【正文】 航行中和船舶停泊時所消耗的各種燃料費(fèi)用。① 主機(jī)燃油費(fèi)用的計算 Cfme＝（FMEProl P1+FMEProhPh）10－4（萬美元） （415） Prol——主機(jī)所用輕柴油占總耗油量的百分?jǐn)?shù) Proh——主機(jī)所用重柴油占總耗油量的百分?jǐn)?shù) Pl——輕柴油價格 （美元／噸）Ph——重柴油價格 （美元／噸）由于世界上各港口的油價有所差別，各時期的油價也有漲落的變化，所以采用平均油價來計算。FME——航行時主機(jī)耗油量，由下式計算而來FME＝DoilTs／24 （噸） （416）Doil——主機(jī)日耗油量，它與主機(jī)常用功率有著極為密切的線性關(guān)系，回歸公式為：Doil＝+ CSR 10－3 （t／day） （417）％，％。CSR——主機(jī)持續(xù)服務(wù)功率，回歸的公式為：CSR＝（DWT／10000）1/2V s 3 （馬力） （418）② 輔機(jī)與鍋爐燃油費(fèi)用 Cfae=15％Cfme （萬美元）③ 其他費(fèi)用潤料費(fèi)取為燃料費(fèi)用的10％，Club＝10％（Cfme+Cfae）（萬美元） （419）④ 總的燃料費(fèi)Cfuel＝Cfme+Cfae+Club （萬美元） （2） 港口費(fèi)，指船舶在航次中進(jìn)出港口時所發(fā)生的費(fèi)用． ① 西、北歐地區(qū)為： Cport＝+DWT 10－4－DWT210－8 （萬美元） （420）② 亞洲地區(qū)為： Cport＝+DWT 10－4－ DWT210－8 （萬美元） （421）（3）其他費(fèi)用。包括貨物費(fèi)、延（滯）期費(fèi)和速遣費(fèi)、事故損失費(fèi)等。它只能以分?jǐn)偟男问浇Y(jié)算，各船全年的間接費(fèi)用被分?jǐn)偟矫繝I運(yùn)天，再根據(jù)船舶航次營運(yùn)天數(shù)得出航次的間接費(fèi)用。間接費(fèi)用是由以下四部分項(xiàng)目組成： （1） 船舶固定費(fèi)用。它是為保持船舶適航狀態(tài)所發(fā)生的費(fèi)用，包括：① 年度資本費(fèi)用Ccap是為了彌補(bǔ)船舶在使用中，由于船殼、機(jī)器及設(shè)備的磨損而喪失的價值。a .船舶價格P 船舶營運(yùn)成本中與造價有關(guān)的費(fèi)用很多。船價對船舶的營運(yùn)成本的影響也就舉足輕重，因而必須較準(zhǔn)確地確定一下船舶的造價．一艘新船的造價與船廠的建造成本、付款條件、合同船舶的數(shù)量等主要因素有關(guān)．即時是同一噸位，船價的變化幅度也是很大的。船家與載重量的統(tǒng)計公式：P＝+（DWT/10000－（DWT/10000）2+（DWT/10000）3 （萬美元） （422）b .船舶到計劃使用年限時的殘值L L＝10％P （萬美元） （423）c .年度資本費(fèi)用Ccap Ccap＝（P－L）I（1+I）N/[（1+I）N－1]+LI （萬美元） （424） I——基準(zhǔn)收益率，取為12％。 N——船舶使用年限，根據(jù)交通部1985年頒布的《公路、水運(yùn)主要技術(shù)政策》中的規(guī)定，散貨船的使用年限為20年。 ② 船員工資及福利費(fèi)Ec，如工資、航行津貼、獎金等。 Ec＝NuPay 12／EXR 10—4 （萬美元） （425） Nu——船員人數(shù)，經(jīng)過對新造船舶的船員人數(shù)統(tǒng)計表明：船員人數(shù)與船舶的噸位無明顯的關(guān)系，主要與船舶上設(shè)備自動化程度高低有關(guān)。大多數(shù)船定員在22—31人之間，在論證中取為28人。 Pay——船員平均每月工資（元／月），遠(yuǎn)洋取為6000元/月，沿海取為4000元/月。 EXR——美元對人民幣的匯率（元／美元）， ③ 年度修理費(fèi)Cmtn。是船舶各種修理費(fèi)用的年度分?jǐn)傊担创瑑r的一定百分?jǐn)?shù)計算，此項(xiàng)費(fèi)用也稱修理基金提存，包括船舶航次修理和進(jìn)廠修理所發(fā)生的費(fèi)用。 