基于合作博弈的多码头联盟策略研究

In recent years, with the rapid growth of economy and international trade, the hub seaports become increasingly important in maritime logistics. In practice, large seaports usually include a number of terminals, which have independent operations systems and make their own decisions. This type of independent operations system has mobilized the terminal’s initiative, but also caused waste of resources and capacity idleness. Therefore, how to integrate resources and improve the overall operating efficiency of the seaports has become a common concern of the industry and academia. The cooperative game in terminal alliances may be a good methodology to deal with the problem. In the literature, all existing research treat port services as commodities and design the cooperative mechanism at the economic level. Different from their studies, we will incorporate berth allocation and inter terminal transportation into the problem, and address the problem at the operations level. We propose a multi-terminal cooperative game model based on service price, service quality and service volume, and use the dual method and inverse optimization to solve it. Beyond that, we discuss the existence of the core and design the cooperation mechanism for the game. This research fills the gap in the terminal cooperative alliance literature and provide reference for the related port enterprises and terminal companies.

近年来，随着中国经济的发展和进出口贸易量的攀升，港口的运输枢纽地位愈发明显。现阶段，大型港口通常包括多个独立运营的码头公司，各个码头公司独立核算、自主经营。这种独立运营体制虽然调动了码头公司自主能动性，却也在一定程度上造成了港口资源浪费和容量闲置。如何建立多码头合作联盟机制、整合码头资源、提高港口整体操作效率，成为了企业界和学术界普遍关心的问题。本项目突破以往码头合作联盟研究从经济层面出发的局限，强调从码头具体操作层面出发研究多码头合作联盟策略，应用合作博弈理论，使用对偶和反向优化等技术手段，针对泊位分配、码头运输、码头整体操作三个方面的问题，构建以互助服务价格、互助服务质量、互助服务数量为决策变量的多码头合作博弈模型，讨论合作博弈核心的存在性，并设计相应的合作机制和分配策略。项目的研究成果将丰富多码头合作联盟研究，并为相关港口企业、码头公司提供决策参考。

近年来，随着中国经济的发展和进出口贸易量的攀升，港口的运输枢纽地位愈发明显。现阶段，大型港口通常包括多个独立运营的码头公司，这种独立运营体制虽然调动了码头公司自主能动性，却也在一定程度上造成了码头资源浪费和容量闲置。如何建立多码头合作机制、整合码头资源、提高港口整体操作效率，成为了企业界和学术界普遍关心的问题。本项目在产业调研基础上，聚焦于码头多种合作问题的研究。. 在基于泊位资源的多码头合作策略研究中，我们构建了多码头整体泊位分配模型和单码头泊位分配与船只外包模型，提出基于互助船只特点和互助服务质量的互助服务费用函数，利用合作博弈和反向优化的方法，设计基于泊位分配的多码头合作机制。研究表明，通过设置合适的互助服务费用函数，可使单码头泊位分配和船只外包模型结果与多码头整体泊位分配模型结果相吻合，但是存在合作联盟不稳定的情况。. 在多码头整体合作策略研究中，我们考虑了同质性码头间合作和非同质性码头间合作两种情形，构建了非合作模式下码头运营管理模型和合作模式下码头运营管理模型，对比分析了码头合作行为对码头定价和服务策略的影响。研究表明，码头合作行为不但会有效降低突发性事件对码头操作的影响，增加码头的经济收入，还会降低码头间的价格竞争强度。. 除此之外，我们还研究了码头与航运公司的合作行为，探究了码头与航运公司的最优合作模式，分析在外部条件变化时，合作运营对码头和航运公司所产生的收益影响。同时我们也对码头与近海船只的合作优化展开研究，研究发现，船舶可以根据与码头约定的到港时间多次改变航速，其所得到的总油耗会随着平均速度的增加而增加。但在某些情况下，多次速度调整不但会带来更大的操作风险，还会加大燃油的消耗。