數(shù)據(jù)、模型與決策案例及分析報(bào)告

數(shù)據(jù)、模型與決策案例分析報(bào)告秦皇島港煤炭泊位吞吐量最大化時(shí)靠泊船型分布學(xué)號(hào)：及相關(guān)數(shù)據(jù)和資料，利用線性規(guī)劃理論，通過(guò)建立全港所有煤炭泊位的年度裝船生產(chǎn)數(shù)學(xué)模型，并應(yīng)用計(jì)算機(jī)EXCEL軟件對(duì)該線性規(guī)劃問(wèn)題進(jìn)行求解，進(jìn)而獲得較為理想化的泊位靠泊船型指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)中的靠泊計(jì)劃安排以及與裝船生產(chǎn)有關(guān)的其他作業(yè)。依燕山，南臨渤海，港口長(zhǎng)年不凍、不淤，水深、浪越，是我國(guó)乃至世界上最大的煤炭中轉(zhuǎn)港口。根據(jù)國(guó)家能源政策、產(chǎn)業(yè)政策和能源運(yùn)輸布局，秦皇島港被確定為國(guó)家級(jí)煤炭主樞紐港港口下水煤炭總量的半壁江山。曾被李鵬同志稱重要棋子”,也被溫家寶總理稱為“國(guó)家經(jīng)濟(jì)的晴雨表”。改革開(kāi)放以來(lái)，秦皇島港不斷發(fā)展壯大，吞吐量逐年攀升。2001年，該港煤炭吞吐量首次突破1億噸，經(jīng)過(guò)幾年努力，于2006年，煤炭吞吐量突破2億噸，2011年完成煤炭吞吐量2.52億噸，占全港總吞吐量的90%,煤炭在秦皇島港的貨源結(jié)構(gòu)中的一直占據(jù)著絕對(duì)重要戰(zhàn)略地位。秦皇島港早在1898年就被清政府辟為商埠，以運(yùn)輸外運(yùn)開(kāi)灤煤為主。開(kāi)港不久即成為開(kāi)灤煤礦的主要出?？凇?960年8月，秦皇島港自己建設(shè)的八、九號(hào)碼頭竣工投產(chǎn)，這是港口解放后建設(shè)的第一座煤炭碼頭。1983年7月，與京秦鐵路相配套的秦皇島港煤碼頭一年，建成了年吞吐量為2000萬(wàn)噸的煤二期碼頭。1989年，又建成了年吞吐量為3000萬(wàn)噸的煤三期碼頭，使秦港一舉成為世界最大的煤炭中轉(zhuǎn)碼頭，1997年，年吞吐量3000萬(wàn)噸的煤四期碼頭建成投產(chǎn)。與此同時(shí)，國(guó)家先后投資60多億元，建成了秦皇島至“煤都”大同的運(yùn)煤鐵路專線。這樣，就形成了以秦皇島港為樞紐和龍頭的、我國(guó)北煤南運(yùn)系統(tǒng)工程。2006年4月，設(shè)計(jì)能力達(dá)5000萬(wàn)噸的煤五期工程順利投產(chǎn)，該碼頭工藝流程先進(jìn)、自動(dòng)化程度高，堪稱世界一流，煤五期碼頭投產(chǎn)使秦皇島港煤炭運(yùn)輸能力達(dá)到1.93億噸。隨著秦皇島港西港東遷的戰(zhàn)略實(shí)施，2013年6月份以后八、九號(hào)碼頭停產(chǎn)，正式退出煤炭中轉(zhuǎn)歷史舞臺(tái)，現(xiàn)在秦皇島港還有四個(gè)煤炭公司共20個(gè)煤炭專業(yè)化裝船泊位。年裝運(yùn)煤炭實(shí)際通過(guò)能力在2.4億噸以上。3所要研究的問(wèn)題但是，實(shí)際工作中安排船舶靠泊計(jì)劃是受很多方面因素限制的。天氣等各方面的限制。本案例是想分析在現(xiàn)有秦皇島港20個(gè)煤炭泊泊位的吞吐量完成達(dá)到最大，也就是在吞吐量達(dá)到最大時(shí)都靠泊了那些船形。這樣我們就可以在日常的靠泊計(jì)劃安排時(shí)知道什么樣的船型搭配能夠完成更多的吞吐量，同時(shí)在某些限制條件改變后我們知如何進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)劃調(diào)整。港口的碼頭泊位等硬件設(shè)施一旦建成則相對(duì)固定，但是貨主租用船舶的航運(yùn)市場(chǎng)上各種船型是是相對(duì)的沒(méi)有限制條件的，只要滿足裝卸港以及航行航道適航即可。因此港口可以根據(jù)自己泊位最大化吞吐量船型結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，有目標(biāo)的指秦皇島港現(xiàn)在下設(shè)二、六、七、九四個(gè)煤炭作業(yè)公司，共有20個(gè)煤炭專用裝船泊位(泊位數(shù)據(jù)見(jiàn)表一),其中所有20個(gè)泊位均可靠泊1-4.5萬(wàn)噸船型船舶；可靠泊4.5-7萬(wàn)噸船型船舶的有13個(gè)泊位；可靠泊7萬(wàn)噸及以上船型船舶的有5個(gè)泊位。需要強(qiáng)調(diào)的是，任何一個(gè)可靠泊大型船的泊位均可靠泊小型船舶，而只能靠泊小型船舶的泊位則不能靠泊大型船舶。舉例來(lái)講，能靠泊10萬(wàn)噸級(jí)船舶的泊位也可以靠泊5萬(wàn)噸、2萬(wàn)噸等小噸級(jí)船舶，而只能靠泊4.5萬(wàn)噸以下船型的泊位則不能靠泊4.5萬(wàn)噸及以上的大噸級(jí)船舶(各船型可靠泊泊不同的(各船型船舶的作業(yè)時(shí)間情況見(jiàn)表二)。