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外文翻译
集装箱班轮运输网络优化的文献综述。
Hans Dietrich Haasis在网上发表：
2013年6月19日@Springer SpringSscience 商业媒体纽约2013
摘要
集装箱班轮运输是国际贸易中最重要的运输方式之一.这个行业是基于网络的，所以网络决策对任何运营商的成功都有很大的贡献。在网络优化方面有许多决策，如路由和调度设计、端口选择、机队大小和组合、机队分配和调度、集装箱移动等。本文对集装箱班轮运输的优化问题、方法和研究趋势进行了文献综述，以期对集装箱班轮运输的优化问题进行研究。我们专注于三大类：集装箱路由，英尺管理和网络设计。集装箱路由与载货和空集装箱的最优流动有关。船队管理涉及船舶分配和调度的决策.网络设计是选择港口，并结合它们来创建航运运营基础设施的问题。
关键词 集装箱班轮运输、网络优化、集装箱航线、管理网络设计
1引言
集装箱航运已成为全球贸易的中坚力量，并逐渐融入一些传统的航运模式.它是国际运输的最重要的方式之一。集装箱货物已成为最具活力的货运集团，其价值约占海运货物价值的60%（Stopford 2009）。世界海运集装箱贸易的价值从2001年的2万亿美元上升到2008年的4万亿美元（贸发会议2009年）。在2011年，集装箱运输运输了约1477万吨的8879万吨海运贸易（UNCTAD 2011）。在TEU方面，世界集装箱运输量从1980年的13.5万标准箱增长到2011年的152.1万标准箱，平均每年增长8.29%。到2020年，交通量已超过200万标准箱，2029年（ISL2011年）达到350万标准箱。
世界经济的全球化给集装箱班轮业带来了机遇和挑战。一方面，它的流量发展迅猛。另一方面，市场竞争也越来越激烈。航运业属于一个网络产业，因此网络优化在定位其竞争优势方面起着至关重要的作用。克里斯琴森等人（2004）在班轮运输中分类不同的最优决策：路线和进度设计，舰队规模和战略级别的混合，战术级别的舰队分配，货物预订的操作级别。
罗南（1983，1993）和克里斯琴森等人（2004，2007）提供了关于船舶在海上运输中的航线和调度状况的先驱文件，包括运输、工业和班轮运输。克里斯琴森等人（2013）继续在新的千年中考虑文学。也基于决策层面如克里斯琴森等人.(2004,2007,2013),Meng等人 （2013）对班轮运输的优化问题进行了研究。根据新方案选择了24篇文章，杰德森（2011）开发了一个由18个特征组成的、用于班轮运输中的船舶进程问题和调度问题的分类方案。
这些作品激发了我们对集装箱班轮运输网络优化文献的深入研究，特别是在动态和航运市场变化的背景下。我们只选择海运的一个分支来做一个调查。不定期船，工业航运以及散装班轮运输都超出了我们的范围。而不是接近最优的研究水平的决定，我们专注于三个主要类别的集装箱船舶网络：集装箱路由，车队管理和网络设计。集装箱运输与装载和空箱的最优流动有关。
本文的结构如下。第二部分是集装箱班轮运输的现状和趋势，以及集装箱网络的特点。第三部分是论文的中心部分，主要研究了三大集团的网络优化问题：集装箱路由、车队管理和网络设计。第4节包括一些结论。
2.集装箱班轮运输概述
本节旨在提供集装箱班轮运输的总体情况.第2.1节介绍了近年来航运线路的主要策略。集装箱船的发展是在第2.2节中进行的。第2.3节包括集装箱运输网络的各种业务方面。
2.1航运公司
2.1.1班轮行业集中度
根据国际集装箱年鉴 (1991,2001,2012)已公布的信息,在过去的二十年里，约有400艘班轮运输船离开了这个行业。在20世纪90年代，一些知名品牌已经不复存在，比如Pamp;ONedlloyd，Sealand，CP船舶，Cho-Yang。他们已经被其他运营商收购，或者无法在竞争日益激烈的市场上竞争.市场越来越受到少数全球航运公司的控制。1990年，20家主要运营商的产能份额为39%，2000年为57%，2011年为74%。前三大运营商马士基航运公司、MSC和CMA-CGM分别以220万标准箱、198万标准箱和133万标准箱标准，弥补了近32%的船舶运力。2010年，他们的营业利润估计在70亿美元至75亿之间，高于前20名的其他14条公开交易线，包括APL、COSCO、CSAV、CSCL、常青、汉金、Hapag-Lloyd、HMM、K线、MOL、NYK、OOCL、阳明和ZIM（Johnson 2011）。
