[摘要]研究了原油遠(yuǎn)洋運(yùn)輸計(jì)劃編制面臨的問題，提出了實(shí)現(xiàn)全局優(yōu)化的管理方法，并開發(fā)了一款用于原油遠(yuǎn)洋運(yùn)輸方案編制的優(yōu)化軟件，以動(dòng)態(tài)聚類圖的方式輔助業(yè)務(wù)人員完成運(yùn)輸方案的編制工作，有效減低人工勞動(dòng)強(qiáng)度，提高計(jì)劃編制的經(jīng)濟(jì)性與時(shí)效性。

[關(guān)鍵詞]原油遠(yuǎn)洋運(yùn)輸；運(yùn)輸方案；軟件開發(fā)；全局優(yōu)化

[中圖分類號(hào)]F253.4；F550.74 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1005—152X（2017）03—0143—04

1引言

近年，我國(guó)原油進(jìn)口總量逐年上升，海關(guān)數(shù)據(jù)顯示，截止至2016年9月我國(guó)原油進(jìn)口量達(dá)到2.84×10⁹t，其中約90%通過遠(yuǎn)洋油輪運(yùn)輸回國(guó)，年總運(yùn)費(fèi)超20×108美元，油輪滯期損失約2×108美元，此外，還存在巨額的虧艙、靠港費(fèi)用損失難以統(tǒng)計(jì)等問題。我國(guó)原油進(jìn)口的特點(diǎn)體現(xiàn)為數(shù)量大、批次多、種類繁雜、船型各異、方案編制人員勞動(dòng)強(qiáng)度大、計(jì)劃時(shí)效性不高、運(yùn)輸成本相對(duì)較高。

我國(guó)原油遠(yuǎn)洋運(yùn)輸已發(fā)展成為集團(tuán)化聯(lián)盟運(yùn)作模式。各家煉廠按月將煉油需求上報(bào)給集團(tuán)公司，由集團(tuán)公司指定下屬原油貿(mào)易公司統(tǒng)一組織采購(gòu)并編制多船聯(lián)盟遠(yuǎn)洋運(yùn)輸計(jì)劃將油源海運(yùn)回國(guó)。這種將小批次油品拼裝成大船的方法可有效節(jié)省進(jìn)口原油的遠(yuǎn)洋運(yùn)輸費(fèi)用，同時(shí)對(duì)原油遠(yuǎn)洋運(yùn)輸方案的編制提出了較高的要求。

2原油遠(yuǎn)洋運(yùn)輸方案編制面臨的難題

原油遠(yuǎn)洋運(yùn)輸?shù)捻樌\(yùn)營(yíng)依賴于經(jīng)濟(jì)而有效的遠(yuǎn)洋運(yùn)輸方案，而一個(gè)較好的原油遠(yuǎn)洋運(yùn)輸方案首先應(yīng)滿足所有限制條件，其次應(yīng)盡量保證運(yùn)輸方案總費(fèi)用較低。判斷運(yùn)輸方案的經(jīng)濟(jì)性常用的標(biāo)準(zhǔn)包括：拼裝在同一船的各批次油品裝港之間航程較短，卸港之間航程也較短；油輪在各裝港的裝油等待時(shí)間不長(zhǎng)；所有卸港的油輪抵達(dá)時(shí)間較為均勻，不出現(xiàn)多船“積港”現(xiàn)象。

當(dāng)前編制和校核運(yùn)輸方案時(shí)，需要利用煉廠油品需求數(shù)據(jù)表、國(guó)際原油市場(chǎng)資源數(shù)據(jù)表、長(zhǎng)期合同油源數(shù)據(jù)表等多種數(shù)據(jù)表格逐條進(jìn)行比對(duì)分析，選出可拼裝運(yùn)輸?shù)挠驮催M(jìn)行采購(gòu)并編制成拼裝運(yùn)輸計(jì)劃。然而龐大且繁雜的進(jìn)口原油運(yùn)輸數(shù)據(jù)往往會(huì)相互影響，經(jīng)常出現(xiàn)滿足了航程優(yōu)化但難以兼顧時(shí)間優(yōu)化，滿足了時(shí)間優(yōu)化卻又違反了某類限制條件等相互矛盾的情況，最終嚴(yán)重降低了方案制定的時(shí)效性和經(jīng)濟(jì)性。