Cmtn＝Rmtn P （萬美元） （426） Rmtn——提取的年度修理費(fèi)比例，％。 ④ 年度保險費(fèi)Cins。指船舶的保險和額外附加保險的費(fèi)用。遠(yuǎn)洋船一般根據(jù)使用情況， 由航運(yùn)公司提出保價，保價不等于船價，但在運(yùn)輸成本估算時可以假定與船價相等，年保險費(fèi)用的高低取決于船的新舊、大小，航程長短、貨種、航區(qū)條件等。 Cins＝Rins P（萬美元） （427） Rins——年度保險費(fèi)系數(shù)，％。 ⑤ 間接固定費(fèi)用的航次分?jǐn)侰in： 把年度固定費(fèi)用按營運(yùn)天數(shù)分?jǐn)?，再乘以航次時間就得到固定費(fèi)用的航次分?jǐn)偂? Cin＝（Csal+Ccap＋Cmtn+Cins）／OdSTime／24 （萬美元） （428）Od——船舶年營運(yùn)天數(shù)。（2）企業(yè)管理費(fèi)。指航運(yùn)公司機(jī)關(guān)職員的工資、辦公費(fèi)等行政管理費(fèi)用，管理費(fèi)用的分?jǐn)偸且匀甑钠髽I(yè)管理總費(fèi)用，按照船舶的下級載重噸及在冊時間進(jìn)行分?jǐn)?。?）共同費(fèi)用。是指船舶共同受益發(fā)生的費(fèi)用。與其他費(fèi)用相比是較小的，通常簡單的按照船舶的數(shù)量進(jìn)行分?jǐn)?。?）年度燃潤料費(fèi)一年的營運(yùn)航次數(shù)Nt＝Od/STime，其中最后一個航次可能正好在年內(nèi)完成，也可能需延續(xù)至下一年。將Nt個航次所需時間累加，得到ST＝ （天） （429）若ST＝Od ，即最后一航次正好在年內(nèi)完成，則年度燃潤料費(fèi)為C’fuel＝ （萬元） （430）若ST＞Od ，則最后一航次需延續(xù)至下一年， C’fuel＝＋ （431）（2）年度港口使費(fèi)與年度燃潤料費(fèi)相類似，若ST＝Od，則年度港口使費(fèi)為C’port= （萬元） （432）若ST＞Od ，則C’port＝＋ （433）（3）企業(yè)管理費(fèi)、共同費(fèi)用以及其他航次費(fèi)用在航次成本中一般占15％左右，所以年度平均費(fèi)用AAC為： AAC＝（Cin+C’fuel+C’port）/ （萬美元） （434） 則船舶的單位航次運(yùn)輸費(fèi)用可由年度平均費(fèi)用乘上航次時間與年度營運(yùn)時間的比值得出。第五章 基于遺傳算法的模型求解遺傳算法簡稱GA（Genetic Algorithms）是1962年由美國Michigan大學(xué)的Holland教授提出的模擬自然界遺傳機(jī)制和生物進(jìn)化論而成的一種并行隨機(jī)搜索最優(yōu)化方法。它將“優(yōu)勝劣汰，適者生存”的生物進(jìn)化原理引入優(yōu)化參數(shù)形成的編碼串聯(lián)群體中，按所選擇的適配值函數(shù)并通過遺傳中的復(fù)制、交叉及變異對個體進(jìn)行篩選，使適配值高的個體被保留下來，組成新的群體，新的群體既繼承了上一代的信息，又優(yōu)于上一代。這樣周而復(fù)始，群體中個體適應(yīng)度不斷提高，直到滿足一定的條件。其算法簡單，可并行處理，能得到全局最優(yōu)解。 1．遺傳算法的主要特點(diǎn)： （1）遺傳算法是對參數(shù)的編碼進(jìn)行操作，而非對參數(shù)本身； （2）遺傳算法是從許多點(diǎn)開始并行操作，而非局限于一點(diǎn)； （3）遺傳算法通過目標(biāo)函數(shù)來計算適配值，而不需要其他推導(dǎo)，從而對問題的依賴性較?。? （4）遺傳算法的尋優(yōu)規(guī)則是由概率決定的，而非確定性的； （5）遺傳算法在解空間進(jìn)行高效啟發(fā)式搜索，而非盲目地窮舉或完全隨機(jī)搜索； （6）遺傳算法對于待尋優(yōu)的函數(shù)基本無限制，它既不要求函數(shù)連續(xù)，也不要求函數(shù)可微，既可以是數(shù)學(xué)懈析式所表示的顯函數(shù)，又可以是映射矩陣甚至是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的隱函數(shù)； （7）遺傳算法具有并行計算的特點(diǎn)，因而可通過大規(guī)模并行計算來提高計算速度； （8）遺傳算法更適合大規(guī)模復(fù)雜問題的優(yōu)化；（9）遺傳算法計算簡單，功能強(qiáng)。