产业萎缩是航运业横向一体化的必然结果。产能扩张在其成长过程中起着核心作用，可以通过新的建筑市场、二手市场和租船市场来实现。根据克拉克森的集装箱船数据库（1995,2012），在1990年至2011年之间，前20名被占领超过630万TEU（1307艘船），在1470万TEU（4635艘船）的世界新的建筑能力。此外，它们的主导地位也源自于积极的并购战略。除了Megaamp;As之外，还有一些Megamp;Ashave，例如NoL和APL（1997）、Hanjin和Sendern（1997）、Hapag-Lloyd和CP船舶（2005）、Maersk和Sealand（1999）、Maersk和Pamp;ONedlloyd（2005）。最大的班轮也参与了小线的收购，以扩大他们在利基市场的业务，二次交易，以及支持他们的支线和区域活动。CMA-CGM的扩张与地区性的收购有着一致的关系。
2.1.2战略联盟
顶级运营商能够长期合作为主要贸易航线提供服务，并获得运营协同作用。新的合作形式包括船舶部署，服务设计等航运业务以及码头运营等内陆运营 ，内陆运输和集装箱管理。自2001年以来，联盟模式在三大财团之间保持稳定：大联盟（NYK，赫伯罗特，东方海外），新世界联盟（APL，MOL，HMM）和CKYH或绿色联盟（COSCO，K-Line， 阳明，韩进）。2011年，这些联盟的成员机队总数分别为1.4万标箱（占世界容量的8.1％），133万标准箱（7.7％）和182万标准箱（10.5％）。显然它们的规模可以媲美前3名（马士基航线-220万TEU; MSC-198万 TEU; CMA-CGM-133万TEU）。
除了长期联盟之外，航运公司还通过槽式交换或联合运营等形式共同工作。 通过在运营商网站上发布的服务信息和集装箱国际年终书籍，可以实现他们之间的一些新的握手，例如马士基和CMA-CGM，MSC和CMA-CGM，大联盟和新世界联盟。通常更喜欢“独立式”政策，因为马士基，长荣和海安会已经意识到与竞争对手合作在竞争激烈的市场中生存和发展的必要性（表1）。
2.1.3垂直整合
自20世纪90年代以来，班轮行业发生了巨大变化。海上行程突破给陆地行业带来了很大压力。目前，航运业的竞争基于高效的内陆联系。装载线越来越多地从事装卸和物流活动以获得竞争优势， 成本降低或服务差异化。垂直整合也旨在扩大其在全球供应链中的作用。就财务而言，进入可减少资产并获得更高利润率的业务部门是可行的多样化。
根据我们对德鲁里数据库（2011b）的调查，他们在世界各地参与了超过200个专用集装箱码头（DCTs）.DCT主要在东亚 在最大的工厂所在地。在数量方面，2010年DCT吞吐量约为184 m标准箱，占世界吞吐量的30％（Drewry 2011b）。
物流活动也是航运公司增长战略中的重要组成部分。一些公司已经建立了子公司来开展CMA（达飞物流）或PL（PIL物流）等物流功能。一些运营商属于大集团，物流分部被运送 例如马士基（丹马士物流），NYK（尤森物流），APL（美总物流）。几家航空公司专注于内陆运输，以确保地中海，赫伯罗特和长荣的运输安全。
2.2集装箱船
1990年以前，世界集装箱船船队一直以非完全集装箱船为主，但从此以后，全格舱室集装箱船（FCC）已成为压倒性行业。过去三十年，前者的容量平均每年仅增长3.6％，而数字为后者容量的11.5％。目前FCC船舶的容量超过15万TEU。船队的最大部分来自巴拿马型船舶，占41.5％，其中不到8000TEU船舶占21.9％，而较大的船只占19.6％，巴拿马型船队占船队总数的27.7％，排在第二位。次级巴拿马型船和Handy型船的数量更是不变，分别相当于12.9％和12.7％。最小的船只是支线船（少于1,000TEU ）占5.2％。
班轮运输的一个显着特征是大型船舶的使用日益增多。部署大型船舶的动机可能源于运输的基本规则，运输手段越大，单位成本越便宜。在透明航线上， 一个11000标准箱的船每TEU的运输成本一个是$ 360，而一个1200标准箱的船和一个4300标准箱的船的标准是648美元和457美元（Stopford，2009，p545）。18000TEU船舶（TripleE系列）的单位成本比远东 - 欧洲航线上现有的大型船舶低26％。1988年最大交付尺寸为4300个标准箱，1996年为7100个标准箱，2006年为15500个标准箱，2013年为18000个标准箱。2011年，巴拿马型船队接近3.8万标准箱（390艘），达到8000及以上标准箱已进行服务（图1）。