原油遠(yuǎn)洋運(yùn)輸方案優(yōu)化是一種包含空間、時(shí)間、船型及油種等多重維度組合變量?jī)?yōu)化的NP難問題，一般可采用遺傳算法等現(xiàn)代自啟發(fā)式算法實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)自動(dòng)優(yōu)化。出于對(duì)算法搜索時(shí)間的考慮，局部運(yùn)輸方案的優(yōu)化采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)優(yōu)化算法，而對(duì)于運(yùn)輸方案的全局優(yōu)化則需采用聚類圖解法來實(shí)現(xiàn)。

3原油遠(yuǎn)洋運(yùn)輸方案圖解法優(yōu)化軟件開發(fā)

原油遠(yuǎn)洋運(yùn)輸動(dòng)態(tài)聚類圖解法將各種維度的數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)間一空間聚類、分散、合成，而后利用合成半徑掃描、資源一需求相交線、資源拼裝篩選表等手段進(jìn)行遠(yuǎn)洋運(yùn)輸方案的尋優(yōu)控制，通過業(yè)務(wù)人員的聚類拼裝過程發(fā)掘啟發(fā)性優(yōu)化信息，從而與煉廠協(xié)商調(diào)整油種、數(shù)量、到貨期限等各類初始條件，動(dòng)態(tài)模糊優(yōu)化各類限制條件與決策變量，從而優(yōu)化運(yùn)輸方案，節(jié)約運(yùn)輸費(fèi)用。

3.1軟件操作主界面設(shè)計(jì)

原油遠(yuǎn)洋運(yùn)輸方案圖解法優(yōu)化軟件是采用c#語言開發(fā)的C/S系統(tǒng)平臺(tái)，利用SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)構(gòu)建系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)。數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)將所有相關(guān)數(shù)據(jù)按類型分為支持?jǐn)?shù)據(jù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，支持?jǐn)?shù)據(jù)是指原油遠(yuǎn)洋運(yùn)輸相關(guān)且一般不隨月份變化的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息，例如港口航程數(shù)據(jù)、原油裝港數(shù)據(jù)、原油卸港數(shù)據(jù)、船型數(shù)據(jù)、運(yùn)河數(shù)據(jù)等；業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)是指與煉廠月度生產(chǎn)計(jì)劃相關(guān)且需按月份更新的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，例如初始需求數(shù)據(jù)、市場(chǎng)資源數(shù)據(jù)及拼成油品數(shù)據(jù)等。

操作主界面設(shè)計(jì)有四個(gè)單元，分別為初始需求數(shù)據(jù)表單元、市場(chǎng)資源數(shù)據(jù)表單元、拼成油品數(shù)據(jù)單元及拼裝方案圖形展示單元，如圖1所示。

初始需求數(shù)據(jù)表用于展示初始需求待拼油品數(shù)據(jù)，市場(chǎng)資源數(shù)據(jù)表用于展示可采購(gòu)的資源油品數(shù)據(jù)，拼成油品數(shù)據(jù)表用于展示完成拼裝的油品信息及船舶信息，拼裝方案圖形展示單元?jiǎng)t將油品拼裝信息圖形化，以動(dòng)態(tài)聚類圖的形式展現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)化繁為簡(jiǎn)、所見即所得的進(jìn)行運(yùn)輸方案編制的目的。

3.2軟件功能設(shè)計(jì)

3.2.1油品資源篩選功能。油品裝，卸港航程選擇不當(dāng)會(huì)造成虧艙損失、無法進(jìn)出港等后果，而裝/卸期選擇不當(dāng)則有可能造成“積港”、煉廠供應(yīng)不足等后果。在進(jìn)行運(yùn)輸方案編制時(shí)，油品裝/卸港航程及裝/卸期的選擇將直接影響運(yùn)輸方案的優(yōu)劣。因此，原油遠(yuǎn)洋運(yùn)輸方案圖解法優(yōu)化軟件中設(shè)計(jì)油品資源篩選功能，可實(shí)現(xiàn)裝港航程篩選、卸港航程篩選、裝，卸期篩選及油品數(shù)量篩選。

（1）裝港航程篩選功能。我國(guó)遠(yuǎn)洋進(jìn)口原油的采購(gòu)地區(qū)主要包括中東、西非、美洲及巴西等幾大區(qū)域，油品資源進(jìn)行區(qū)域內(nèi)船運(yùn)輸。軟件設(shè)計(jì)將各區(qū)域港口間航程存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)，對(duì)于因政治、港口吃水深度等限定因素制約而無法進(jìn)行相互拼裝的港口，則將其航程以較大數(shù)據(jù)存于數(shù)據(jù)庫(kù)，確保在進(jìn)行裝港航程篩選時(shí)會(huì)被過濾剔除。

