英语原文共 13 页
集装箱船尺度的增长将会停止？
乌尔里希马尔乔
不来梅应用科学大学，德国不来梅与港口支线驳船，德国汉堡
摘要：
目的——由于需要创造更大的规模经济，集装箱船尺度的增加似乎是一个无休止的过程。目前订购的船舶超过21,000 TEU。本文的目的是质疑目前超大型船舶是否仍然存在正面影响，即使是这样，这种小的影响是否会被超大型船舶之外的航运公司和港口的运营成本所抵消。
设计/方法论/方法——通过推断已建立的回归曲线，应用相应的物理定律，将船舶总船员成本（作为船舶运行成本的主要组成部分）引入不同的船舶尺度，研究了增加船舶尺度对集装箱运输中三个主要成本项目的影响。
研究结果——在本文中，显示了当船舶变大时，较低的泊位成本的进一步影响会减少。因此，船舶尺度的进一步增加不会再显著降低运输成本。相比之下，港口为越来越大的船舶所做的必要准备正在与每增加1米的吃水和/或船宽成比例地增长。结果表明，集装箱船的尺度不断增加，例如：在欧洲‐远东贸易中，既没有为港口及其码头带来任何进一步的好处，也没有为航运公司带来任何进一步的好处，甚至对托运人也没有！这是一个令人惊讶的机制，所有利益相关者都能自己理性行事，但对他们所有人（包括公众）来说，整体效果已经变成了负面的。
创新/价值——结果可能为港口之间更密切的合作铺平道路，例如在汉堡–勒阿弗尔范围内。港口和码头可能会看到一个机会，通过就最大船舶尺度达成一项联合政策，摆脱正在进行的不断深化和拓宽航道、安装越来越大的龙门起重机的恶性循环。
关键词：规模经济，马士基，大型船舶，泊位成本，超大型集装箱船
论文类型：研究型论文
1.目的
如图1所示，集装箱船尺度的惊人增长仅受规模经济（EoS）效应的支配。这篇论文的目的是质疑目前巨型船舶的尺度是否仍然存在积极的影响，即使是这样，这种影响是否会被巨型船舶尺度之外的航运公司昂贵的运营成本的影响所抵消。
从图1可以看出，自20世纪90年代后半期以来，行业领导者马士基航运（Maersk Line）一直在引领和推动着船舶尺度的发展，而其他航运公司显然感到自己不得不这么做，最近甚至超越了马士基航运。除了上世纪80年代末，已经破产的美国环球航运公司（US lines）的巨型货轮和上世纪90年代初APL的第一艘后巴拿马型货船（panamax）用于跨太平洋贸易之外，过去40年里，所有打破纪录的集装箱船都被引入了欧洲‐远东贸易。
图1 破纪录的船舶大小和它们的发起者
如果未来的发展仍然遵循指数回归曲线，也就是到目前为止很好地描述集装箱船尺度增长的曲线，我们将会在2020年左右看到第一艘23,000 TEU的集装箱船，从2025年起，预计将会有30,000 TEU的集装箱船。这个大小相当于大约20米的吃水，由于马六甲海峡的深度，这应该是目前的最终极限。
尽管人们相信马士基的“3e级”18270 TEU货轮将在一定程度上创造历史纪录，但其它航运公司也接到了更多破纪录船舶的订单。因此，问题很明显，我们实际在多大程度上沿着30000 TEU的道路前进？
油轮可以作为一个案例来证明航运中船舶大小的限制确实存在并且已经经历过了。几十年前，油轮已经达到并超过了500,000载重吨，只有两艘这样大小的船舶被建造，但是现在它们都不存在了。目前的最大油轮尺度要比这个小得多。
2.方法
当打算通过将更大的集装箱船投入使用而使用EoS效应时，集装箱航运公司的目标是减少三个主要的特定成本项目：
- 每TEU投资；
- 每TEU的燃料成本; 和
- 每TEU的运营成本（主要用于船员）。
通过推断确定的回归曲线，应用各自的物理定律以及将总船员成本引入到船舶尺度，研究了增加船舶尺度对这些成本项目的影响。
2.1每TEU投资
具有讽刺意味的是，我们必须承认，船厂的实际价格（每TEU）并不能很好地反映具体投资（每TEU）的规模依赖性。最近交付的许多大型船舶的绝对成本甚至比之前交付的类似或更小的船舶低得多。这是因为船厂的实际价格不仅由船舶的大小决定，而且在很大程度上受到造船市场形势、钢铁和劳动力价格、汇率、订购船舶的数量，甚至有关各方的谈判技巧等因素的影响。
