集貨港指派模式求解

第六章單一指派非嚴格海運軸輻路網模式之應用與測試

6.3 集貨港指派模式求解

集貨港指派模式目的解決集貨港的分配，在最大利潤為前提下，經由指派原則，完成支線上的集貨港與軸心港的連結，及航行路徑。求解步驟是，首先將這些未評選為軸心港的剩下港，亦即集貨港，分別指派到軸心港，指派原則是每一個集貨港與最近的一個軸心港相連結，直到每個集貨港指派完畢。其次，處理集貨港與到軸心港的航行路徑，

根據前文(5.4.2 節)的分析，迴圈與直達型態能創造最高承載率，因此，支線以此航行型態為基礎，其目的是符合求解支線的目標值(利潤最大化)，同時此值對應的，就是集貨港指派模式的最佳一組支線組合，包括集貨港指派及數量，以完成貨櫃子船的支線航線。依據前文 (6.2 節) 求解結果，有 4 個到 8 個軸心港的組合，將進入支線集貨港指派模式的求解。

我們以 4 個軸心港的其中一組 {3、4、6、11} 為例子，說明求解步驟，首先將這組內其餘的港口 (集貨港) {2、5、6、7、8、9、10}，按距離原則，指派給最近軸心港，

港口指派型態是：{1}Æ3、{2,5}Æ4、{7,8,9,10}Æ6、{12}Æ11。其次對支線包含 2 個 (或以上) 的集貨港，以迴圈方式規劃子船的航行型態，因此軸心港 4 和軸心港 6 的支線採迴圈型態，而軸心港 3 和軸心港 11 各只有一個集貨港，採直航。最後求解這組的集貨港指派模式之目標值，得出值為34.8803*10⁶，如表6-11 所示。其他不同港口位置的目標值，求解結果，依遞減排序為：{(3, 4, 6, 11)、(2, 3, 4, 11)、(3, 4, 7,11)、(3, 4, 11,12)、

(3, 4, 11,12)、(3, 4, 5, 11)、(3, 4, 10,11)、(3, 4, 8, 11)}。以相同求解步驟，可解 5 個到 8 個軸心港的集貨港指派模式之目標值，整理如表6-12~6-15。表 6-12~6-15 也顯示集貨港指派目標值與子船數量關係，即如果軸心港愈多，則子船數量愈少。表 6-16 顯示集貨港指派模式求解出各組最大目標值的排序。

表6-11 設置 4 個軸心港之集貨港指派模式求解目標值排序解目標值

（10⁶美元）軸心港位置最佳集貨港指派子船

艘數 1 34.8893 3, 4, 6, 11 {1}Æ3、{ 2,5}Æ4、{7,8,9,10}Æ6、{12}Æ11 6 2 20.6635 2, 3, 4, 11 {1}Æ2、{ 5,6,7,8,9,10}Æ4、{12}Æ11 8 3 16.5469 3, 4, 7,11 {1}Æ3、{ 2,5}Æ4、{6,8,9,10}Æ7、{12}Æ11 5 4 15.6017 3, 4, 11,12 {1}Æ3、{ 2,5,6,7,8,9,10}Æ4 9 5 4.8501 3, 4, 5, 11 {1}Æ3、{ 2}Æ4、{6,7,8,9,10}Æ5、{12}Æ11 8 6 2.9833 3, 4, 10,11 {1}Æ3、{ 2,5,6}Æ4、{7,8,9}Æ10、{12}Æ11 6 7 1.2495 3, 4, 8, 11 {1}Æ3、{ 2,5,6}Æ4、{7,9,10}Æ8、{12}Æ11 6

表6-12 設置 5 個軸心港之集貨港指派模式求解目標值排序解目標值

（10⁶美元）軸心港位置最佳集貨港指派子船

艘數 1 35.8838 3,4,6,11,12 {1}Æ3、{ 2,5}Æ4、{ 7,8,9,10}Æ6 6 2 24.6357 2,3,4,11,12 {1}Æ2、{5,6,8,9,10}Æ4 6 3 15.2040 3,4,7,11,12 {1}Æ3、{ 2,5}Æ4、{6,8,9,10}Æ7 6 4 11.0949 3,4,5,11,12 {1}Æ3、{ 2,}Æ4、{6,7,8,9,10}Æ5 6 5 5.3596 3,4,10,11,12 {1}Æ3、{ 2,5,6}Æ4、{7,8,9}Æ10 5 6 2.9631 3.4.9.11.12 {1}Æ3、{ 2,5}Æ4、{ 7,8,10}Æ9 5 7 2.4883 3,4,8,11,12 {1}Æ3、{ 2,5,6}Æ4、{7,8,9}Æ6 5

