1、 本科毕业论文 （ 20 届） 港口物流供应链优化研究 所在学院 专业班级 物流管理 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 目 录 摘 要 . 1 ABSTRACT. 1 前 言 . 2 一、供应链优化的相关理论研究 . 2 （一）供应链以及供应链优化的相关概念 . 2 （二）港口物流供应链以及港口物流供应链优化的相关概念 . 3 二、港口物流供应链运营现状 . 4 （一）港口吞吐量逐年攀升 . 4 （二）船舶规模大型化 . 4 （三）航运公司联盟化 . 4 （四）港航投资火热化 . 4 三、港口物流供应链运营存在问题以及优化思 路 . 5 （一）港口物流物流供应链运营存在问题 .
2、 5 （二）港口物流物流供 应链的优化思路 . 6 四、基于合作投资优化的理论证明 . 6 （一）假设与模型描述 . 6 （二）非合作均衡分析 . 7 （三）合作均衡分析 . 8 五、理论模型结论分析及优化对策探讨 . 10 （一）理论模型结论分析 . 10 （二）港口物流供应链优化对策 . 10 六、结束语 . 11 参考文献 . 12 1 摘 要 随着链式管理思想的不断发展，港口物流供应链一体化发展已成 为港口物流系统降低成本，提高效益的有效手段。与此同时，如何协调港口物流供应链系统成员尤其是港口企业与航运公司间的供应关系也成为港口物流系统优化发展的重要问题。而在港口物流实践中，港航企业以
3、相互参股投资的合作竞争方式已开始显现。为此，本文以港口物流供应链中的航运联盟和港口企业这两大重要节点作为研究对象，提出了基于合作投资优化的思路，并运用合作博弈与非合作博弈模型分析了参与企业在博弈均衡时的收益，并通过比较，从理论上证明存在可行的帕累托合作方案，最后，本文通过模型结论与实际的结合，提出了若干港口物流供应链优化的 对策。 关键词 港口物流供应链；合作投资；博弈模型 AbstractWith the development of chian management, the integration of port logistics supply chain has become a v
4、alid method to decrease cost and improve benefit. Mean while, it has been an important issue to optimize port logistics supply chain that how to coordinate the members of port logistics supply chain, especially the supply relation between port company and shipping company. In the practicing of the p
5、ort logistics, The co-investment such as mutual shareholding has appeared as a competitive way of co-competition to port enterprises as well as shipping companies,Therefor,this paper,taking the port enterprises and shipping companies who are the most important nets in the logistis supply chain as st
