第四章 船型與頻次決策
4.4 船型與頻次決策範例
為 瞭 解 上 述 模 式 的 運 作 情 形 ， 本 研 究 以 一 航 商 的 越 太 平 洋 航 線 (Transpacific Northwest Service，簡稱 TPN 航線)為例進行船型與頻次決策分 析，並探討貨物載運量、航程長度、靠泊港數與港埠效率等因素對船型決策 之影響。
TPN 航線由高雄港出發，經香港、大阪、塔克馬(Tacoma)至溫哥華而後 返回高雄港，總共靠泊五個港口，航線總航程 11,945 浬，各航段航程如圖 15 所示。假設航商可用船型有五種，分別以 Ti (i = 1~5)表示由小至大的船 型，各型貨櫃船的船舶容量(Ut)、服務航速(Vt)、船舶時間成本(St)、船舶燃 油成本(Ft、Bit)如表 9 所示，各型船在港口的港灣費用固定部份(α )、變動it 部份(β )與單位貨櫃處理成本(Git i)如表 10 所示，各港口間的貨物載運量如表 11 所示。另外，模式中各港的平均毛裝卸效率(Ri)、平均等待時間(Wi)在此 範例分析中暫不考慮港埠差異，均按高雄港 2001 年的船舶動態資料與棧埠 作業資料估算，分別為 1680TEU/日(70TEU/時)與 0.125 日(3 小時)，貨物時 間價值(H)則參考相關資料假設為每 TEU 貨櫃 30 美元/日。
大阪
香港
高雄
塔克馬 溫哥華
1376浬
4557浬
5516浬
154浬
342浬
圖 15 TPN 航線的各航段航程 航程資料來源：Caney and Reynolds[76]。
表 9 各型船之船舶相關參變數值
船 型 T1 T2 T3 T4 T5 船舶容量Ut (TEU) 1,810 2,728 3,428 4,211 5,652 服務航速Vt (浬/日) 504.0 492.0 496.8 600.0 600.0 每日船舶時間成本St (美元) 21,940 22,865 23,571 24,360 25,813 單位距離燃油成本Ft(美元/浬) 15.51 20.81 24.32 23.57 29.89 進港燃油成本Bit (美元/次) 77.62 104.05 121.59 117.84 149.44
註：1. 此五種船型均為長榮海運公司所使用之船型，表中各船型的服務航 速(Vt)引用自該公司網站。
2. 各船型的每日船舶時間成本(St)與船舶燃油成本(Ft、Bit)依據王鴻仁 [74]估算 1,687TEU、5,200TEU 貨櫃船的每日時間成本與每日燃油成 本值，以線性法推估，並假設進港燃油成本各港相同為單位距離燃 油成本的五倍。
表 10 各型船之港埠相關參變數值
船 型 T1 T2 T3 T4 T5 港灣費用固定部份αit (美元/次) 3,377 3,497 3,859 3,987 4,241 港灣費用變動部份βit (美元/日) 2,151 2,151 2,868 2,868 4,302 單位貨櫃處理成本Gi (美元/TEU) 53 53 53 53 53
註：在此範例分析中暫不考慮港埠差異，假設各港港埠相關參變數值αit、 βit、Gi 相同，且以各型船在高雄港之費用計算，各種使用費依據「高 雄港港埠業務費費率表」(高雄港務局[77])計算。
表 11 各港口間貨物載運量
單位：TEU 起 迄 高 雄 香 港 大 阪 塔克馬 溫哥華
高 雄 - 0 0 9,663 8,166
香 港 0 - 0 23,553 19,904 大 阪 0 0 - 1,918 1,621
塔克馬 6,026 14,689 1,196 - 0 溫哥華 5,093 12,413 1,011 0 - 註：1. 基於此一越太平洋航線以服務遠東與美西間的遠洋貨櫃往來為目
的，不考慮近洋貨物載運量，因此假設遠東區域內、美西區域內港 口間的貨物載運量為零。
2. 以五個港口的港埠貨櫃作業量 (引自 Containersation International Yearbook 2002[78])表示各港口貨櫃裝卸量之相對比例，據以計算各 港口間的貨物載運量比例，並以該航線 2001 年第二季在高雄港的貨 櫃實櫃裝卸量計算各港口間的貨物載運量。
將上述各項參變數值代入，求得各型船的成本關係曲線數學式、最小運 送頻次點(AC2t,AC1t)與各型船成本關係曲線的交點，如表 12 所示，推論得 到各型船的可行解如圖 16 所示。表 12 的最小運送頻次點值顯示各型船的最 小單位貨櫃航運成本 (AC1t)值隨船型的增大而減少，以 T5 船型最小為 240 美元/TEU，其次是 T4 船型為 255 美元/TEU，然後是 T3、T2 與 T1 船型，
分別是 297、324 與 385 美元/TEU。
圖 16 中五曲線分別表示五型船的成本關係曲線，曲線圖形如同第三節 所推論為雙曲線數學函數。T4 型(4,211TEU)船的成本關係曲線最接近原點 (0,0)，顯示該型船在相同單位貨櫃存貨成本水準下的單位貨櫃航運成本最 低，其次是 T5 型(5,652 TEU)船，兩曲線不相交，容量較大的 T5 型船的曲 線恆位於 T4 型船的右上方，與前述理論推導之兩型船航速相同(Vt4=Vt5=25) 情況一致，其次是 T1 型(1,810 TEU)船，其曲線與 T4、T5 的曲線分別相交 於一點：(725,197)、(549,258)，不過此兩點均已位在不可行解處。另 T3 型 (3,428 TEU)與 T2 型(2,728 TEU)船，兩型船的成本關係曲線相當貼近，由於 T3 型船的航速略高於 T2 型船，兩曲線相交於一點(424,650)，兩型船的航速 低於 T1 與 T4、T5 船型，與 T1 型的曲線沒有交點，而與 T4 型、T5 型的曲 線均相交於一點。
