港口選擇的相關研究

謝景昌[17]曾探討定期貨櫃船靠泊港口決策模式。認為停靠港口選擇 是航商營運重要決策之一，實務上，航商幾乎都憑經驗就有限替選方案決 定停靠港口，迄今未有實用之決策模式可供輔助。但影響停靠港口決定之 因素眾多，有客觀因素如港埠費率、港際貨運需求量、港際貨運費率、貨 物運送時間限制，及主觀因素如船舶數量與性能、船舶運載能力、航次頻 率與航行週期，各種因素產生龐大的方案組合。

航商在開闢新航線或更動舊航線時，船隊所彎靠之港口是重要決策之 一。該研究將影響定期船停靠港口選擇之因素作為定期船停靠港口決策模 式之構成要件，除了考慮一般模式之成本外，特別將航次週期時間、週班 服務、船舶裝載量限制與各港潛在貨量變化等納入考慮，並依據實務上航 線去回程靠泊不同港，發展一去回程彎靠港口不需相同之模式﹔該研究之 數學模式屬於混合整數規劃（Mixed Integer Programming）之模式，經以假 設範例測試結果顯示該研究模式充分反應決策情境之變化；另外在實例分 析時，多能符合航商在規劃航線時之考量。然而該研究僅以航商獨自開闢 航線為出發點，未考慮航線聯營與各港貨量之市場佔有率，若能經由市場 調查更精確取得各航商間貨量的市場佔有率，將可使定期貨櫃船靠港決策

模式更為實用。

張正宜[18]曾發表「臺灣地區規劃闢建洲際貨櫃中心深水碼頭最佳化 港口選擇」，就未來在台灣各國際商港中選擇闢建東南亞大型轉運樞紐港，

以提升國際競爭力。有鑑於此，該研究藉由問卷的方式，向多位港埠專家 們進行調查。期望利用多準則決策分析技術(Multiple Criteria Decision Making; MCDM)中之分析階層程序法(Analytic Hierarchy Process; AHP) 及相關正負理想解技術(Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution; TOPSIS)等作為分析決策工具。經由多準則決策分析 技術(MCDM)針對台灣地區之基隆港、台北港、台中港及高雄港等著名國際 商港，何者具備成為東南亞大型轉運樞紐港的最佳化選擇，以提供航商在 台灣之營運策略，使台灣的國際商港能夠再度進入世界重要港

口之林。

2.3 航線發展部分

Robinson (36)將亞太地區航運網路的發展區分為三個階段，也說明東 南亞和中國的經濟成長和新興港口如上海、鹽田等的加入，使未來亞太地 區整體航網將朝向多層次的結構發展。其中香港、新加坡可能成為第一級 轉運中心，專用來泊靠遠洋線的超大型船舶。高雄和釜山則可能成為第一 級或第二級轉運中心，專用來泊靠次要遠洋航線的大型船舶。而中國大陸 和東南亞新興港口則為第三級港口(集貨港)，其貨櫃再運送到第一級港口 或第二級港口去接駁母船，反之亦同，由第一或第二級港口的母船卸下貨

櫃，再由子船運到第三級港口。不過，近年來由於中國大陸和中東油源國 的經濟蓬勃發展和加速港口建設，上海、鹽田有逐漸成為第一級港口的趨 勢。

總括來說，該研究提出了幾個相當重要的概念：

1. 亞洲區域航網為全球航運網路的一個節點，同時也是一個完整的航 運網路。

2. 定期貨櫃輪航線的合併與策略聯盟趨勢將會促進越洋主航線和接駁 航線網路的整合，以擴大航商的服務範圍，也得以滿足越洋主航線大 型船舶的艙位滿載需求和運量上的經濟規模。

綜觀國內外這二十年來有關於定期貨櫃船的重要研究和文獻整理如 表 2.1 與表 2.2，表 2.1 是國內定期船研究一覽表，表 2.2 是國外定期 船研究一覽表。

表 2.1 國內定期船研究一覽表

文獻著者 主要決策 目標式 求解方法 陳春益 & 航段&港口選擇 Min cost MIP 張永昌(1994)

許志成(1998) 航段選擇 Min cost IP 郭塗城& 航段&港口選擇 Max profit IP 朱經武(2000)