6、udying objects,through building the modles of cooperation and non-cooperation to analyze and improve the theory of the potimial investment stategies to the port enterprises and shipping companies mutual shareholding,Last,cobining the model result with reality,putting forward corresponing optimal str
7、ategies to the port logistics supply chain. Key wordsPort logistics Supply Chain;Mutual Shareholding;Game Model 2 前 言 随着港口在国际物流运输中所占据的地位越加重要，港口参与国际物流竞争趋势越加明显，港口的经营活动和运营方式必然要跟着国际发展进程改变，以求能够适应新的环境。港口物流供应链管理思想随之产生。如今，海上运输通过船 舶大型化发展以降低自身的运营成本已成为一种必然趋势，尤其是集装箱船舶大型化更是发展明显。而码头前沿水深、泊位岸线长度、码头纵深、码头装卸设备、港口集疏运系统
8、建设滞后，致使大型船舶运输难以实现预期的规模效应，港口企业与航运公司的合作效率难以得到充分发挥。 为此，加大对港口码头的投资、加快港口码头的升级改造或新建能满足未来船舶大型化发展趋势的港口已成为港口企业参与航运市场竞争的关键武器。 作为供应链上的核心企业航运公司和港口企业合作投资是否能够带给彼此更高的收益，是否更够给双方共同参与的供应链带来更高的竞争实力，如 果实之可行，又要如何有效促进彼此合作投资，并且双方如何协调合作发展，共同促进供应链顺畅运作以达到供应链整体优化成为了港口物流供应链上亟待解决的问题。 一、供应链优化的相关理论研究 （一）供应链以及供应链优化的相关概念 1.供应链相关概念
9、供应链（ Supply Chain）的概念发展来源于概念扩大生产（ Estended Production）。早期的供应链局限于制造企业的内部操作层面，比较注重于企业自身资源的利用，而忽略与之相关联的企业 1 。后来企业的生产活动进行了前伸和后延，结合了企业内部的其他活动， 联系了链上的其他企业，同时也包含了这些形形色色企业所存在的一个外部大环境。如 美国的史迪文斯 (Stevens)认为： “ 通过增值过程和分销渠道控制从供应商的供应商到用户的用户的流就是供应链，它开始于供应的源点，结束于消费的终点。 ” 随着对供应链探究的深入，形成了一个围绕企业的网络结构。如 哈理森 (Harrison)
10、定义供应链为 ： “ 供应链是执行采购原材料、将它们转换为中间产品和成品、并且将成品销售到用户的功能网络。 ” 2华中理工大学的马士华在供应链管理中认为： “ 供应链是围绕核心企业，通过对信息流、物流、资金流的 控制，从采购原材料开始，制成中间产品以及最终产品，最后由销售网络把产品送到消费者手中的将供应商、制造商、分销商、零售商，直到最终用户连成一个整体的功能网络结构模式。 ” 3 在中华人民共和国国家标准 物流术语 GB/T 18354-2001中，对供应链的定义为：“供应链 （ Supply Chain）是生产及 流通过程中，涉及将产品或服务提供给最终用户活动的上游与下游企业，所形成的网络
11、结构 。” 2供应链管理相关概念 3 供应链管理流行于 20 世纪 90 年代，很快成为组织机构参与全球竞争的关键。对于供应链的 含义，至今仍有不同的理解，有物流型、信息型、整合型等等不同种类的解释。在门峰主编的现代物流概论中是这样定义供应链管理：供应链管理（ Supply Chain Manageme- nt,SCM）是通过集成的管理思想和方法，对供应链中各成员企业的行为及活动进行计划、组织、协调、监督、控制和管理，通过对信息流、物料流以及资金流的管理，实现整个供应链系统优化的管理模式 4 。 在中华人民共和国国家标准 物流术语 GB/T 18354-2001中，对供应链管理的定义为：“供应
