研究動機

軸輻網路(hub-and-spoke networks)目前在航空客運網路、航空貨運與快 遞運輸網路、網際網路、通訊網路等方面均大為風行。在海運上，隨著全球 經濟的發展與貿易活動的熱絡，航運市場日趨繁榮，從事遠洋業務的定期貨 櫃船公司(以下簡稱航商)亦發展出海運的軸輻網路，即在航運網路中選擇數 個港埠為軸心港(hub port)，以大型貨櫃船─母船(mother ship)航行於軸心港 間的主航線，而以小型貨櫃船─集貨船(feeder ship)航行於軸心港與地區港埠 (集貨港)間的集貨航線。主航線通常服務洲際間貨物往來，主要有越太平洋 (Trans-Pacific)航線、越大西洋(Trans-Atlantic)航線、亞洲─歐洲航線、亞洲

─澳洲航線等，集貨航線主要在匯集／配送洲內或區域內的貨物，如中國─

日本集貨航線、新加坡─印尼泗水集貨航線等。

航商發展軸輻海運網路的目的在藉由集中貨物、使用大型貨櫃船運送，

發揮流量規模經濟之效益，然並非所有貨物均經由軸心港轉運是最恰當的。

採用軸輻海運網路在流量大的主航線上使用大型貨櫃船確有單位貨櫃航運 成本降低的規模經濟效益，但地區港埠的貨櫃須運至軸心港轉運，將增加其 運送距離與時間，以及在軸心港轉運的費用與時間。因此，當航商採用軸輻 海運網路，在規劃各地區的航運服務時，不必全然採用軸輻系統，須視當地 的貨物載運量、港埠分佈狀況、軸心港費率與效率、船舶規模經濟性等因素，

以決定適當的運送路線。

船型與頻次決策亦是航商最重要的航運規劃課題之一。目前，航運市場 上多以 2,000TEU¹以下的小型貨櫃船服務近洋航線，4,000TEU 以上的大型 貨櫃船服務主要的遠洋航線，然而貨櫃船的船型變化極大，2003 年 8 月首 航高雄港的東方海外貨櫃航運公司 (Orient Overseas Container Line, OOCL) 東方長灘輪容量高達 8,000TEU，與 4,000TEU 貨櫃船的適用航線必不相同。

在運送頻次方面，為滿足貨主運送需求，航商於各航線均安排兩週一班以上 的航運服務，其中大多為每週一班，亦有每月三班、每週二班、每週三班等

1 20 呎國際標準櫃(twenty-foot equivalent unit)，為貨櫃單位。

不同的運送頻次。

由於大型貨櫃船具有單位艙位成本(slot cost)降低的規模經濟性，故航商 傾向採用大型貨櫃船，然若航線貨物載運量不大，造成船舶承載率過低，或 運送頻次無法滿足貨主需求，則以使用小型貨櫃船較佳，這也就是目前實務 上航商聯營盛行的重要原因，航商透過共同派船、艙位互租、艙位互換等聯 營合作策略來擴大航線載運量、採用大型船運送以降低航運成本。因此，航 商進行船型與頻次決策時，除考慮船型的規模經濟性，同時亦須注意貨物載 運量、航程、航速、靠泊港費率與效率等相關影響因素，在航運服務品質達 到一定水準後，安排航運成本最低或最具經濟效益的航運服務。

貨櫃運送路線、船型與頻次決策的結果，不僅影響到航商的營運效率，

亦同時直接影響到提供給貨主的服務品質。由於貨櫃航運服務屬同質性高的 產業，航商在競爭激烈與市場導向的環境中，除了考慮自身負擔的航運成本 外，尚須同時增進其服務品質以提升競爭力，才是較佳的航運規劃。與貨物 運送過程相闗的存貨成本是影響航商航運服務品質的重要因素，如航商常透 過提供高頻次航運服務、採用較快速貨櫃船運送或改變運送路線等方法，以 降低貨物運送時間來提高其航運服務品質，而貨主亦常依存貨成本大小直接 相關之航線頻次做為選擇航運服務之依據(如許巧鶯與彭美珠[1])。