表6-13 設置 6 個軸心港之集貨港指派模式求解目標值排序解目標值

（10⁶美元）軸心港位置最佳集貨港指派子船

艘數 1 11.1096 3,4,5,6,7,11,12 {1}Æ3、{ 2,5}Æ4、{ 8,9,10}Æ7 3 2 4.5369 2,3,4,5,7,11,12 {1}Æ3、{2}Æ4、{6}Æ5、{8,9,10}Æ7 3 3 3.9228 3,4,6,7,8,11,12 {1}Æ3、{2,5}Æ4、{9,10}Æ8 3 4 1.3323 2,3,4,6,7,11,12 {1}Æ2、{5}Æ4、{6}Æ7、{8,9,10}Æ7 3 5 -2.6897 3,4,5,7,8,11,12 {1}Æ3、{2}Æ4、{6}Æ5、{9,10}Æ8 4 6 -11.5760 2,3,4,7,8,11,12 {1}Æ2、{5}Æ4、{6}Æ7、{9,10}Æ8 4 7 -13.3584 3,4,5,7,10,11,12 {1}Æ3、{ 2}Æ4、{6}Æ5、{8}Æ7、{9}Æ10 5

表6-14 設置 7 個軸心港之集貨港指派模式求解目標值排序解目標值

（10⁶美元）軸心港位置最佳集貨港指派子船

表6-15 設置 8 個軸心港之集貨港指派模式求解目標值排序解目標值

（10⁶美元）軸心港位置最佳集貨港指派子船

艘數 1 7.7633 2,3,4,5,6,7,11,12 {1}Æ2、{ 8,9,10}Æ7 2 2 0.9290 3,4,5,6,7,8,11,12 {1}Æ3、{2}Æ4、{9,10}Æ8 3 3 -5.4508 3,4,5,7,8,10,11,12 {1}Æ3、{2}Æ4、{6}Æ5、{9}Æ10 3 4 -5.7173 2,3,4,5,7,8,11,12 {1}Æ2、{6}Æ5、{9,10}Æ8 3 5 -7.9037 2,3,4,5,7,9,11,12 {1}Æ2、{6}Æ5、{8,10}Æ9 3 6 -9.6483 2,3,4,6,7,8,11,12 {1}Æ2、{5}Æ4、{9,10}Æ8 4 7 -16.9245 2,3,4,5,7,10,11,12 {1}Æ2、{6}Æ5、{8}Æ7、{9}Æ10 4

表6-16 集貨港指派模式之各組最大目標值目標值

（10⁶美元）

軸心港數量

子船

數目最佳集貨港指派

34.8803 4 6 {1}Æ3、{ 2,5}Æ4、{7,8,9,10}Æ6、{12}Æ11 35.8838 5 5 {1}Æ3、{ 2,5}Æ4、{ 7,8,9,10}Æ6

14.0186 6 3 {1}Æ3、{ 2,5}Æ4、{ 8,9,10}Æ7 11.1096 7 3 {1}Æ3、{ 2,5}Æ4、{ 8,9,10}Æ7

7.7633 8 2 {1}Æ2、{ 8,9,10}Æ7

表6-17 實例之單一指派非嚴格海運軸輻路網模式各組最大目標值(10⁶美元）

軸輻路網模式總目標值

軸心港位置模式目標值

集貨港指派模式目標值

軸心港

數量最佳軸心港位置

75.8020 40.9127 34.8893 4 {3,4,6,11}

91.8068 55.9230 35.8838 5 {3,4,6,11,12}

82.5345 68.5159 14.0186 6 {3,4,6,7,11,12}

79.6691 68.5595 11.1096 7 {3,4,5,6,7,11,12}

76.3228 68.5595 7.7633 8 {2,3,4,5,6,7,11,12}

在軸心港數量固定下，軸心港位置模式和集貨港指派模式的目標值，兩者相加，得出值就是單一指派非嚴格海運軸輻路網模式的總目標值，其中最大目標值，有一組，此值意義：在利潤最大化目標下，最佳軸輻路網式的貨櫃船航線型態與規劃，決策包括主軸線與支線型態、軸心港個數和位置、集貨港指派，及母船航行頻次和子船數目。表6-17 顯示軸輻路網模式最後求解的結果，最大目標值落在5 個軸心港，港口是：{3,4,6,11,12}，