2．遺傳算法的基本操作為：（1）復(fù)制（Reproduction Operator） 復(fù)制是從一個舊種群中選擇生命力強(qiáng)的個體位串產(chǎn)生新種群的過程。根據(jù)位串的適配值拷貝，也就是指具有高適配值的位串更有可能在下一代中產(chǎn)生一個或多個子孫。它模仿了自然現(xiàn)象，應(yīng)用了達(dá)爾文的適者生存理論。復(fù)制操作可以通過隨機(jī)方法來實(shí)現(xiàn)。若用計算機(jī)程序來實(shí)現(xiàn)，可考慮首先產(chǎn)生0～l之間均勻分布的隨機(jī)數(shù)，若某串的復(fù)制概率為40％，則當(dāng)產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)在0～，該串被復(fù)制，否則被淘汰。此外，還可以通過計算方法現(xiàn)，其中較典型的幾種方法為適應(yīng)度比例法、期望值法、排位次法等。 （2）交叉（Crossover Operator） 復(fù)制操作能從舊種群中選擇出優(yōu)秀者，但不能創(chuàng)造新的染色體。而交叉模擬了生物進(jìn)化過程中的繁殖現(xiàn)象，通過兩個染色體的交換組合，來產(chǎn)生新的優(yōu)良品種。它的過程為：在匹配池中任選兩個染色，隨機(jī)選擇一點(diǎn)或多點(diǎn)交換點(diǎn)位置：交換雙親染色體交換點(diǎn)右邊的部分，即可得到兩個新的染色體數(shù)字串。交換體現(xiàn)了自然界中信息交換的思想。 （3）變異（Mutation Operator） 變異運(yùn)算用來模擬生物在自然的遺傳環(huán)境中由于各種偶然因素引起的基因突變，它以很小的概率隨機(jī)地改變遺傳基因（表示染色體的符號串的某一位）的值。在染色體以二進(jìn)制編碼的系統(tǒng)中，它隨機(jī)地將染色體的某一個基因由l變?yōu)?，或由0變?yōu)?。若只有選擇和交叉，而沒有變異，則無法在初始基因組合以外的空間進(jìn)行搜索，使進(jìn)化過程在早期就陷入局部解而進(jìn)入終止過程，從而影響解的質(zhì)量。為了在盡可能大的空間中獲得質(zhì)量較高的優(yōu)化解，必須采用變異操作。 遺傳算法的優(yōu)化設(shè)計 （1）染色體編碼方法：基本遺傳算法使用固定長度的二進(jìn)制符號來表示群體中的個體，其等位基因是由二值符號集（0，1）所組成。初始個體的基因值可用均勻分布的隨機(jī)值來生成，如，x=100111001000101101就可表示一個個體，該個體的染色體長度是n＝18。 （2）個體適應(yīng)度評價：基本遺傳算法與個體適應(yīng)度成正比的概率來決定當(dāng)前群體中每個個體遺傳到下一代群體中的概率多少。為正確計算這個概率，要求所有個體的適應(yīng)度必須為正數(shù)或零。因此，必須先確定由目標(biāo)函數(shù)值到個體適應(yīng)度之間的轉(zhuǎn)換規(guī)則。 （3）遺傳算子：基本遺傳算法使用下述三種遺傳算子：選擇運(yùn)算使用比例選擇算子；交叉運(yùn)算使用單點(diǎn)交叉算子；變異運(yùn)算使用基本位變異算子或均勻變異算子。（4）基本遺傳算法的運(yùn)行參數(shù)：有下述4個運(yùn)行參數(shù)需要提前設(shè)定：M：群體大小，即群體中所含個體的數(shù)量，一般取為20～100；G：遺傳算法的終止進(jìn)化代數(shù)，一般取為100～500；Pc：交叉概率，～；Pm：變異概率，～。對于一個需要進(jìn)行優(yōu)化的實(shí)際問題，一般可按下述步驟構(gòu)造遺傳算法：第一步：確定決策變量及各種約束條件，即確定出個體的表現(xiàn)型X和問題的解空間；第二步：建立優(yōu)化模型，即確定出目標(biāo)函數(shù)的類型及數(shù)學(xué)描述形式或量化方法；第三步：確定表示可行解的染色體編碼方法，即確定出個體的基因型x及遺傳算法的搜索空間：第四步：確定解碼方法，即確定出由個體基因型x到個體表現(xiàn)型X的對應(yīng)關(guān)系或轉(zhuǎn)換方法。