涉及空箱重置问题的海运市场中成本分担机制的研究

The container shipping industry plays a very important role in the maritime transport, as the container ships carry more than half of global seaborne trade. One difficult problem in containerized shipping is the empty container repositioning problem arising from the imbalanced trade. And it has become more prominent in the recent decades due to the rapid growth of container shipping business and the regional difference in economic development. Most of work related to the empty container repositioning problem focuses on the optimal repositioning strategy given the imbalanced demand, and it assumes that the carrier cannot influence the demand through pricing. Besides, the related literature does not consider the possibility of cost sharing, which is an important mechanism to coordinate the supply chain. In this project, we consider a shipping supply chain with one carrier and two forwarders. We study the cost sharing and pricing issue under different decision-making processes and information structures. We then investigate the influence of cost sharing contract on the players involved and the whole system. Our research aims to build a new model which will increase all players’ profit and reduce the empty container repositioning cost. This research will fill the gap in the empty container repositioning literature and provide suggestions for the related decision makers.

集装箱运输行业作为海运的重要组成部分，承担了超过一半的全球海上贸易。然而由于区域间固有的贸易不平衡，不可避免地导致了空箱重置问题，已成为集装箱运输行业面临的关键问题。现有的空箱重置问题相关文献侧重于研究给定货运不平衡条件下的最优重置策略，而不考虑价格对货运量的影响。同时，现有文献忽略了成本分担这一协调供应链参与者的重要手段。基于上述观察与思考，本项目以一个海运承运人和两个货运代理人组成的海运供应链为研究对象，探索和构建不同决策顺序、信息结构下的最优定价和成本分担机制，并探讨此成本分担机制对供应链各参与者收益以及整个海运系统空箱重置成本的影响。本项目的目标是建立一个能够提升海运供应链中所有参与者的收益并且降低系统的空箱重置成本的模型。项目的研究成果将丰富空箱重置问题相关研究理论，并为海运企业提供决策参考。

本项目研究了一个海运承运人和两个货运代理人在两港口的海运市场中的成本分摊和定价问题。海运承运人作为市场领导者授权两个货运代理人在不同的港口间收集货物，然后运输满载的集装箱和空集装箱。我们首先研究了在信息对称并且货运代理人同时决策情境下的定价和成本分担问题。我们发现如果两方向需求存在不平衡时，海运承运人会将所有空箱重置成本转嫁给需求低的货运代理人；如果两方向的货运需求平衡时，海运承运人会将所有空箱重置成本转嫁给单位空箱重置成本高的货运代理人。在这种成本分担政策下，完全承担空箱重置成本的货运代理人将比没有成本分摊的模式获得更少的利润。因此，我们建立了两个新的成本分担模型来激励所有海运供应链的参与者接受成本分摊政策，从而提高整个海运供应链以及各个参与者的收益。当两个方向的货运代理人不是同时决策而是序贯决策时，我们发现货运代理人的决策顺序会影响到海运承运人的收益以及整个供应链需要重置的空箱成本的数量。因此，作为海运市场领导者的承运人应当根据潜在的需求不平衡的情况，来决定货运代理人的决策顺序。最后，我们又构建和分析了在信息不对称情况下海运承运人和货运代理人的定价模型，揭示了在定价和合同制定中考虑信息不对称的重要性。.本项目的研究结果丰富了过去对空箱重置问题的研究，并为海运供应链中的相关决策者提供了建议。首先，大部分关于空箱重置问题的研究工作没有考虑成本分摊的可能性，而成本分摊是协调供应链的重要机制。我们提出了一种有利于整个海运供应链的新的空箱重置成本分摊模式。其次，绝大多数关于空箱重置问题的研究假定需求不确定给定而忽略了定价这一重要因素的影响，本项目考虑了运费对货运需求的影响，从而进一步影响需要重置的空集装箱数量。