支線指派型態是：{1}Æ3、{ 2,5}Æ4、{7,8,9,10}Æ6，港口{11}和{12}為單一軸心港，

主軸線每艘母船每年航行10 個頻次，支線上有 6 艘子船配合。其餘的目標值，依遞減排序是6、7、8、4 個軸心港的組合。以本例的 12 港口背景求解結果，表示如果航商要規劃越太平洋航線，在追求最大利潤目標下，軸心港的最佳選擇為：香港、高雄、上海、

洛杉磯、長堤，同時配合3 個支線系統，而上海則是航線的最大支線系統。

綜合上述，本模式的求解過程發現：

1. 軸心港位置模式解出主軸線的最大利潤值，是船隊只停靠6 個軸心港的規劃。此結果說明航商在規劃貨櫃船隊航線時，對停靠港口的選擇，並非數量愈多，利潤愈大；

而是須衡量每增加一個停靠的港口，是否能帶給航線的邊際利潤，參考表6-10。實務上，航商在停靠的港口是有長期性的契約，不易變動，因此港口的決定更謹慎，

本研究軸心港位置模式能提供航商在最佳軸心港選擇的決策參考。

2. 雖然主軸線最大利潤值是6 個軸心港，但航線總最大利潤值是 5 個軸心港。軸輻路網的總利潤是包括主軸線和支線的利潤，而非只考慮單一部份航線，因此集貨港指派的會改變利潤值，而影響軸心港位置選擇。此外，集貨港數量與利潤值有相關性，

集貨港少的支線系統，相對地利潤較少，參考表6-17。

3. 軸心港數量相同下，主軸線利潤高於支線利潤，此點現象說明軸輻路網系統的功能，即軸心港具備集中流量的特性，能降低單位運送成本，提供給貨櫃母船的規模經濟性，參考表6-17。

4. 母船航行頻次和子船數目皆隨軸心港增加而減少，這點與實務上一致，當軸心港數量較多，則主軸線上航行距離長，因此貨櫃母船每年的往返頻次少，同時軸心港數量較多，相對地集貨港隨之較少，則支線上子船數目少。

5. 軸心港的獲選與該港口的起迄量、位置，及港埠成本有關係，流量愈大的港口，被模式選中軸心港的次數愈多；有集貨港指派愈多的港口，被選中軸心港次數愈多；

港埠成本較低的港口，雖然流量不很高，但會有較多次被選為軸心港的機會。

6. 實例12 港口求解結果，如圖 6-2，表示如果航商要規劃越太平洋航線，在追求最大利潤目標下，則主軸線由香港、高雄、上海、洛杉磯、長堤等5 個軸心港組成，配合香港、高雄、上海為中心的支線系統，所形成的軸輻路網航線，而以10 艘 6,000TEU 母船以每星期1~2 的頻次，往返於主線上，及 6 艘 1,000TEU 子船於支線上航行。

此軸輻路網航線與實務上航線系統相似，以亞洲-美國西岸航線為例，國內陽明海

運的越太平洋國際貨櫃航線，在主軸線有母船往返停靠鹽田-高雄-上海-陽光-釜山-洛杉磯-奧克蘭等 7 個港口，同時配有以高雄和上海為中心的區域接駁支線，即高雄-基隆-馬尼拉，上海-橫濱-東京-上海航線，此就是一組越太平洋的主軸與支線的軸輻路網系統。如果扣除主軸線上不同的停靠港口，本文在軸心港的選擇和支線系統建立略接近於實際。

