馬媛媛 楊家其

【摘 要】 為緩解國內(nèi)鋁礬土資源日趨緊張、鋁礬土進(jìn)口量不斷增加的現(xiàn)狀，以港口為物流網(wǎng)絡(luò)中的核心節(jié)點(diǎn)，以遠(yuǎn)洋運(yùn)輸?shù)桨冻杀?、港口處理成本、?nèi)陸疏運(yùn)成本、港口庫存成本構(gòu)成的綜合物流成本最優(yōu)為目標(biāo)，以港口的裝卸能力、安全庫存水平、網(wǎng)絡(luò)供需能力為約束條件，考慮海岬型船、巴拿馬型船兩種船型和公路、鐵路、水路等3種疏運(yùn)方式，并以煙臺港為實(shí)例建立基于港口節(jié)點(diǎn)的進(jìn)口鋁礬土物流網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模型。結(jié)果表明：來自幾內(nèi)亞和澳大利亞的鋁礬土全部采用海岬型船運(yùn)輸;提高鐵路疏運(yùn)比例是提升煙臺港運(yùn)輸效率的關(guān)鍵。

【關(guān)鍵詞】 煙臺港;進(jìn)口鋁礬土;物流網(wǎng)絡(luò);網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化

0 引 言

鋁工業(yè)是繼鋼鐵行業(yè)之后又一大產(chǎn)值巨大的能源和資源密集型產(chǎn)業(yè)。我國鋁產(chǎn)量及氧化鋁產(chǎn)能均占全球總量的一半以上，但國內(nèi)自有鋁礬土供應(yīng)不足，鋁企業(yè)對鋁礬土的進(jìn)口需求逐年提高。因此，如何降低鋁礬土進(jìn)口成本成為必須解決的問題。

國內(nèi)外學(xué)者對大宗散貨鋁礬土的物流網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的研究還較少。鄢艷[1]分析我國鋁礬土資源分布、產(chǎn)量及總儲量，面對幾內(nèi)亞、澳大利亞及牙買加等國家的優(yōu)質(zhì)礦源，我國鋁礬土在生產(chǎn)冶煉上并不占據(jù)成本優(yōu)勢;馬吉宇[2]分析鋁礬土近十年的產(chǎn)量及需求量現(xiàn)狀，運(yùn)用GM（1，1）模型對我國未來需求量進(jìn)行預(yù)測，在產(chǎn)量不足的情況下增加進(jìn)口量是保證我國鋁工業(yè)穩(wěn)步發(fā)展的重要舉措;于軍苓等[3]針對渤海地區(qū)每年需從國外進(jìn)口大量鐵礦石的現(xiàn)狀，綜合考慮鐵礦石進(jìn)口來源地、運(yùn)輸航線、接卸港口的可接卸船舶最大噸位等因素，構(gòu)建以大型接卸港口為中轉(zhuǎn)港、其周邊的中小型港口作為補(bǔ)充的渤海地區(qū)進(jìn)口鐵礦石運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)，以單位運(yùn)輸成本最小為目標(biāo)，對構(gòu)建的運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化分析;高峰[4]針對長江流域進(jìn)口鐵礦石物流現(xiàn)狀，計(jì)算進(jìn)口鐵礦石從卸貨港到最終需求企業(yè)間不同物流模式的物流成本。針對大宗散貨物流方面的研究主要集中在鐵礦石、煤炭和散糧，與鋁礬土物流相關(guān)的研究尚有不足。

1 問題描述和假設(shè)

1.1 進(jìn)口鋁礬土物流網(wǎng)絡(luò)描述

進(jìn)口鋁礬土物流網(wǎng)絡(luò)是以來源國、港口、港口腹地需求點(diǎn)等為節(jié)點(diǎn)，由不同運(yùn)輸方式及連接各節(jié)點(diǎn)的物流運(yùn)輸線路構(gòu)成的，是實(shí)現(xiàn)物流活動的重要載體。完整的外貿(mào)進(jìn)口鋁礬土物流網(wǎng)絡(luò)包括陸路運(yùn)輸（礦山→裝船港）→裝船港→遠(yuǎn)洋運(yùn)輸→一次接卸港→（水上二程運(yùn)輸→二次接卸港）→內(nèi)陸疏運(yùn)（接卸港→生產(chǎn)企業(yè)）等環(huán)節(jié)。在鋁礬土物流網(wǎng)絡(luò)中，運(yùn)輸?shù)V石至裝船港及裝船港作業(yè)環(huán)節(jié)均在國外進(jìn)行;遠(yuǎn)洋運(yùn)輸是物流運(yùn)輸?shù)闹饕糠?接卸港從事鋁礬土的卸船、轉(zhuǎn)運(yùn)及其他物流活動;內(nèi)陸疏運(yùn)是港口通過水水中轉(zhuǎn)、鐵路運(yùn)輸或公路運(yùn)輸?shù)榷喾N運(yùn)輸方式將鋁礬土配送至需求用戶的。進(jìn)口鋁礬土物流網(wǎng)絡(luò)見圖1。