雖然，存貨成本係由貨主所負擔，不過，Daganzo[2]在分析貨物儲運成 本時曾指出：貨物從起點到終點的所有成本均要納入考量，無論該項成本是 由貨主、運送人或其他人所負擔，如果一個最適化問題沒有考慮存貨成本，

將使營運負擔轉價在貨主身上，如此一來，貨主將較不願意把貨物交給運送 人運送。換句話說，在決策時若能將存貨成本納入考量，會是較佳的決策。

因此，本研究提出在進行航運規劃決策時，以航運成本與存貨成本為決策的 兩個主要考量因素。

存貨成本的概念源於物流研究的 EOQ 模式(Economic Order Quantity 模 式；或稱經濟批量模式)。Daganzo 等學者進一步將此 EOQ 模式的存貨成本 概念擴展至運輸服務的成本分析與決策上。如：Daganzo[2]提出由最小化總 儲運成本以決定最佳的運送服務；Blumenfeld et al.[3]分析運輸成本、存貨成 本與生產成本間的替換關係，以決定貨運網路的最適運送策略；Hall[4]同時 考慮運輸成本與存貨成本，建立一個貨物運送路線選擇模式，探討在一個轉 運站情況下，貨物該直接運送或轉運；許巧鶯與王志青[5]分析航空貨物的總

儲運成本，探討在軸輻航空網路下各航線的貨物應採直接運送或透過空運中 心轉運；許巧鶯與蕭國洲[6]構建廠商直接運送與轉運兩路線之成本函數，由 運送成本的比較來探討廠商在空運中心設置轉運站進行轉運之課題。

在海運上，過去文獻亦有論及存貨成本，如 Jansson and Shneerson[7]亦 提出將貨主存貨成本與接駁運輸成本(feeder transport cost)納入航運服務決 策考量的經濟分析模式，Pope and Talley[8]並進一步延續 Jansson and Shneerson[7]的研究，其指出最適船型與選用的存貨管理模式、存貨短缺與 安全存貨的處理、流行的存貨管理成本結構等三方面具有高度敏感性。惟其 所定義的存貨成本係指貨主、購買商或進口商所負擔的所有貨物存貨成本，

除考慮貨物的時間成本外，尚考慮到存貨的管理與控制，而本研究所指稱的 存貨成本，係延續 Daganzo[2]從貨物的角度來分析，僅探討貨物在由起點至 終點的運送過程中所發生的存貨成本，不考慮存貨的管理控制策略。此外，

Jansson and Shneerson[7]的研究以航運成本與存貨成本總和最小化為目標，

而本研究將航運成本與存貨成本視為兩分別目標。

要將存貨成本納入航商航運規劃決策考量的本質為雙目標，因為追求航 運成本最小化與追求存貨成本最小化是兩個互相衝突的目標，通常當航班頻 次密集時的存貨成本低、航運成本高，而當航班頻次稀疏時的航運成本低、

存貨成本高。本研究基於航商雖將存貨成本納入決策考量，但對於存貨成本 的重視程度則不一定等同於其自身負擔的航運成本，因此，提出將航運成本 與存貨成本視為兩分別的目標，如此將求得在不同航運成本與存貨成本目標 達成程度下的最適路線、船型與頻次。