謝尚行& 航段&港口選擇 Min cost IP + heuristic 張斐如(2001)

謝尚行& 航段&港口選擇 Max profit IP + heuristic 王賢崙&

宋文俊(2002)

盧華安(2002) 航段選擇 Max profit Branch & bound + heuristic 顏上堯& 航段&港口選擇 Max profit NLP

藍世宗(2003)

盧華安& 航段&航線選擇 Max profit IP + BIP + 李永苓(2003) heuristic 黃玉惠(2004) 航段&港口選擇 Min cost Beam search +

heuristic

註 :

MIP : Mixed Integer Programming 混合整數規劃 IP : Integer Programming 整數規劃

Heuristic : 啟發式演算法

NLP : Non Linear Programming 非線性規劃

BIP : Binary Integer Programming 二元整數規劃 Max flow : 最大流量

Beam search : 集束搜尋法

表 2.2 國外定期船研究一覽表

文獻著者 主要決策 目標式 求解方法 Rana & Vickson 航段&港口選擇 Max profit LP + Lagrangian (1988) relaxation Rana & Vickson 航段&港口選擇 Max profit NLP + Lag.

(1991)

Fagerholt (1999) 港口選擇 Min cost LP Fagerholt (2000) 港口選擇 Min distance DP Lu (2002) 航段&港口選擇 Min cost MIP

註. :

Lagrangian relaxation : 拉氏鬆弛法 CPLEX : 最佳化軟體

LP : Linear Programming 線性規劃 DP : Dynamic Programming 動態規劃

第三章 航線規劃之理論與實務

作業研究(operation research)這一門學科的應用範圍在二次大戰之 後有了相當大的進展。特別是在電腦普及後，進步更是神速。也是在航線 規劃時不可或缺的工具。但是因為這門學科的應用牽涉到基本微積分、線 性代數、統計學，如果太拘泥於數學運算而未考量到實務運作面則研究出 來的論文未必具有實用參考價值。因此在本論文研究期間，特就教於多位 定期貨櫃船公司的高階主管，深入訪談，以期本論文能達理論與實務兼備。

3.1 航線規劃之理論

在第二章文獻回顧中的國內外定期船研究一覽表歸納下，可以整理出 定期貨櫃船的目標式總是在追求整個船隊的營運成本極小化或是營運利 潤極大化。不論所採用的研究方法為整數規劃(IP)、混合整數規劃(MIP)、

線性規劃(LP)、非線性規劃(NLP)、動態規劃(DP)或啟發式演算法

(heuristic)等，國內外學者的研究均以總成本最小化或利潤最大化為目 標而構建數學模式。如以追求成本最小化的目標式，即將各航段航行成本 及在港灣靠成本加以考量；限制式部分乃是針對定期航線之航程特性，如 航程循環、航程週期等加以限制。並在模式中考量載運貨櫃數量，如港口 對貨量需求、船舶載運容量限制等。以下就將進一步對其內容加以說明:

3.1.1 船舶流量守恆限制

目前定期貨櫃船航線的主幹線中的船舶航行各主要港口一般均具 有循環迴路或鐘擺來回的特性(除了某些特別的航線為因應特殊的市場需 求或成本掌控而必須有一部分船舶在主幹線中蛙跳過某些次要港口)，在 主幹線中逐一灣靠各主要港口，而且是定期灣靠。目前實務上的中長程洲 際航線(也就是一般通稱的遠洋線)大多數是週班輪；短程的區間船(也就 是一般通稱的近洋線)就有可能一週有數班船來灣靠，或是二或三週才來 一班船灣靠，但二班船之間總會有時間差，以免船舶無適當數量的貨櫃可 裝載。所以船隊的營運均具有流量守恆之性質，使航線循環不間斷。除非 有某些船舶要歲修或故障而退出，但船東總會增派船舶來填補原來的空 缺，不會讓船隊經營出現作業上的缺失。

3.1.2 航程週期時間限制

定期貨櫃輪以其定期定時船班綿密的灣靠重要港口見長，也利於託 運人的船期安排。如果因為天候或人為的碼頭罷工等不可抗力因素影響而 造成船期遲延，則船東會要求船長在不可抗力因素解除後，在不影響船舶 安全的前提下，加速前進，盡力趕上原先預定進度(proforma schedule) 以維護託運人和受貨人的權益。