1.2 模型假設(shè)

本文的模型和求解建立在以下假設(shè)條件基礎(chǔ)上：

（1）物流網(wǎng)絡(luò)中存在s個鋁礬土供應(yīng)商， n個最終需求用戶，只有1個礦石物流中心（煙臺港）。

（2）鋁礬土到岸價(jià)（CIF）只受來源國的影響（即不同國家其價(jià)格不同），本章模型中暫不考慮其質(zhì)量、形狀、供應(yīng)商的誠信度等對價(jià)格的影響。

（3）進(jìn)口鋁礬土物流過程具有動態(tài)性，理論上時間是連續(xù)性的。將整個研究期平均分成多個研究時間段，這樣處理可以簡化問題并使研究更加符合實(shí)際情況。

（4）采購計(jì)劃和運(yùn)輸計(jì)劃均發(fā)生在每個研究時間段初期。

（5）進(jìn)口鋁礬土以到岸價(jià)（CIF）為主，即鋁礬土進(jìn)口價(jià)格中包括礦山到起運(yùn)港之間的運(yùn)輸費(fèi)用。

（6）在國際航運(yùn)貿(mào)易市場，不同國家或地區(qū)在進(jìn)行遠(yuǎn)洋運(yùn)輸時選用的大宗散貨船舶在船型、船齡和載質(zhì)量等方面有著眾多差異，本文主要考慮通用的巴拿馬型船和海岬型船。

（7）港口的內(nèi)陸運(yùn)輸方式為公路、鐵路和水路。

（8）整個進(jìn)口物流網(wǎng)絡(luò)中，運(yùn)輸能力不存在約束，在遠(yuǎn)洋運(yùn)輸和內(nèi)陸疏運(yùn)環(huán)節(jié)中均有足夠的運(yùn)輸工具來完成鋁礬土物流運(yùn)輸活動。

（9）最終生產(chǎn)企業(yè)的原材料庫存均與港口共享，并由港口統(tǒng)籌管理，港口根據(jù)企業(yè)的生產(chǎn)計(jì)劃合理安排配送，保證企業(yè)生產(chǎn)的連續(xù)性，并將鋁礬土總庫存維持在較低水平。

2 基于港口節(jié)點(diǎn)的進(jìn)口鋁礬土 物流網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模型

考慮進(jìn)口鋁礬土的全程物流，以港口為礦石物流中心，以總成本最優(yōu)為目標(biāo)，對從多進(jìn)口來源國到多需求用戶的物流網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化。進(jìn)口物流總成本包括遠(yuǎn)洋運(yùn)輸?shù)桨冻杀尽⒏劭趲齑娉杀?、港口處理成本及?nèi)陸運(yùn)輸成本等。

根據(jù)以上假設(shè)條件成本分析，建立進(jìn)口鋁礬土物流網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模型，模型具體表示結(jié)構(gòu)如下：

式中：S為供應(yīng)商的集合，S={s∣s∈整數(shù)};N為最終客戶的集合，N={ n∣n∈整數(shù)};I為內(nèi)陸運(yùn)輸方式的集合，包括水路、鐵路和公路，I={ i∣i=1，2，3};J為船舶種類的集合，包括巴拿馬型和海岬型，J={ j∣j=1，2};T為研究時間段數(shù)的集合，T={ t∣t∈整數(shù)}，t為研究期的某一時間段; t為每個研究時間段長度;為供應(yīng)商n用j型船在時間段t將鋁礬土通過遠(yuǎn)洋運(yùn)輸至接卸港的到岸價(jià)格;Es為供應(yīng)商s的鋁礬土的最大供應(yīng)量;Dn為客戶n的鋁礬土平均需求量;為時間段t期間，港口通過k方式將鋁礬土送至最終客戶n的單位運(yùn)輸費(fèi)用;Wi為第i種運(yùn)輸方式的單位載質(zhì)量;Uj為j型船的運(yùn)輸能力;ht為礦石港口在時間段t內(nèi)的處理費(fèi)率;