12、链管理 （ Supply Chain Management,SCM）是利用计算机网络技术全面规划供应链中的商流、物流、信息流、资金流等并进行计划、组织、协调与控制。 ” 3供应链优化相关概念 在供应链管理中，主要涉及到四个方面：供应、生产计划、物流和需求，如何将这四个方面有效协调起来，达到供应链可见度最高、成本最低、生命周期最短、客户服务质量最高、响应及时、利润最大等等，同时能够保持整体高效快速运作，即需要进行供应链优化。合作伙伴的选择、供应链网络的设计、节点企业工作流程的设计、供应链中各成员地址的选择等等都属于供应链优化。 所谓供 应链优化即是在这些约束条件下或者是资源欠缺环境下，从整体出发
13、，通过对决策变量、目标函数、约束条件模型化，制定多种优化方案，并对这些方案进行优胜劣汰，从而找出最优方案的过程。 （二）港口物流供应链以及港口物流供应链优化的相关概念 港口作为全球综合运输网链中的主要节点，已经随着其全方位的服务功能的拓展，其作用越来越不可忽视。世界上有 90%以上的货物通过海运完成，港口从最初的海运货物的装卸和仓储中心到后来的货物增值效应的服务中心到如今的国际物流中心，不断的在加强壮大。现代化港口，既是货物海路联运的枢纽，又是国际商 品储存、集散的分拨中心，也是贸易、加工业发展的聚集地。 港口物流是指中心港口城市利用其自身的口岸优势，以先进的软硬件环境为依托，强化其对港口周边
14、物流活动的辐射能力，突出港口集货、存货、配货特长，以临港产业为基础，以信息技术为支撑，以优化港口资源整合为目标，发展具有涵盖物流产业链所有环节特点的港口综合服务体系 5。港口供应链是指以港口作为核心企业，将各类服务供应商（包括装卸、加工、运输、仓储、报关、配送，甚至金融、商业服务等企业）和客户（包括付货人和船公司等）有效结合成一体，并把正确数量的商品在正确的时间配 送到正确的地点 6。 根据港口物流、供应链、港口供应链的概念 ，笔者认为所谓的港口物流供应链是指以港口企业作为核心企业，通过对港口货物信息流、物流、资金流的控制，从货主开始，到最终将货物运送到最终收货人手中所经过的一系列的企业如货运
15、代理企业、路上运输企业、航运企业等到最终用户所连结的一个具有完整运输功能的网链结构。 结合港口 物流，港口物流供应链以及供应链优化的概念，笔者认为所谓的港口物流供应链优化是指在对港口物流进行供应链管理的过程中，通过对港口资源的利用，对于如何实现港口物流供应链顺畅、有效地运行进行整 合，从而达到高效益、低成本的目的。 4 二、港口物流供应链运营现状 在港口物流供应链中，航运公司为港口企业提供了货源承载的条件，而港口企业为航运公司提供了基础与后备，两者息息相关。 港口企业承载装卸、搬运，航运公司提供船舶服务，其 高效、顺畅的运行直接关系和影响着整个供应链的有效运行。港口企业和航运公司依附着港口拥有
16、得天独厚的优势条件，成为港口物流供应链中的领导者和控制者。因此，本文只截取了供应链中的两大核心企业航运公司和港口企业的现状进行了分析。 （一）港口吞吐量逐年攀升 港口吞吐能力的加强，尤其是集装箱吞吐量的 持续增大，这在一定程度上为港口企业利润的获取争取了很大的空间。 根据 2010 年 10 月 27 日，宁波日报显示， 单计 宁波港 的 货物吞吐量 ， 2008 年为 2.68 亿吨 ， 2009 年为 3.84 亿吨，年均 纵向 增幅 高 达 9.4%；集装箱吞吐量 由 2008 年的 520 万 TEU 增加到 2009 年的 1042.3 万 TEU，年均增幅 量为 19%7 。 据中
17、国港口网数据 1 月 25 日发布的 2010 年全球 15 大集装箱港吞吐量统计排名上显示， 2010年， 中国港口在全球集装箱大港中，上海港、香港港、深圳港、宁波 -舟山港、广州港、青岛港分别排位全球第一、第 三、第四、第六、第七、第八 的位置，收获了近半数的席位 8 。这种种的数据都成了很好的铁证，说明了中国港口吞吐量在持续增强的趋势，中国是世界大港这一表述毋庸置疑。 （二）船舶规模大型化 在 2011 年 1 月 5 日，根绝中国海运报显示，就目前而言，在全球范围内，已经投入运行的单船运力超 1 万 TEU 的集装箱船舶已经高达到 61 艘，另外还有已经签约订造的 144艘集大型装箱船