總而言之，在遠洋航線方面，船東在船隊經營會盡力維持一年 52 週 當中週週都有船去灣靠主航線的主要港口；而每一航次的週期(round trip)都會盡力保持一樣的時間，以保持船隊的最高服務水準。

3.1.3 船隊在每航次的各航段均有預計的承載櫃數和限制

一條遠洋貨櫃船上面可以裝載貨櫃的地方有分：甲板上和甲板下。通 常為了船舶航行的安全和重心穩固，會盡量把較重的貨櫃裝載於甲板下；

而較輕的貨櫃會裝載於甲板上面。但是也不絕對，因為船東還要考慮到翻 艙(shifting)的成本。

其實一條定期貨櫃船的載重量和裝載貨櫃數量是有限制的。這個原理就 和客機或是公車一樣，裝載過多或過重都難免會有危險產生。而定期貨櫃 船在航行當中總會有貨櫃從某起始港口(source port)裝船而到某目的港 (destination port)下船，為了避免艙位(slot)浪費和追求營運利潤極大 化，船公司的各港口分公司或代理行的營業單位會與船東作業(operation) 部門密切配合，在船舶航行中的某目的港接受託運人訂艙(booking)，在 某些貨櫃卸下船後，再將新訂艙的貨櫃裝船。隨時盡量保持船舶的滿載，

以獲取最大利潤。

3.1.4 船舶運送貨櫃的路線限制

定期貨櫃輪在航行中，除非遇到危險或是不可抗力因素，是不可任意 偏航(deviation)。當然也就不能為了裝載非航道中的港口的貨載而擅自 偏航。以圖 1-1 為例 : 假設這條越太平洋航線的主要灣靠港口分別為高 雄(Kaohsiung) Æ 香港(Hong Kong) Æ鹽田(Yantian) Æ 上海(Shanghai)

Æ 青島(Qingdao) Æ 洛杉磯(Los Angeles) Æ 高雄(Kaohsiung)，當母 船(mother vessel)航行到上海(Shanghai) 時，恰巧寧波(Ningbo)也有貨 櫃想要趕上母船，但母船終究不能因為上海與寧波距離近而嚐試直接灣靠 寧波，必須是寧波的貨櫃經由卡車(truck)、火車(rail)或是子船(feeder) 運送到上海來與母船銜接。

3.1.5 軸輻路網(Hub and spoke network)

國內外都有學者提及和研究軸輻路網理論。其概念如圖 3-1 所示，即 為將兩個樞紐港 HUB 和 HUB＇當作是腳踏車的兩個輪子的軸心，而起始港 A、B、C、D 分別以 4 艘子船將其個別貨櫃送往樞紐港 HUB 匯整，共同裝 上同一條母船再送往另一樞紐港 HUB＇卸下，再裝上 5 艘不同的子船送達 不同的 5 個目的港 E、F、G、H、I；如此一來在時間上和成本上都會較為 節省。然而這個模式在實務上是空運使用的較多，特別是客機。因為一般 而言客機較趕時間且不喜歡過夜(overnight)；而在海運定期貨櫃輪方 面，因為時間較不急迫且限於成本考量，通常船隊航行所採用的路網方式 如圖 3-2 所示。業者不會在樞紐港 HUB＇一次放置 5 艘子船，待母船一到

國內外都有學者提及和研究軸輻路網理論。其概念如圖 3-1 所示，即 為將兩個樞紐港 HUB 和 HUB＇當作是腳踏車的兩個輪子的軸心，而起始港 A、B、C、D 分別以 4 艘子船將其個別貨櫃送往樞紐港 HUB 匯整，共同裝 上同一條母船再送往另一樞紐港 HUB＇卸下，再裝上 5 艘不同的子船送達 不同的 5 個目的港 E、F、G、H、I；如此一來在時間上和成本上都會較為 節省。然而這個模式在實務上是空運使用的較多，特別是客機。因為一般 而言客機較趕時間且不喜歡過夜(overnight)；而在海運定期貨櫃輪方 面，因為時間較不急迫且限於成本考量，通常船隊航行所採用的路網方式 如圖 3-2 所示。業者不會在樞紐港 HUB＇一次放置 5 艘子船，待母船一到