为了排除这些影响，造船业必须按其本来面目来对待：浮动钢铁厂。因此，加工钢材的纯吨数将是与尺度相关的投资努力的一个很好的指标（特别是对投资受工程和舾装影响不大的较大集装箱船而言）。纯钢的重量在很大程度上仍然是船厂和合同设计办公室的秘密，空船排水量作为一个有意义的指标（根据阿基米德定律，空船排水量等于空船重量）应该被使用。除了钢的重量之外，它还包括推进装置的重量，在所有情况下，推进装置由具有在相关功率范围内的一致的功率/重量比的二冲程-慢速发动机组成。这就是为什么两个权重之和的合格程度足以被用作描述整个船舶投资努力的有意义的指标。
图2显示了最近新建的一些集装箱船的每TEU空船排水量和满载排水量，范围从3000 TEU到20,000 TEU，并将它们的回归线延伸到30,000 TEU。很明显，随着船舶尺度的增大，具体的投资努力正在减少。这两条曲线都是渐近线，即随着船舶尺度的增大，曲线变得越来越平坦。从4000 TEU到8000 TEU，每TEU的具体投资（以具体空船重量表示）大大减少了15%。然而，从1400 TEU到18,000TEU只减少了5%。有趣的是，包括特定载重量的特定满载排水量正以显著的更高的速度递减，也就是说，每TEU的特定载重量（由于两条航线之间的距离）随着船舶的增大而减小。因此，增加船舶尺度所提供的每一个额外的TEU不仅失去了越来越多的成本优势，而且在可使用的载重量方面也变得越来越没有价值。
图2 特定空船/满载排水量
2.2每TEU的燃料成本
燃料成本与燃料消耗成正比，燃料消耗又与推进功率成正比（在设计发动机负载的一定范围内）。在任何给定的恒定速度下，每TEU的特定推进功率都随着船舶尺度的增大而减小，这是由造船工程师使用的著名的海军公式[公式（1）]得出的。从图3可以看出，对于任何给定的速度（单位推进功率为1000 TEU船的值的百分比），相关曲线一般也是渐近形状。与一艘1000 TEU的船舶相比，一艘5000 TEU的船舶只造成80%的具体燃料费用[美元/TEU]。然而，向(仍然)假设的30,000 TEU船舶迈出的一大步肯定会进一步降低具体燃料成本，但仍将远远超过1000 TEU水平的60%。因此，尽管在大小上迈出了一大步，但这一决定性成本项目的优势正在急剧下降。
图3 特定推进功率（任意匀速）
2.3每TEU的船员费用
经营费用中最大的成本项目是船员费用。由于它们在原则上与船的大小无关（对于大于约1,000 TEU的船只），因此每TEU的具体费用随船的尺度的增加而自然减少。因此，每艘船舶的固定船员费用曲线也渐近（图4）。从4,000 TEU到8,000 TEU自然会使每TEU的特定船员费用减少一半（例如每TEU减少190美元）。但是，同样的从14,000TEU到18,000TEU只进一步减少22%，而有关基数实际上要低得多。因此，按绝对值计算，进一步节余仅为24美元/TEU。
图4 具体船员费用（例如每年$1,500,0000）
3. 研究结果
3.1 泊位成本总结
每个TEU的决定性“努力参数”的所有三条曲线（空船排水量，推进力，船员成本）都是渐近的形状。 因此原则上，一般EoS效应的影响越大，船舶变得越大。在目前的超大型船舶尺度上，任何进一步潜在增长的影响都是微不足道的！
尽管如此，马士基表示，与14,000 TEU的船舶（可能是指其自己的E级船）相比，Triple-E-Class（18,270 TEU）的泊位成本减少了500美元/ TEU。实际上，通过比较单独表1中显示的两代船舶，乍一看，每TEU的特定功率需求（与每TEU的燃料消耗成比例）大幅减少40％是显而易见的。
表1 集装箱船世代的比较
然而，基于海军公式[公式（1）]的计算表明，每满载排水量[kW / t]的特定推进功率节省中只有7％是EoS效应[公式（3）]的结果！剩下的只是降低速度（和提高发动机效率）的结果。与这些船舶一样，TEU的增加速度与满载排水量相同; 该断言对每TEU的特定推进功率[kW / TEU] [公式（4）]也有效：
（1）
（2）
（3）
（4）
P=推进功率（Kw）
△=船舶满载排水量（t）
V=船舶航速（m/s）
C=海军系数
TEU=20英尺标准集装箱
指数：
E：马士基的“E级”（例如M /V。“EmmaMaelig;rsk”，14,770 TEU）
EEE：马士基“3E级”（例如MV。“Maelig;rskMc-KinneyMoslash;ller”，18,270 TEU）