P為港口礦石堆場的最大庫存量;Ct為時間段t內(nèi)港口的單位庫存成本;Qt為港口在時間段t期間鋁礬土的安全庫存量;Gt為時間段t開始之時港口鋁礬土的期初庫存量;Tsj為船型j將鋁礬土從來源國至國內(nèi)接卸港的航行時間;Ai為港口對i種運(yùn)輸方式的裝車（船）能力;B0為港口泊位的卸船能力。

本文決策變量主要包括兩個： 為在時間段a內(nèi)從來源國s啟航的j型船，經(jīng)過遠(yuǎn)洋運(yùn)輸在時間段t內(nèi)到達(dá)國內(nèi)接卸港的船舶數(shù)量;為港口在時間段t內(nèi)通過運(yùn)輸方式i將鋁礬土送達(dá)最終客戶n的運(yùn)輸工具數(shù)量。

上述模型中：式（2）為來源國的供給約束，即不超過該國的最大供應(yīng)能力;式（3）為客戶需求約束，港口到客戶n的總配送量應(yīng)滿足生產(chǎn)需求;式（4）為港口堆場的最大庫存量約束;式（5）為港口每個時間段的庫存量均應(yīng)大于港口的安全庫存量;式（6）為港口的泊位能力約束，總到港的船舶數(shù)量不應(yīng)超過港口的泊位能力;式（7）為港口的裝車能力約束，每一時間段內(nèi)港口到客戶的配送車輛總數(shù)不能超過港口的裝車能力;式（8）為決策變量的整數(shù)約束;式（9）、式（10）為0―1變量。

3 實(shí)例分析

3.1 實(shí)例背景及相關(guān)數(shù)據(jù)

本文以煙臺港進(jìn)口鋁礬土物流網(wǎng)絡(luò)為例，優(yōu)化模型的研究周期設(shè)為360天，分成12個時間段，每個時間段長度為30天。煙臺港的鋁礬土進(jìn)口來源國有幾內(nèi)亞、澳大利亞、印度尼西亞、馬來西亞、巴西，腹地內(nèi)的氧化鋁需求企業(yè)有濱州魏橋集團(tuán)、聊城信發(fā)集團(tuán)、龍口南山集團(tuán)、淄博山東中鋁和魯北公司等。通過查閱相關(guān)資料及實(shí)地調(diào)研，得到相關(guān)參數(shù)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)如下：

（1）港口的堆場面積和庫存能力。煙臺港的堆場面積為100萬m2，堆場庫存能力為萬t。本文設(shè)置鋁礬土在港的日庫存費(fèi)率為0.1元/t，安全庫存量為200萬t。煙臺港礦石碼頭的日最高卸貨率可達(dá)18.6萬t，本文假定日均卸貨率為15萬t，每月可接納的船舶數(shù)量為30艘。煙臺港礦石堆場裝車方式分為鐵路和公路兩種方式，鐵路有效裝車線為5.6 km，鐵路裝車能力為800車/天，公路裝車能力為500車/天。煙臺港西港區(qū)的裝卸費(fèi)用標(biāo)準(zhǔn)為4.5元/t，故本文的裝卸費(fèi)率設(shè)定為4.5元/t。

（2）進(jìn)口來源國的供應(yīng)能力、兩種船型到達(dá)煙臺港的運(yùn)輸時間及到岸價(jià)格。遠(yuǎn)洋運(yùn)輸船型選擇為海岬型船和巴拿馬型船，假定在任意時間段內(nèi)航線不發(fā)生改變，海岬型船載質(zhì)量17萬t，航速為14 kn;巴拿馬型船載質(zhì)量8萬t，航速為14.5 kn。馬來西亞、印度尼西亞、澳大利亞主流鋁礬土CIF價(jià)格在42～48美元/t，幾內(nèi)亞和巴西主流鋁礬土CIF價(jià)格預(yù)計(jì)在56～63美元/t （見表1）。

（3）腹地企業(yè)的需求量。依據(jù)實(shí)地調(diào)查及查閱相關(guān)資料，以魏橋、信發(fā)、中鋁山東、南山、潤迪、魯北等6家企業(yè)的氧化鋁產(chǎn)能、生產(chǎn)時使用進(jìn)口鋁礬土所占比例等為基礎(chǔ)，需求量為2 144萬t、792萬t、618萬t、368萬t、141萬t、150萬t。