表 12 各型船的成本關係曲線數學式、最小運送頻次點與各曲線交點 單位：美元／TEU 成本關係曲線交點
船
型 成本關係曲線數學式 最小運送
頻次點 T1 T2 T3 T4
T1 (AC1-134)(AC2-365)=22732.5 (456,385)
T2 (AC1-135)(AC2-374)=25812.8 (511,324) 不相交
T3 (AC1-137)(AC2-370)=27538.1 (542,297) 不相交 (424,650) T4 (AC1-138)(AC2-308)=24771.0 (519,255) (725,197)
不可行
(1358,162) 不可行
(3787,145) 不可行
T5 (AC1-141)(AC2-308)=28067.3 (592,240) (549,258) 不可行
(727,208) 不可行
(911,188) 不可行
不相 交
圖 16 TPN 航線之各型船的可行解
柏拉圖最佳解為各型船中最接近原點(0,0)之曲線所組成，由圖 16 中各 型船的可行解，可求得 TPN 航線之柏拉圖最佳解，由 T4 型船的所有可行解 與 T5 型船之部份可行解所組成，如圖 17 中實線所示。船型決策臨界點可由 式(29)計算得到，為 555 美元/TEU，顯示柏拉圖最佳解包含 T4 與 T5 兩種船 型，當單位貨櫃存貨成本沒有限制時以使用 T5 型船較佳，當單位貨櫃存貨 成本要求須小於 555 美元/TEU 時以使用 T4 型船較佳。
圖 17 TPN 航線之柏拉圖最佳解與實務可行解
進一步考慮在實務上航商安排的運送頻次大多以週為單位，提供兩週一 班以上的航運服務。則 TPN 航線實際上可選擇的船型與頻次如表 10 與圖 14 中的離散點所示。表 13 顯示當航商提供兩週一班至每日一班之航運服務時 的最適船型、單位貨櫃航運成本與單位貨櫃存貨成本。兩週一班與每月三班 之航運服務無法將所有貨物完全運送，單位貨櫃航運成本最低的選擇是安排 每週一班的航運服務，此時以 T5 船型服務的單位貨櫃航運成本為 254 美元 /TEU，單位貨櫃存貨成本為 558 美元/TEU，此外航商亦可以選擇安排兩週 三班、每週二班或更高頻次的運送服務，此時以 T4 船型服務較佳。
表 13 TPN 航線實際可行之航運服務
運送頻次 船型
單位貨櫃 航運成本 (美元/TEU)
單位貨櫃 存貨成本 (美元/TEU)
運送頻次 船型
單位貨櫃 航運成本 (美元/TEU)
單位貨櫃 存貨成本 (美元/TEU) 兩週一班
(f=6.5)
不可
行 - - 每週三班
(f=39) T4 435 392 每月三班
(f=9)
不可
行 - - 每週四班
(f=52) T4 534 371 每週一班
(f=13) T5 254 558 每週五班
(f=65) T4 633 358 兩週三班
(f=19.5) T4 287 475 每週六班
(f=78) T4 732 350 每週二班
(f=26) T4 336 433 每日一班
(f=91) T4 832 344
貨物載運量變動對船型決策之影響如圖 18。圖中顯示：在 TPN 航線之 不同單位貨櫃存貨成本(AC2)與總航線貨物載運量(Q)時的最適船型決策，當 單位貨櫃存貨成本低、航線貨物載運量低時，採用 T4 型船較佳，而當單位 貨櫃存貨成本高、航線貨物載運量高時，採用 T5 型船較佳，也就是說，隨 著貨物載運量的增加，決策傾向於使用大型船。
圖 18 貨物載運量變動對船型決策之影響
進一步，本研究探討不同的航程長度、靠泊港數目，以及港埠效率對船 型決策之影響。表 14 顯示當航線貨物載運量為 20,000TEU 時，不同航程、
靠泊港數與港埠效率情況下頻次為每週一班的最適船型，可知最適船型將隨 著航程長度的增加而增大，隨著靠泊港數的增加而減少，且隨著港埠效率的 提高而增大。
表 14 航程、靠泊港數與港埠效率之影響分析
(a) 目前港埠效率(Wi=3hr., Ri=70TEU/hr.)下的最適船型 航程
靠港數
2,000 浬 2,500 浬 3,000 浬 3,500 浬 4,000 浬 4,500 浬 5,000 浬
5 港 T1 T1 T1 T4 T4 T4 T4 10 港 T1 T1 T1 T1 T4 T4 T4 15 港 T1 T1 T1 T1 T4 T4 T4 20 港 T1 T1 T1 T1 T4 T4 T4 (b) 港埠效率提高(Wi=1hr., Ri=140TEU/hr.)下的最適船型
航程 靠港數
2,000 浬 2,500 浬 3,000 浬 3,500 浬 4,000 浬 4,500 浬 5,000 浬
5 港 T1 T1 T4 T4 T4 T4 T4
10 港 T1 T1 T4 T4 T4 T4 T4
15 港 T1 T1 T1 T4 T4 T4 T4
20 港 T1 T1 T1 T4 T4 T4 T4
(c) 港埠效率降低(Wi=6hr., Ri=35TEU/hr.)下的最適船型 航程
靠港數
2,000 浬 2,500 浬 3,000 浬 3,500 浬 4,000 浬 4,500 浬 5,000 浬
5 港 T1 T1 T1 T1 T1 T1 T4
10 港 T1 T1 T1 T1 T1 T1 T4
15 港 T1 T1 T1 T1 T1 T1 T4
20 港 T1 T1 T1 T1 T1 T1 T4