18、舶预计将与 2014 年前先后投入运营当中。克拉克松公司介绍，大型船舶（绝大多数都是大型或者是巨型集装箱船，单运力超 8000TEU 的集装箱已达到破纪录的 80%）订单数量较上一年增长了 6 倍之多。预计， 2012 年开始，对运力超 8000TEU 的集装箱船舶需求量增长将达 25%，高于小型船舶需求量的 7 倍 9。船舶大型化所带来的单程运力的提升可以有效地帮助航运公司形成规模经济效应，降低箱位边际成本和单箱营运成本，从而获得更低的运输成本，其所带来的收益也是非常可观的。 （三）航运公司联盟化 航运业发展历史悠久，一直以来都是国家大力支持的行业。到 2002年底，世界上大型的航运企业主要
19、集约成了“四联盟两公司”的战略联盟体制：伟大联盟（ GA），新世界联盟（ TNWA）， CKYH， 联合联盟（ UA），马士基海路和长荣集团 10。这种联盟式的发展，可以提高班轮运输的密度，扩大其再航运业的服务范围，还可以高效利用港口资源，降低经营风险，最主要的是可以这种横向联盟可以提高企业在市场上的竞争能力。如今的航运业已经可以被认为是一个被部分企业垄断的行业。当前世界 20大班轮公司占有世界班轮艘数的 70%以及箱位的 56%11。这些航运企业不断通过联合、兼并，收购那些中小型航运企业，以求最大限度的在全球覆盖其服务范围，形成或者说是保持其垄断地位。 （四）港航投资火热化 5 据统计，世界
20、上主要的航运企业， 如马士基海陆、铁行、地中海航运、长荣、中远、美国 APL等都参与集装箱码头的经营，仅马士基海陆公司参与投资经营的港口就有 26个，年吞吐量高达 1300万 1400万 TEU13。 我国为加入世界海运业的竞争，通过各种方式在推动促进港航投资的发展。如 港口法的颁布实施，确立了港口多元化投资主体和经营主体；国家新的外商投资产业指导目录将港口公共码头设施的建设、经营列为鼓励外商投资的项目，且在投资比例方面没有任何限制 14。这些种种的法规的颁布实施，为港口的投资主体提供了法律和政策上的保证。如下表113，是环渤海三港口航运企业的投资现状： 表 1： 2006年统计 环渤海三港口
21、航运企业的投资现状 港口 码头 外商投资方 投资总额 $(亿 ) 股份比例 % 青岛 前湾集装箱二期 铁行 1.7675 49 前湾集装箱三期 马士基 /铁行 8.87 20/29 前湾集装箱四期 马士基 /铁行 5 20/20 迪拜全球码头 迪拜港口世界 4.45 100 天津 东方海陆集装箱码头 铁行 0.292 49 五洲国际集装箱码头 环球货柜码头 2.72 18 北港集装箱码头二期 环球货柜码头 4.5 30 北港集装箱码头三期 马士基 8.25 49 大连 大连集装箱码头 马士基 /新加坡港务集团 5 5/44 大连中海码头 新加坡港务集团 750 8 大窑湾二期集装箱码头 马士基
22、 /新加坡港务集团 4 20/25 大窑湾三期集装箱码头 日本邮船 株式会社 5 * 三、港口物流供应链运营存在问题以及优化思路 （一 ） 港口物流物流供应链运营存在问题 1.港口基建不完善 港口基础建设不够完善，技术 创新能力不强，这直接限制了港口功能的拓展，使港口企业只能单一的执行货物中转、装卸、存储等作业，而无法将港口功能拓 展开到整个流程的全部作业。中国的 大部分 港口企业的装卸运输技术设备陈旧老化， 劳力使用相对比较多，装卸搬运的效率低下，这些直接或者间接导致了生产成本的提升，使得国内港口 在 全球 市场竞争中 占据不利的 地位 14。 2.链节点衔接不畅 港口物流供应链上的成员很多
