時(shí)

進(jìn)口石油航線選配船方式、為2.36和2.17億美元海運(yùn)經(jīng)濟(jì)支付量；海運(yùn)經(jīng)濟(jì)支付量相比，減少了 8.3% 支付量。石油進(jìn)口航線2種選配方式分配載貨量，見表3。

表3 B_↑↓ ： B₂ 航線海運(yùn)航次和租賃計(jì)劃

從表3可知，方式期租租賃a型船1艘和c型船3艘；方式期租計(jì)劃租賃b型船2艘和c型船3艘。和相比少1艘期租船舶，沒有適量配載5艘期租租賃船舶，所以應(yīng)為各型船航運(yùn)總時(shí)和年航行用時(shí)比值為船舶航行利用率[17]，也稱各型船租賃利用率。

以 18kn 航速航行方式期租a型船1艘和c型船3艘均為 98% 的船舶航運(yùn)利用率，方式b型船2艘和c型船3艘各為 97% 和 79% 的船舶航運(yùn)利用率，明顯看出運(yùn)力量c型船十分富裕；所以在確保期租航運(yùn)量前提下采取減速航行方法降低燃油消耗，從而提高航運(yùn)經(jīng)濟(jì)效益[8]。海運(yùn)經(jīng)濟(jì)支付量在航速不同條件下變化量，如圖2所示；期租各型船利用率和船舶租賃計(jì)劃在調(diào)整航速條件下變化量，如圖3所示。

圖2海運(yùn)經(jīng)濟(jì)支付量在航速不同條件下變化量

圖3期租各型船利用率和船舶租賃計(jì)劃在調(diào)整航速條件下變化量

從圖2可知在方式時(shí)，期租船 18kn 減到 16kn 航行速度時(shí)航次經(jīng)濟(jì)支出會(huì)小幅減少，從圖3（b）看出：在船舶租賃計(jì)劃確認(rèn)后，期租的b型船2艘的航運(yùn)利用率只有小幅變化，而期租的c型船3艘的航運(yùn)利用率則從 79% 提高到 98% ；期租船從 17kn 到 18kn 提高航行速度，導(dǎo)致減少了航運(yùn)經(jīng)濟(jì)支出，這是船舶租賃計(jì)劃調(diào)整的原因；租賃計(jì)劃為期租b型船2艘，c型船3艘改變?yōu)槠谧鈇型船1艘，c型船3艘，減少的航運(yùn)經(jīng)濟(jì)支出中 91.5% 因船舶租賃計(jì)劃改變產(chǎn)生的，期租船舶從 18kn 到19kn提高航行速度，導(dǎo)致航運(yùn)經(jīng)濟(jì)支出小幅增加，同樣為船舶租賃計(jì)劃調(diào)整的原因；雖然租賃計(jì)劃調(diào)整減少了船舶租賃總經(jīng)濟(jì)付出量，但增加了15.5% 的海運(yùn)航次總經(jīng)濟(jì)付出量，這是因?yàn)樘岣吆叫兴俣仍龃罅巳加拖穆屎推谧夂酱蜗牧浚加拖脑黾犹岣吡撕竭\(yùn)經(jīng)濟(jì)付出量[19]。

在方式期租船 15kn 增加到 19kn 航行速度時(shí)總體上說(shuō)航運(yùn)經(jīng)濟(jì)支付減少，期租船 16kn 減到 15kn 航行速度時(shí)航運(yùn)經(jīng)濟(jì)支付量沒有變化，期租船舶計(jì)劃未調(diào)整時(shí)，期租c型船3艘的航運(yùn)利用率從 81% 提高到 89% ，此同方式 17kn 減到 15kn 航行速度變化一致。 16kn 增加到 17kn 航行速度時(shí)航運(yùn)經(jīng)濟(jì)總付出量減少，調(diào)整船舶租賃計(jì)劃；在減少的航運(yùn)經(jīng)濟(jì)支付量中有 86.1% 是調(diào)整船舶租賃計(jì)劃產(chǎn)生的，各型船此時(shí)有近乎 100% 的航運(yùn)利用率。調(diào)整船舶租賃計(jì)劃并增加船舶航行速度實(shí)現(xiàn)減少航運(yùn)經(jīng)濟(jì)付出量，然而期租航次增大了總海運(yùn)支付成本量[20]。

船舶航行速度保持不變條件下，方式總海運(yùn)經(jīng)濟(jì)付出量一直大于方式。圖3表明，方式期租船 19kn 航行速度和方式期租船 18kn 航行速度時(shí)各型船航運(yùn)利用率都高達(dá) 98% 且租賃船舶計(jì)劃相同，方式下總海運(yùn)經(jīng)濟(jì)付出量比方式多支出 7.2% 。從而證明，與傳統(tǒng)交易方式相比，管理和分配資源策略方式下石油進(jìn)口航線選配船計(jì)劃優(yōu)化措施可減少航運(yùn)經(jīng)濟(jì)支付提高航運(yùn)經(jīng)濟(jì)效益。

3結(jié)束語(yǔ)

本研究從石油客戶需求和經(jīng)濟(jì)支出角度，構(gòu)建傳統(tǒng)交易方式與管理和分配資源策略方式下石油進(jìn)口航線選配船措施，優(yōu)化了石油進(jìn)口客戶期租航線選配船策略。以某石油進(jìn)口客戶FOB交付合同作為例證，論證石油進(jìn)口航線在此兩種方式下選配船措施的可行性和提高航運(yùn)效益能力，比較傳統(tǒng)交易方式，管理和分配資源策略海運(yùn)方式下石油進(jìn)口航線選配船計(jì)劃優(yōu)化可減少航運(yùn)經(jīng)濟(jì)支出。同時(shí)，在2種方式下船舶航行速度不同條件分析調(diào)整航行速度方法的石油進(jìn)口航線選配船計(jì)劃優(yōu)化措施。

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基金項(xiàng)目：國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目：2021YFC2801000，北極航道通信導(dǎo)航保障技術(shù)研究與系統(tǒng)開發(fā)

作者簡(jiǎn)介：

王建濤，高級(jí)輪機(jī)長(zhǎng)，副教授，主要研究方向：海上航行安全，（E-mail）LICHENGHAI@163.com