圖 6-1 包含軸心港位置模式與集貨港模式之總目標值變化圖

圖6-2 越太平洋航線之最佳軸輻路網式貨櫃船航線圖

TWKHH

JPUKB

CNSHA

HKHKG

USLGB KRPUS

JPYOK

PHMNL

SGSIN

Hub port s

● TWKEL

USLAX J PTYO

Feeder port s 5000000

15000000 25000000 35000000 45000000 55000000 65000000 75000000 85000000 95000000

4 5 6 7 8

Objestive value

Quadratic integer model

Hub location model

Spoke allocation model

6.4 敏感度分析

本節的模式檢驗是想瞭解軸輻路網的總目標值與航線型態，是否會因假設條件變動而改變，前文模式 (5-1,5-7) 考慮的相關參數是運費、貨櫃承載量、港口費用，及燃油價格等。由於航線上的平均運價由市場供需機能決定的，非個別航商可改變的，所以本文不加以討論。前文雖己得知港口費用的不同，會影響到港口被獲選為軸心港的因素，

本節仍調整一個港口的裝卸費和碇泊費的高低，以進一步確認其結果。因此，除了港口因素外，本節要討論的是：在其他因素不變之情況下，決定利潤因素之承載量與燃油價格的變動，對利潤及軸輻路網型的影響為何？

6.4.1港口裝卸費與裝卸率變動分析

由於港埠業者競爭激烈，此項費用常會被調整以吸引更多航商停靠，前面所探討的軸輻路網模式，是假設港口裝卸費和碇泊費是己知且固定不變，如果此兩項有改變，是否最大目標值與航線型態也會受影響？為清楚比較，本文以上海港為對象，上海港的此項費用相對低廉，而能被評選為軸心港，現在調高其港口裝卸費和碇泊費，選用上海是軸心港的{ 3 , 4 , 6 , 11 , 12}這組，和上海不是軸心港{ 3 , 4 , 7 , 11 , 12}，二組之間對照，

重新檢驗模式目標值，結果如表 (6-18) 所示。表 6-18 顯示當港口裝卸費和碇泊費增加，

則主軸線與支線的最大利潤值都會減少，此表示其他條件不變下，港口費用與最大利潤值有負向關係存在，此點與實際現況一致。不過，港口費用改變對支線的影響較主軸線明顯，理由是軸輻路網的集貨港須以軸心港為轉運中心，以致增加貨櫃在軸心港的装卸費與停靠費用，因此降低支線利潤。由表 6-18 看出當上海的港口裝卸費和碇泊費持續增加30%，則{ 3 , 4 , 6 , 11 , 12}總目標值，從調整前 91.8068*10⁶減至82.1237*10⁶，低於{3、4、7、11、12}的 84.0867*10⁶，表示上海不再被評選為軸心港，由釜山取而代之，

成為最佳軸心港位置。此點發現應可以解釋，為何上海港近來能漸漸超越其他競爭港，

而成為世界第三大貨櫃港。

表6-18 上海港裝卸費及碇泊費變動之敏感度分析 (目標值：10⁶美元 ) 軸心港位置

項目 { 3 , 4 , 6 , 11 , 12} { 3 , 4 , 7 , 11 , 12}

軸心港位置模式

目標值 55.9230 69.9204

集貨港指派模式

目標值 35.8838 15.2040

未調整前

總目標值 91.8068 85.1244

軸心港位置模式

目標值 55.5002 69.9204

集貨港指派模式

目標值 32.8159 14.8307

增加 10％

總目標值 88.3161 84.7511

軸心港位置模式

目標值 55.0969 69.9204

集貨港指派模式

目標值 30.1230 14.4985

增加 20％

總目標值 85.2199 84.4189

軸心港位置模式

目標值 54.6936 69.9204

集貨港指派模式

目標值 27.4301 14.1663

增加 30％

總目標值 82.1237 84.0867

6.4.2承載率變動分析

前面所探討的軸輻路網模式，假設航線上之貨櫃承載率是己知且固定不變的。事實上，企業經營過程中存在諸多不確定因素，今假設貨櫃母船的承載率，與預先規劃產生差異，落差範圍介於0.5 ~1.0 之間，因此為解瞭模式各方面的功能，現在以 4 個軸心港的組合為例子，對此問題進一步分析，觀察此對最大目標值與其對應航線型態的影響，

求解結果如表 (6-19)。表 6-19 顯示當貨櫃承載率下跌，則最大利潤值減少，貨櫃承載

在文檔中海運軸輻路網模式規劃貨櫃船航線之研究 (頁 85-93)

第六章 單一指派非嚴格海運軸輻路網模式之應用與測試

6.3 集貨港指派模式求解

6.4 敏感度分析

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