23、，比如腹地工业企业，货代企业，海关，物流企业，货主，航运企业，银行，经销商等等，共同形成了一个以码头为中心的有机整体。但是由于链上各个节点在业务衔接上的不完善，断裂，使得供应链上的流程繁琐复杂，无法有效的合理利用资源，在整个供应链流程中形成了或多或少的浪费， 主要包括超出增加产品价值所必需的绝对最少的物料、设别和人力资源、场地、时间等各种资源的部分 15。 6 3.港航合作不协调 随着海上运输船舶的大型化发展，尤其是近年来集装箱船舶的大型化趋势， 各航运公司竞相 订购更大型的船舶参与运输 ，以 降低自身的营运成本 。而由于码头前沿水深、泊位岸线长度、码头纵深、码头装卸设备、港口集疏运系统等建设
24、的滞后，致使大型船舶运输难以实现预期的规模效应，泊位航线水深不够，无法容纳大型化的船舶进入港口，或者致使船舶进入港口的困难度加大，停泊速度减慢，使港口企业与航运公司的合作效率难以充分发 挥。 4.港航投资风险高 于港口企业而言，港口码头建设投资规模日益攀升，但是投资码头回收周期很长，致使港口企业投资建设码头的风险逐步上升。另一方面，对航运公司来说，成本高达几亿美元的超巴拿马型集装箱船舶的建设和运营使得航运公司的投资风险也明显提升。航运公司只有保持高的运载能力利用率、有效的码头装卸效率才能实现规模经济，而竞争日益激烈的航运市场要实现高的运载能力利用率也并非易事。航运船舶的大型化发展，使得港口码头
25、经营与航运公司之间的矛盾日益明显。 （二）港口物流物流供应链的优化思路 根据对港航企业现状的分析， 我们了解到由于港航企业发展合作不协调，致使彼此之间无法达到预期的规模效应。用投资合作的方式去解决港航之间存在的不协调问题，利用其所产生的不同但互补的效能去充分发挥港口物流供应链的效率。在实践中，港航之间的合作投资的形式已经出现，并开始逐步被普遍化。 本文以港口物流供应链系统中的两大核心成员港口企业与航运公司作为为研究对象， 港口企业以港口设施优化的投资、航运公司以船舶大型化建设的投资进行供应链合作。港口企业对于港口设施优化的投资能改善或提升现有码头的接卸能力，提高船舶进港和出港效率，从而提高港口
26、物流供应链对于 潜在需求方的吸引力。而航运公司对于船舶大型化建设的投资，能提高运输的规模经济效应，从而降低港口物流费用，也能提高港口物流供应链对于潜在需求方的吸引力。 基于此，本文运用博弈理论对基于合作投资的供应链合作进行研究，拟分析比较非合作均衡与合作均衡下整个物流供应链系统整体收益的高低来判定合作投资是否能产生收益效能，从而达到供应链优化的目的。 四、基于合作投资优化的理论证明 （一）假设与模型描述 15 1.假设港口企业关于 港口设施优化的投资 和航运公司关于船舶大型化建设的投资共同引起港口物流服务销售额的反应量函数为 确定的非线性函数，并用柯布 -道格拉斯生产函数描述其非线性递增的投入
27、产出关系，即令港口物流服务销售额的反应量函数为 17： )1(YBXAYX,Q - 其中 :A 为饱和销售量； X 为港口企业关于港口设施优化的投资， Y 为航运公司关于集船舶大型化建设的投资； 、B 为正常数， 越 大 ,表示港口企业关于港口设施优化的投资对销售量的影响就越大， 对航运公司也有同等含义； 为环境不确定性 ,其平均值为零，7 因此销售额反应量期望函数为 18： )2(YBXAYX,Q - 2.港口物流供应链每销售一单位服务，港口企业的边际利润为 p ，航运公司的边际利润为 c ，且 p c 为常量。港口企业投资 X ，其中 Xu 为航运公司提供， u 为航运公司分担港口企业投资
28、的比例， 10 u ；航运公司投资 Y ， 其中 vY 为港口企业提供， v 为港口企业分担航运公司投资的比例， 10 v 。 在上述假设下，港口企业、航运公司以及港口物流供应链系统的期望收益函数分别为： ）（）（）（5Y)YBX-(ARRR)4(Y)1()YBX-(AR3)u1()YBX-(AR-p cp- c- pXvuXvYXccp（二）非合作均衡分析 当港口物流供应链系统的港口企业与航运公司处于平等关系时，且双方没有达成任何有约束力的协议，那么港口企业与航运公司间的博弈是非合作的。此时，博弈参与方的目标是给定对方策略，选择在满足自己约束下使本企业利润最大的策略，以这 种策略实现的均衡称