過去已有許多文獻採用雙目標方法來分析運輸課題，研究結果顯示出採 用雙目標的優點。相關文獻在航空服務規劃方面有 Flynn and Ratick[9]，在 公車營運規劃方面有 Tzeng and Shiau[10]，在航空公司航運規劃方面有 Teodorovic and Krcmar-Nozic[11] ， 在 鐵 路 貨 運 規 劃 方 面 有 Fu and Wright[12]，在捷運網路設計方面有 Israeli and Ceder [13]，在空服人員排班 方面有 Teodorovic and Lucic[14]，在鐵路空運服務規劃方面有 Chang et al.[15]，在航空網路設計方面有 Hsu and Wen [16]，而在鐵路排程方面有 Ghoseiri et al.[17]等。一個雙目標的決策通常可以提供較佳的替選方案，且 使得決策有較高的彈性。此外，以航運成本最小化或以航運成本與存貨成本 總和最小化之單一目標決策，可視為雙目標決策之特例。

過去關於航運規劃的文獻大多針對一般網路的航線安排(ship routing)、

船隊部署(fleet deployment)與船期安排(ship scheduling)課題做探討。如 Rana and Vickson[18]、Cho and Perakis[19]、Powell and Perakis[20]、Sambracos et al.[21]、盧華安[22]、盧華安與徐育彰[23]、陳春益與邱明琦[24]、郭塗城與 朱經武[25]等，特別是 Ronen[26, 27] 與 Christiansen et al.[28]每隔十年就彙 整分析所有海運規劃文獻以前瞻未來研究方向，因此 2004 年前絕大部份的 航運規劃文獻均彙整於其文章中。這類研究著重於應用網路模式構建數學規 劃模式與設計求解方法，通常為單一目標規劃，且針對一般網路做探討，不 考慮軸輻網路之規模經濟特性與貨物轉運特性，對於船型與頻次決策亦少有 著墨。

關於船型研究的文獻主要分析船舶大小與航運成本之關係，探討船舶的 規模經濟性。如 Jansson and Shneerson[29]、董孝行[30, 31]等人研究指出隨 著船舶增大，平均航行成本(cost per ton at sea)呈遞減趨勢，具有規模經濟的 現象，而平均滯港成本(cost per ton in port)呈遞增趨勢，具有規模不經濟的 現象，而由最小化兩成本之和可求得船舶平均成本最低的最適船型；近來 Cullinane and Khanna[32, 33]研究指出由於港埠生產力改善，使得貨櫃船每 TEU 貨櫃平均滯港成本之規模不經濟現象不顯著，各航線的最適船型呈增大 之趨勢。這類研究由船舶供給或操作面說明航運經濟性，大多未考慮貨物載 運量或貨主需求之影響。

此外，部份文獻針對船舶大型化的影響作探討。例如：McLellan[34]針 對超大型貨櫃船對於港埠設施、設備的衝擊做探討；Lim[35]從合作競爭策 略運用的角度來探討貨櫃船大型化對航運市場之衝擊；Robinson[36]、王克 尹[37]、郭石盾[38]等文獻則由目前的貨櫃航運發展趨勢，預測超大型貨櫃 船未來的航運服務定位應在服務主要的、大運量的航線，而灣靠港口數目將 減少。這些文獻著重於未來發展趨勢的說明與預測。

論及軸輻海運網路之文獻不多，但隨著實務上的盛行，逐漸有文獻探討 相關課題。如 Robison[36]以敘述性的方式依過去航運發展史推測未來在遠 東地區軸輻海運系統之運作趨勢；Bendall and Stent[39]在構建高速貨櫃船之 船期安排模式時，以高速貨櫃船提供軸輻系統之近洋航運服務為例做分析；

Mourão et al.[40]構建軸輻網路之船舶指派(ship assignment)模式，模式中以限 制 條 件 (constraints) 處 理 軸 輻 網 路 的 轉 運 特 性 ； 謝 尚 行 與 張 斐 茹 [41] 以

O’Kelly[42, 43]發展的軸輻航空網路模式為基礎，考慮海運特性以建立模 式，分析軸輻海運網路的航線佈設及軸心港選擇問題；謝尚行、游至誠與王

O’Kelly[42, 43]發展的軸輻航空網路模式為基礎，考慮海運特性以建立模 式，分析軸輻海運網路的航線佈設及軸心港選擇問題；謝尚行、游至誠與王