裝港航程篩選時(shí)，在初始需求數(shù)據(jù)表內(nèi)選中某待拼油品，并在裝港航程范圍框中輸入航程上限值，當(dāng)裝港航程范圍框失去焦點(diǎn)時(shí)，市場(chǎng)資源表中自動(dòng)過濾裝港航程范圍小于上限值的油品。

（2）卸港航程篩選功能。我國(guó)油品卸港遍布全國(guó)各大港口，港口間航程同樣存于數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)。在進(jìn)行卸港航程篩選時(shí)，在卸港航程范圍框中輸入航程上限值，則當(dāng)卸港航程范圍框失去焦點(diǎn)時(shí)，市場(chǎng)資源表中繼續(xù)過濾卸港航程范圍小于上限值的油品。

（3）裝腳期篩選功能。軟件設(shè)計(jì)裝，卸期篩選功能時(shí)，將市場(chǎng)資源表中待篩選的油品資源作為第一港裝/卸船，初始需求數(shù)據(jù)表內(nèi)選中的待拼油品作為第二港裝腳船，進(jìn)行裝/卸期篩選時(shí)，根據(jù)公式（1）計(jì)算油輪由第一港抵達(dá)第二港的時(shí)間。

裝/卸期篩選時(shí)，在裝/卸期范圍框中輸入日期允許范圍，則當(dāng)裝，卸期范圍框失去焦點(diǎn)時(shí)，市場(chǎng)資源表中繼續(xù)過濾裝腳期范圍小于上限值的油品。

（4）油品數(shù)量篩選功能。在油品數(shù)量框中輸入需要篩選油品的數(shù)量，并同時(shí)輸入油品數(shù)量允許上下限，系統(tǒng)自動(dòng)過濾屏蔽市場(chǎng)資源表油品數(shù)量超出下限范圍的油品。

油品資源篩選功能可以有效縮小拼裝方案的尋優(yōu)范圍，同時(shí)實(shí)現(xiàn)由系統(tǒng)內(nèi)部算法代替人工判斷港口間是否可拼裝的步驟，輔助人工提高船期計(jì)劃優(yōu)化效率及準(zhǔn)確性。

3.2.2拼船功能。市場(chǎng)資源表中經(jīng)過篩選存留下的油品資源，經(jīng)人工二次優(yōu)選后可與選中的待拼油品拼船運(yùn)輸。軟件設(shè)計(jì)以“整數(shù)+小數(shù)”形式為油品的“指定拼船”編號(hào)，“整數(shù)”部分為油輪編號(hào)，“小數(shù)”部分代表油輪所載油品編號(hào)，因此，標(biāo)以相同油輪編號(hào)的油品代表拼成一船運(yùn)輸回國(guó)，如“指定拼船”編號(hào)分別為1.1和1.2的兩個(gè)油品資源使用1號(hào)油輪裝載運(yùn)輸。在進(jìn)行拼船操作時(shí)，標(biāo)有相同油輪編號(hào)的油品會(huì)被確定為同船運(yùn)輸，同時(shí)將拼裝完成的油品從初始需求表內(nèi)刪除并復(fù)制到拼船方案數(shù)據(jù)表內(nèi)。

3.2.3拆船功能。我國(guó)原油遠(yuǎn)洋運(yùn)輸使用油輪多為VLCC，計(jì)費(fèi)噸26萬t。當(dāng)煉廠提報(bào)的需求油品數(shù)量超過26萬t，或者按油品原始需求數(shù)量無法完成拼船運(yùn)輸時(shí)，業(yè)務(wù)人員需要將提報(bào)的油品資源進(jìn)行拆分后再進(jìn)行拼船運(yùn)輸。軟件設(shè)計(jì)有油品拆船功能，拆分后油品的油品編號(hào)由“整數(shù)+小數(shù)”組成，整數(shù)部分延續(xù)拆分前油品編號(hào)，以小數(shù)部分進(jìn)行區(qū)分，如油品編號(hào)為1的油品可能拆分為1.1和1.2兩個(gè)油品，實(shí)現(xiàn)油品拼船運(yùn)輸靈活性的最大化。

3.3原油遠(yuǎn)洋運(yùn)輸方案圖解優(yōu)化的實(shí)現(xiàn)

對(duì)原油遠(yuǎn)洋運(yùn)輸方案進(jìn)行圖解優(yōu)化，可以有效整合各類運(yùn)輸數(shù)據(jù)，形成直觀形象的原油遠(yuǎn)洋運(yùn)輸方案圖型，為業(yè)務(wù)人員提供需求批次到貨期、接收港口空閑度、拼裝方案經(jīng)濟(jì)性等系列啟發(fā)性信息。將數(shù)量龐大且繁雜的數(shù)據(jù)表轉(zhuǎn)化為清晰明了的聚類圖，可直觀顯示需求油品是否得到落實(shí)、油品是否滿足到貨期限、各港口油輪到港均勻度及各船運(yùn)輸方案的經(jīng)濟(jì)性等。