29、为纳什均衡。这一过程可表示为：港口企业利润最大化选择为： 0,10s . t .)6()u1()YBX-(AR M A X -, pXvvYXpX 港口企业选择 X ， v ，以使式（ 6）取得最大值，其目标函数的一阶条件为： 0u1(YBXXR -1-p ） p （ 7） 得 )8(Y1X 1-1 1 uBp 因为 0vRp Y ，则 PR 是 v 在整个定义域的减函数，而 10，v ，因此 0v 为港 口企业最优的投资分担比例。 航运公司的利润最大化选择为： 0,109)1(u)YBX-(AM A X R -u, cYuYvXcY ）（航运公司选择 Y ， u ，以使式（ 9）取得最大值，
30、其目标函数的一阶条件为： )10(0)v1(YBXYR 1-c c因为 cR 是 u 在整个定义域的减函数，而 10，u ，因此 0u 为航运公司最优的投资分担比例。并将式（ 7）、（ 10）联立求解，结合 0,0 vu ， 可得到港口物流供应链中港口企业与航运公司进行合作投资的唯一纳什均衡解为： )13()()B()12(00u)11()()(X1111-p1c*1*YvB cp，通过公式（ 11）（ 12）（ 13）我们可以知道： 8 港口企业对基建设施提升 的投资 与本企业服务的边际收益呈正相关，航运公司船舶大型化建设的投资与本企业服务的边际收益呈正相关；非合作均衡时 , 港口企业与航运
31、公司均 不愿分担对方的投资，即相互投资不是纳什均衡时港 口企业与航运公司的 最优策略。 将（ 10）（ 11）（ 12）带入（ 3）（ 4）（ 5）， 记合作博弈均衡时港口企业、航运公司以及供应 链的 收益函数分别为 * RRR cp 和、 ,我们可以得到 * cp RR和 。 111 11 1* cppp PPBAR （ 14） 11 111 1* cpcc PPBAR （ 15） 在该均衡中，说明在港口企业与航运公司同时采取独立行动的博弈中，投资分担政策不影响销售额的反应量函数，因此港口企业与航运公司均不愿分担对方的投资，而偏向于独立投资。在各自独立投资中， 更高的边际收益强烈的激励港口企
32、业在 港口设施 优化建设上投资更多， 更高的边际收益也强烈的激励航运公司在 船舶大型化建设上投资更多，投资的动力主要源于获取更高的边际收益，这与过去几年大量港口企业兴建深水泊位码头、航运公 司采用更大型的船舶参与航运市场以巩固其在航运市场中地位的实践是相符的。 （三）合作均衡分析 当港口企业与航运公司进行合作投资，根据公式（ 7） 将 X 对 Y ， u ， p 求偏导，得 )18(0Y111X)17(0Y)1()(11X)16(0Y11YX1111p112111)(111pppuBuBuuB由公式（ 15）我们可以看出： 港口企业的投资与航运公司的投资呈负相关，从港口企业而言，企业自身更愿意
33、搭便车，通过航运公司增 加对船舶大型化投资所带来的额外收益中获取利益。 由 公式（ 16）我们可以看出： 港口企业与航运公司分担投资的比例呈正相关，即航运公司可以通过提高参股港口企业的比例激励港口企业增加对于港口设施优化的投资。 由 公式（ 17）我们可以看出： 港口企业的投资与边际收益呈正相关，即港口企业通过增加投资优化港口设施可以提高港口企业的盈利能力。 双方合作投资，以供应链整体利益最优为目标时，此时港口企业与航运公司间的博弈为合作型的，博弈模型为： 0Y,0. 19Y)YBX-(A-p, Xts XRMA X cYX ）（）（ 将式（ 13）分别对 YX、 求偏导，并令其等于零，得： )21(01YBX)20(01YBX-1-p1-p）（）（ccXRYR联立式（ 19） （ 20），求解得：