第五步：確定個體適應(yīng)度的量化評價方法，即確定出由目標(biāo)函數(shù)值f（x）到個體適應(yīng)度F（x）的轉(zhuǎn)換規(guī)則；第六步：設(shè)計遺傳算子，即確定選擇運(yùn)算、交叉運(yùn)算、變異運(yùn)算等遺傳算子的具體操作方法。第七步：確定遺傳算法的有關(guān)運(yùn)行參數(shù)，即M、G、Pc、Pm。 基于遺傳算法的模型數(shù)值分析 本文所建立的模型中約束條件較多，各種參數(shù)也非常之多，隨著用戶與供應(yīng)商的增多模型參數(shù)會成倍的增長，由于作者的財力及精力有限，很難獲取某一段時間內(nèi)各參數(shù)的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，即使是準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)也隨著時間不斷的變化，因此真實(shí)數(shù)據(jù)也并不一定能達(dá)到非常好的效果。本文的算例驗(yàn)證采用模擬數(shù)據(jù)的方法，即作者在做了一定的調(diào)研、掌握了參數(shù)變動范圍的前提下，對各項(xiàng)模型參數(shù)進(jìn)行模擬，帶入模型進(jìn)行求解。在本文中，進(jìn)口鐵礦石的庫存中心設(shè)在國內(nèi)的某港口，即以此港口為中心，建立腹地范圍內(nèi)的進(jìn)口鐵礦石物流系統(tǒng)。系統(tǒng)中進(jìn)口鐵礦石的種類有1種；腹地內(nèi)有鋼鐵企業(yè)（用戶）2個；可供選擇的供應(yīng)商2個；以某一個月的進(jìn)口鐵礦石物流運(yùn)作情況為研究對象；海運(yùn)階段可采用2種船型Capsize、Handy；各時段內(nèi)鐵礦石在港口庫存中心的單位庫存費(fèi)用相同，；港口庫存中心的總庫存能力為900萬噸。進(jìn)口鐵礦石物流系統(tǒng)是一個動態(tài)的系統(tǒng)，從其結(jié)構(gòu)到其參數(shù)都隨時可能發(fā)生變化，在本文的模型中，為了突出問題，我們對于模型進(jìn)行相應(yīng)的簡化和假設(shè)，參數(shù)按照當(dāng)前實(shí)際數(shù)據(jù)給出并假定不變（數(shù)據(jù)來自某企業(yè)調(diào)研報告），以下為各參數(shù)的詳細(xì)數(shù)據(jù)。鐵礦石供應(yīng)商可能由于生產(chǎn)能力的限制，或者是運(yùn)輸能力或其他方面的限制，在一定時期內(nèi)所能提供的鐵礦石是有限的，這里假定在該時間段內(nèi)每個供應(yīng)商的供應(yīng)能力是不變的。鐵礦石供應(yīng)商（I1，I2）的供應(yīng)能力矩陣（250 300 ）T（單位：萬噸）；鋼鐵企業(yè)（K1，K2）的需求量矩陣（190 120）T（單位：萬噸）；物流中心分別到供應(yīng)商和用戶的運(yùn)價與時間表：表5－1 遠(yuǎn)洋船舶相關(guān)營運(yùn)參數(shù)航行距離（海里）3630燃料油價格（美元/噸）19512000裝船效率（萬噸/天）10基準(zhǔn)收益率I卸船效率（萬噸/天）8船舶使用年限N（年）20滯留時間Td（天1年營運(yùn)天OD （天）360 耗油率G0（g/KWh）165年度維修系數(shù)Rmtn％輕柴油價格（美元/噸）270 年度保險系數(shù)Rins％重柴油價格（美元/噸）220美元對人民幣匯率EXR表5－2 沿海航線相關(guān)營運(yùn)參數(shù)的確定航行距離（海里）400燃料油價格（美元/噸）195800裝船效率（萬噸/天）8美元對人民幣匯率EXR卸船效率（萬噸/天）3基準(zhǔn)收益率I滯留時間Td（天）0船舶使用年限N（年）20耗油率G0（g/KWh）165年營運(yùn)天OD （天）360 輕柴油價格（美元/噸）270