方案圖形展示圖以卸載港口為縱坐標(biāo)，按照實(shí)際由南到北地理位置從上至下排布，以油品限定，實(shí)際到貨期為橫坐標(biāo)，從左到右依次增加排列。運(yùn)輸拼船方案由代表油品的不同形狀圖形（圓形代表初始需求待拼油品、方形代表成功拼船油品）、油品標(biāo)簽和拼船連接線組成，如圖2所示。油品標(biāo)簽由“油品編號(hào)一供應(yīng)企業(yè)一油品名稱一油品數(shù)量”組成。連接線包括兩種：依次連接同船運(yùn)輸油品的虛線，用于校核拼船方案；連接油品的初始需求與實(shí)際方案的實(shí)線，用于校核油品的到貨日期。

油品圖形以限定到貨日期/實(shí)際到貨日期為橫坐標(biāo)、卸油港口為縱坐標(biāo)分布于圖形方案展示區(qū)。利用油品圖形在圖形方案展示區(qū)分布空間位置即可校核原油遠(yuǎn)洋運(yùn)輸方案。例如：若將圖形中同船已制定計(jì)劃的油品連線后，上下距離較長(zhǎng)，則表示卸港間航程較遠(yuǎn)，將造成較大不滿載損失；左右距離較長(zhǎng)則表示必然有船等待卸油，造成較高滯期損失。將需求油品與已制定計(jì)劃的油品對(duì)應(yīng)連線后，若左右距離較長(zhǎng)，則表示油品實(shí)際到貨期過早或過晚，滯期損失大或有可能導(dǎo)致煉廠停產(chǎn)。軟件操作流程如下：

（1）從數(shù)據(jù)庫(kù)將該月份的初始需求數(shù)據(jù)載入初始需求待拼數(shù)據(jù)單元，將該月份市場(chǎng)資源數(shù)據(jù)載入市場(chǎng)資源數(shù)據(jù)篩選單元。

（2）利用圖形方案初始需求油品圖形，按照從左到右、從下到上的油品拼裝順序，選中所有圖形中位于最左側(cè)最下方的油品作為首先拼裝油品。

（3）初始需求油品中選中待拼裝油品，在市場(chǎng)資源篩選中進(jìn)行裝，卸港航程的篩選、裝/卸期的篩選及油品數(shù)量的篩選，過濾出滿足拼裝條件的油品資源，并優(yōu)選出可與該需求油品拼船運(yùn)輸?shù)挠推焚Y源。

（4）初始需求待拼數(shù)據(jù)中，將選中油品的“指定裝船”中分別輸入代表拼成一船運(yùn)輸?shù)闹付ň幋a。

（5）按上述步驟依次對(duì)初始需求待拼數(shù)據(jù)中的油品數(shù)據(jù)進(jìn)行拼裝。

（6）利用方案圖形展示單元，通過檢查各油品圖形之間的空間關(guān)系，即可校核拼成油品的拼船方案和到貨日期，校驗(yàn)方案合理性。

（7）對(duì)于不合理的拼船可在拼船方案數(shù)據(jù)展示單元中選中這部分?jǐn)?shù)據(jù)，單擊“拆散拼船方案”，這部分?jǐn)?shù)據(jù)重新顯示到初始需求待拼數(shù)據(jù)和市場(chǎng)資源數(shù)據(jù)中，轉(zhuǎn)到步驟（2），按上述步驟重新拼船。

（8）校核方案合理，單擊“導(dǎo)出拼成油品”按鈕將拼船方案以Excel表格形式導(dǎo)出，完成該月份原油遠(yuǎn)洋運(yùn)輸方案編制，具體流程如圖3所示。

4結(jié)語

原油遠(yuǎn)洋運(yùn)輸方案編制圖解優(yōu)化軟件可實(shí)現(xiàn)油品資源篩選、拼船、拆船等功能，將原油遠(yuǎn)洋運(yùn)輸?shù)乃袛?shù)據(jù)信息及方案以圖形化的方式展示給業(yè)務(wù)人員，免去了人工逐條比對(duì)篩選數(shù)據(jù)的龐大工作量，解決了兼顧各種限制條件約束的難點(diǎn)，降低了方案編制失誤的風(fēng)險(xiǎn)，提高了遠(yuǎn)洋運(yùn)輸方案編制的時(shí)效性與經(jīng)濟(jì)性。