2.3班轮网络
班轮运输不同于工业和不定期船运输。工业航运关注内部交通。根据货主的需求，不定期船运输从一个港口到另一个港口以灵活的时间表运营。班轮运输按照公布的行程和时间表进行，如巴士或铁路活动。它不仅涉及单一航线，还涉及一系列航线。此外，通过战略联盟，联合作战，舱位共享等形式增加航线之间的合作，促进了运营商在多个运营商网络内进行的运营。（图2）。
路由是班轮网络的一个基本组成部分，它可以定义为一个访问端口的序列，用预定的时间调用每个端口。基于连接市场的方式，一条路线可以分为几种模式。在端对端模式中，一艘船在两个市场之间来回航行，例如北美洲 - 北欧（跨大西洋）或远东-西海岸北美（太平洋）。在全球范围内，一条船只向一个方向航行，无论是东行还是西行这种模式在航运业中最为流行。自20世纪80年代中期以来，这种模式已经成功运行。尽管如此，运营商自2003年以来已经不再使用它了。一些运营商已经尝试过这种模式，但并没有取得积极的成果。由巴拿马运河引起的船舶大小限制可能是造成模式不利的主要原因。在钟摆中，一艘船在三个市场之间移动。中间市场被认为是一个支点。船舶作为钟摆摆在货币的任何一边以在三个市场之间运送货物。在三角形中，一艘船也为三个市场提供服务，但只有在一个方向上摆脱市场之间的不平衡交通。一条有利的三角形路线是船舶从欧洲到大洋洲，然后是亚洲，然后回到欧洲的运动。双重倾斜并不是孤立的，而是与其他模式相结合，以使它们更有效率。将短途和长途运输集成到一起。船舶在洲际航线中间向两个方向呼叫一个或多个港口。它们不仅运输洲际集装箱，而且运输区域性或支线式集装箱（表2，图3,4）。
港口选择，服务频率，船期和船队配置是航线配置的关键要素。港口选择与市场覆盖率有关。访问港口越多，服务对客户越接近，但船舶航程可以更长。一方面，一条航线上的港口决定了航程;另一方面，它影响港口之间的运输时间。服务频率调整港口被调用的频率。如果服务更频繁，客户服务水平会更高，但运营商将遭受每周航班运输量较低。每周周期服务是当今行业的常态。合理的时间表可能会增加服务竞争优势，避免港口拥堵和航海限制，便利不同航线之间的货物交换。运输速度决定了运输周期。快速运输可以使客户免受库存运输成本的影响，同时也会极大地增加运营商的燃料成本。近年来，运力过剩和燃油成本上涨使得运营商在其运营中采用广泛缓慢的汽运战略。舰队部署与船舶规模，船舶数量和舰队组合有关。大型船舶带来运输成本优势，但他们需要更多可用的货物;否则规模经济就会造成规模不经济。为了维护服务，一些部署的船舶必须至少等于按航班时间划分服务频率的结果。航运公司经常尝试使用同类船队，因为船舶尺寸之间的较大偏差会使航行异质化（Notteboom 2006）。
如上所述，班轮网络与一组路线有关。这意味着运输不仅发生在路线内，而且还发生在几条路线和几个运营商之间。转运无疑是集装箱班轮运输的重要特征。2010年，全球转运处理量为161.8万TEU（Drewry 2011a），约占世界吞吐量的29.5％。船岸转移的平均数从1990年的3.1个增加到 3.6（2010年基于Frankel 2004; Drewry 2011a）。最初的转运概念与中枢和辐射系统并行运行，因此母船只需访问一些关键枢纽;那么集装箱将被转运到支线船上以运送到未访问的港口。送风功能仍然是转运中最重要的操作。除此之外，衬砌转运已用于在同一地区服务的航线之间更换集装箱，以扩大港口的覆盖范围而不延长船舶的航程。不同于以前的一种以一个地区的干线航线为目标的未经审查的港口形式，接力转运是在具有不同方向的干线航线之间进行转运，特别是东西航线和南北航线之间的转航。例如，新加坡可以成为远东-欧洲航线和远东-大洋洲航线的中转枢纽，阿尔赫西拉斯用于跨大西洋和欧洲-非洲航线。中国的集装箱可以通过东西航线运往新加坡，然后转运至一条南北通往澳大利亚的路线（图5）。
集装箱班轮运输不仅涉及船舶在网络上的移动，还涉及集装箱的搬运。虽然一艘杂货船或工业船只提供一次或几次运输的运输服务，但一艘集装箱船运载的货物数量众多。一艘5000 TEU的船只可以与几百个客户的数千个集装箱相关联。 每个集装箱可能具有不同的特征，例如尺寸（200或400），类型（干货，冷藏或危险），价值（高或低），起运港和目的港。因此，它不仅仅是将集装箱从一个港口运送到另一个港口，而是选择合适的服务和船舶，以满足时间，成本，运营条件和客户需求等各种限制。不仅是装载箱的挑
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