成功利用EoS效应的一个先决条件是船舶利用率不会下降。否则，效果就会适得其反，而且随着船舶的增大，每个（使用过的）泊位的成本也越来越高。DNV-GL以14,000 TEU为基础进行了一些计算。如表2所示，如使用率维持不变（百分之百），则21,000 TEU的整体泊位成本可减少11%。
表2 尺度和利用率对泊位成本的影响
由于特大型船舶的大量订购大大加剧了全球产能过剩，一般船队的利用率必然会下降，也就是说，根本不存在任何成本优势！
任何纯粹的价格驱动型市场（如班轮运输）的产能过剩，其中通常只有成本领先者领先于竞争对手，导致价格暴跌。在今天的残酷竞争中，必须支付高额的船舶使用费用。因此，它不会变得更糟。新建船舶每TEU的假想初始成本优势（但实际上并不存在），已被利用率较低导致的运价下降所吞噬——这是此类大型船舶供应过剩的必然后果。成本优势只是被传递给了该系列的客户，他们当然喜欢这样的礼物，而不是真的依赖于这样的意外之财回扣。
然而，由于集装箱运输的纯码头到码头成本仅占整个门到门运输链总成本的20-30％，因此这些回扣并未显著降低总运费。如果有的话，对零售价格的影响可能只有几美分。因此，船舶尺度的进一步增大并没有像集装箱化初期那样刺激任何额外的运输，当时运费的降低（与散货运输相比）实际上产生了对货物运输的额外需求。因此，供过于求的局面依然存在，运费不断走低自然不会提高这些航运公司的盈利能力。
与此同时，许多8,000至10,000 TEU大小的新船被更大的船舶取代，它们的价值已经大幅下降，因为它们对于今天的东西干线来说太小（也太快）了。因此，它们被转移到可以取代较小船舶的行业。这种连锁反应继续蔓延到所有行业和船舶大小的船级，并导致各地产能过剩。
此外，由于装卸速度跟不上船舶尺度的发展，超大型船舶在港口停留的时间更长，即迫使航运公司在海上航行时提高速度，以避免每次往返航程的持续时间增加。因此，与EoS的想法相反，船舶尺度的增加实际上也有助于更高的燃料消耗！正因如此，这些航运公司不断敦促其码头合作伙伴采用最新技术，加快船到岸集装箱装卸速度。
德鲁里的研究表明，即使假设相同的起重机装卸率（独立于船舶大小），港口的泊位日移泊效率也不能与表3所示的船舶尺度的增加同步，因为龙门起重机的数量不能与集装箱数的增加成比例增加（由于立方定律）。然而，德鲁里的计算还表明，仅由于每个集装箱的行驶距离较长（假设使用相同的起重机），使用19,000 TEU集装箱的平均装载周期时间就比使用5,000TEU集装箱的平均装载周期时间高出约40%。因此，与德鲁里的假设相反，起重机的处理率不能被认为是恒定的，而必须为更大的船舶所降低。按照德鲁里的计算，假设运力仅下降20%，至每小时20次，一艘19,000TEU的货船在港口停留的时间将超过半天。与7,000 TEU的船舶相比，这种船的运力增加了171%，实际上在港口停留的时间增加了71%（表3最后一行）！过去为提高起重机的处理率而采取的所有措施，特别是针对较大船舶的，当然也适用于较小船舶。
表3 船舶增大对港口生产力的影响
尽管引入了更智能的技术以实现更快的船到岸集装箱装卸（例如4-TEU吊具，双轮式起重机，双循环起重机操作），但必须承认，过去在船到岸集装箱装卸生产率方面取得的相当一部分进展只是意外利润。即全球集装箱贸易中TEU因素（TEU /集装箱数量）增加的结果！这是一个被广泛忽视的事实。汉堡港在过去的25年中，TEU系数从1.32增加到了1.64，如图5所示。1990年龙门起重机搬运100 TEU需要76次移动，而2015年相同箱体只需要61次移动。因此，货物结构变化导致生产率提高24％，这绝不是因为任何港口加速集装箱装卸所造成的！似乎TEU因子（至少在汉堡）正遵循（近乎完美的回归）一个渐近的形状，而且显然刚刚达到最大值。因此，在未来，作为货物结构的“礼物”，不能再指望生产率的进一步提高了。
图5 汉堡港TEU因子
与此同时，必须得出的结论是，即使对集装箱航运公司来说，作为向更大船舶发展的推动力，对泊位所设想的积极影响也变成了消极影响。在固定的往返航程
资料编号：[5324]
以上是毕业论文外文翻译，课题毕业论文、任务书、文献综述、开题报告、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