（4）港口疏港方式及配送至客戶的運(yùn)價(jià)。煙臺港擁有公路、鐵路、水路等3種疏港方式，其中鐵路疏運(yùn)采用C70型鐵路敞車為運(yùn)輸工具，裝載量為70 t/車;選用載質(zhì)量為45 t的貨運(yùn)車為公路運(yùn)輸工具;煙臺與濱州港區(qū)一體化經(jīng)營，兩港區(qū)之間的水運(yùn)船型裝載量為2 500 t，費(fèi)率為62 305元/艘。具體的公路及鐵路運(yùn)輸費(fèi)率見表2。

3.2 模型求解

整理數(shù)據(jù)并代入到基于港口節(jié)點(diǎn)的進(jìn)口鋁礬土物流網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模型中，運(yùn)用LINGO軟件編程求解，進(jìn)口鋁礬土物流網(wǎng)絡(luò)總成本為25.739億元。根據(jù)所求得的解向量可以得到2019年煙臺港進(jìn)口鋁礬土到港船舶數(shù)及內(nèi)陸疏運(yùn)計(jì)劃（見表3、表4）。

從表3可以看出，盡管從各國港口到煙臺港采用巴拿馬型船進(jìn)行遠(yuǎn)洋運(yùn)輸?shù)暮Ｉ虾叫袝r間短、運(yùn)量小，不會導(dǎo)致港口鋁礬土積壓過多，但煙臺港的鋁礬土運(yùn)輸主要進(jìn)口來源國幾內(nèi)亞和澳大利亞全部采用的是海岬型船。這是因?yàn)楹ａ敌痛\(yùn)量較大，能獲得規(guī)模效益，且進(jìn)口鋁礬土的單位運(yùn)輸成本低。采用海岬型船進(jìn)行大宗散貨的遠(yuǎn)洋運(yùn)輸成本最優(yōu)。印度尼西亞、馬來西亞等航線采用巴拿馬型船運(yùn)輸鋁礬土，是因?yàn)楦劭诙褕鰩齑婺芰τ邢?，若全部采用海岬型船則有可能導(dǎo)致鋁礬土積壓在港，增加庫存費(fèi)用。巴西港口至我國煙臺港海上距離遠(yuǎn)，鋁礬土進(jìn)口物流成本較高，因而進(jìn)口量小。幾內(nèi)亞和澳大利亞是我國鋁礬土進(jìn)口的首選國家，鑒于幾內(nèi)亞距離較遠(yuǎn)且供應(yīng)量大，應(yīng)當(dāng)提前訂購。

在內(nèi)陸疏運(yùn)計(jì)劃中，車輛配比數(shù)量基本可以反映出魏橋集團(tuán)和信發(fā)集團(tuán)對進(jìn)口鋁礬土需求量較大的現(xiàn)狀?？傮w上，各氧化鋁廠進(jìn)行配送的鐵路車皮數(shù)比公路貨車數(shù)要多，這也可以反映出鐵路具有運(yùn)輸大宗干散貨的優(yōu)勢。潤迪鋁電集團(tuán)運(yùn)用公路、鐵路兩種運(yùn)輸方式對鋁礬土進(jìn)行配送，這是由港口的鐵路裝車能力不足所致。提高鐵路運(yùn)輸比例是提高大宗散貨運(yùn)輸效率的關(guān)鍵。

4 結(jié) 論

（1）本文在借鑒國內(nèi)外大宗干散貨物流網(wǎng)絡(luò)理論研究的基礎(chǔ)上，以港口為關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，以網(wǎng)絡(luò)整體成本最優(yōu)為目標(biāo)，在充分考慮供應(yīng)商和氧化鋁生產(chǎn)企業(yè)等多方利益的前提下，構(gòu)建基于港口節(jié)點(diǎn)的進(jìn)口鋁礬土物流網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模型。

（2）通過收集整理煙臺港進(jìn)口鋁礬土物流網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的基礎(chǔ)參數(shù)，并運(yùn)用LINGO軟件編程求解，實(shí)證分析得到港口的兩種船型到港量及內(nèi)陸疏運(yùn)計(jì)劃。研究結(jié)論為經(jīng)營鋁礬土業(yè)務(wù)的港口運(yùn)營管理提供了一定的參考和指導(dǎo)。

（3）在模型假設(shè)中，港口的3種疏運(yùn)方式的運(yùn)輸能力沒有受到限制，但在實(shí)際運(yùn)作中，煙臺港的水水中轉(zhuǎn)除了受航道條件影響外，還有其他影響因素尚未考慮到，需進(jìn)一步研究。

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