圖一：各船型相對(duì)應(yīng)的可靠泊位示意圖3.5萬(wàn)噸級(jí)泊位3.5萬(wàn)噸級(jí)泊位7萬(wàn)噸以上煤炭作業(yè)公司泊位泊位噸級(jí)(萬(wàn)噸)歷史年最大裝船能力(萬(wàn)噸)二公司55555六公司七公司55九公司5合計(jì)20個(gè)25725備注：表中3.5萬(wàn)噸級(jí)泊位可靠泊載重噸位4.5萬(wàn)噸以下的船型船舶；5萬(wàn)噸級(jí)泊位可靠泊載重噸4.5-7萬(wàn)噸之間的船型船舶；10萬(wàn)噸級(jí)泊位可靠泊7萬(wàn)噸及以上的船型船舶。各公司歷史年最高裝船完成數(shù)據(jù)不是同一年發(fā)生的，全港年煤炭吞吐量歷史最高完成記錄是2011年的2.52億噸。表二：各船型船舶各種平均作業(yè)時(shí)間及效率船型(萬(wàn)噸)平均單船航次裝載量(萬(wàn)噸/平均單船進(jìn)出港時(shí)間(小時(shí)/平均單船等排水及其他輔助作業(yè)時(shí)間(小時(shí)/平均單船靠泊不同泊位作業(yè)效率(噸/小時(shí))3.5萬(wàn)噸級(jí)泊位5萬(wàn)噸級(jí)泊位10萬(wàn)噸級(jí)泊位4467萬(wàn)噸及以上57備注：表中船型分類是根據(jù)秦皇島港實(shí)際到港船舶主流船型劃分的；平均單船裝載量按照設(shè)計(jì)最大裝載量計(jì)算，也就是假設(shè)每艘船實(shí)際裝載重量等于其最大裝載位時(shí)的總平均作業(yè)時(shí)間(如表三所示)。表三：各船型船舶靠泊不同噸級(jí)泊位平均總時(shí)間船型(萬(wàn)噸)靠泊不同泊位平均總時(shí)間(小時(shí)/艘)3.5萬(wàn)噸級(jí)泊位5萬(wàn)噸級(jí)泊位10萬(wàn)噸級(jí)泊位4.5-728.837萬(wàn)噸及以上備注：各船型船舶靠泊不同噸級(jí)泊位平均總時(shí)間=平均進(jìn)出港時(shí)間+平均排水及其他輔助作業(yè)時(shí)間+平均裝載量/平均作業(yè)效率型基礎(chǔ)上當(dāng)全部泊位吞吐量最大化時(shí)候的各種船型的分布結(jié)構(gòu)。c,靠泊不同噸級(jí)泊位B,的平均作業(yè)總時(shí)間用T;表4:秦皇島港煤炭泊位吞吐量最大化問(wèn)題秦皇島港煤炭吞吐量最大化問(wèn)題目標(biāo)函數(shù)系數(shù)55左端求和符號(hào)右端項(xiàng)約束條件1000004380043800約束條件20約束條件30000約束條件4000約束條件500)4380043800最優(yōu)解決策變量2297.7最優(yōu)值29723.9表5:運(yùn)算結(jié)果報(bào)告目標(biāo)單元格(最大值)單元格名稱初值終值最優(yōu)值29723.8539329723.85393可變單元格單元格名稱初值終值整數(shù)約束00約束00約束2297.7049182297.704918約束0約束1311.3772461311.377246約束約束單元格名稱單元格值公式狀態(tài)型數(shù)值$B$13>=0未到限制值0$C$13>=0到達(dá)限制值0$D$1.30$D$13>=0到達(dá)限制值(2297.704918$E$13>=0未到限制值2297.7049180$F$13>=0到達(dá)限制值1311.377246$G$13>=0未到限制值1311.377246約束條件1左端求和到達(dá)限制值約束條件2左端求和到達(dá)限制值約束條件3左端求和到達(dá)限制值約束條件4左端求和到達(dá)限制值約束條件5左端求和到達(dá)限制值表6:敏感性報(bào)告可變單元格單元格名稱終值遞減成本目標(biāo)式系數(shù)允許的增量允許的減量000000050005000約束單元格名稱終值陰影價(jià)格約束限制值允許的增量允許的減量約束條件1左端求和約束條件2左端求和0約束條件3左端求和約束條件4左端求和約束條件5左端求和表7:極限值報(bào)告單元格目標(biāo)式名稱值最優(yōu)值29723.85393單元格變量名稱值下限極限目標(biāo)式結(jié)果上限極限目標(biāo)式結(jié)果021323.8539329723.853930029723.85393029723.853930029723.85393029723.853932297.70491802297.70491829723.853930029723.85393029723.853931311.377246019888.524591311.37724629723.853937結(jié)果分析的條件下，使秦皇島港煤炭泊位吞吐量最大化的船型以及相對(duì)應(yīng)的靠泊泊位方案是：全年7個(gè)3.5萬(wàn)噸級(jí)全部靠泊1-4.5萬(wàn)噸級(jí)船舶3360艘次；8個(gè)5萬(wàn)噸級(jí)全部靠泊4.5-7萬(wàn)噸級(jí)船舶2297.7艘次；5個(gè)10萬(wàn)噸級(jí)全部靠泊7萬(wàn)噸級(jí)及以上船型船舶1131.4艘次；也就是說(shuō)每個(gè)泊秦皇島港在2011年曾完成煤炭吞吐量2.5億噸最高值