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摘 要：本文提出了一种利用市场交易机制来实现不同主体间集装箱空箱资源共享的模式，探討了该模式的基本原理并进行了实例说明，同时进一步提出了该原理在实践中运用的条件及今后的研究方向。通过研究，本文认为，运用市场交易机制实现空箱资源的共享可以保护参与各方的私人信息，避开信息不对称带来的道德风险，提高参与各方的经济效益，实现空箱资源的优化配置，提高社会总福利水平。
关键词：市场机制；集装箱空箱调运；资源共享；社会福利水平
中图分类号：F560.6 文献标识码：B 文章编号：1008-4428（2012）06-22 -02
随着经济全球化，贸易国际化的深入发展，集装箱运输以其降低包装费用、减少货损货差、提高装卸效率、方便多式联运等众多优点，获得了飞速的发展。根据交通运输部的统计公报，我国2011年全国港口完成集装箱吞吐量1.64亿TEU，比上年增长12.0%。其中，沿海港口完成1.46亿TEU，内河港口完成1736万TEU，比上年分别增长11.3%和18.3%。然而，由于贸易的不平衡，在集装箱运输飞速发展的同时，也产生了一个不可避免的重要问题，那就是集装箱空箱调运问题。根据LSE、Graybox、Synchro Net等权威机构估计，班轮公司一般需要15～20%以上的运量来解决空箱调运问题。不少国际班轮公司表示，集装箱空箱调运方面存在瓶颈是阻碍其加快市场开拓步伐的主要因素。因而，集装箱空箱调运已成为集装箱运输的一个重大难题。
为解决这个问题，实务界和学术界都做了大量的探索和研究。在各方面提出的解决方案中，主要可分为两类，第一类解决方案就是通过复杂的运筹学模型来实现空箱调运的成本最小化。第二类方案提出通过在集装箱船公司之间、船公司和租箱公司、船公司和造箱厂之间密切合作来获得空箱和运能资源的共享，从而减少空箱调运量，降低调运成本。目前研究最多的是第一类方法，已从最初的静态模型演化到动态模型，考虑的影响因素也越来越多。这些模型因为太复杂，假设条件繁多，并且大多数还没有开发成应用软件，因此在实际工作中运用得非常有限。并且，这些模型的优化目标都是实现单个集装箱船公司的调箱成本最小化，因此一般应用于单个集装箱船公司的内部调箱，而无助于社会空箱资源的优化配置，提高社会福利水平。对于第二类方法，目前还处于初步研究阶段，对于各方合作的机理，合作中遇到的问题及问题的解决方案还缺乏较深入的理论研究。第二类方法的主要问题是共享空箱资源的各主体均是自身利益最大化的独立个体，他们之间存在着严重的信息不对称和合作中的道德风险，从而造成合作中巨大的交易成本，使得合作难以进行或者难以取得较好的效果。为解决这一问题，本文提出利用市场拍卖和交易机制来实现不同主体间的空箱资源共享，以提供对于实践更有意义的参考。
一、通过市场交易进行空箱资源共享的理论模式
每个用箱点都有很多的集装箱船公司，也有很多的租箱公司。他们都是空箱的供应方或需求方。在一定的空箱市场租赁价格之下，这些公司可以通过租入空箱降低他们的调箱成本，或者把自己的空箱租给其他能更有效地利用空箱的公司以获取利润。根据当前的租箱价格和自身的生产情况和资源约束，每个公司均可以对自己的生产决策进行最优化。当他们租入空箱能降低调箱成本（或增加利润）时，他们将愿意从别的公司租入空箱。此时他们愿意为租箱付出的最大代价为他们通过租箱带来的总成本的降低（此时的总成本为新调箱成本和租箱成本之和）。当他们为租出时，他们因为出租空箱带来的收益必须大于他们因为空箱的减少而带来的总成本的上升（此时他们的总成本为新调箱成本与空箱磨损成本之和）。而他们愿意租入或租出空箱的量及他们的最大出价，将是他们的私人信息，其他公司无法获知。此时，如果有一个独立的第三方配箱中心对他们的需求和供给进行匹配，就会使空箱资源流向能最有效利用空箱的公司，从而减少资源浪费，带来社会福利水平的增加。整个交易过程可以描述如下：
第一步：各个船公司根据自身成本最小化（或利润最大化）目标、自身资源约束和空箱的市场价格进行优化，向第三方配箱中心提出自身所需要的空箱量及其为获得这些空箱愿意支付的代价（出价）。如果船公司对空箱的出价为正，则为租入，反之则为租出。如果船公司是空箱的需求方，则其订单量为正；如果船公司是空箱的提供方，则其订单量为负。
第二步：第三方配箱中心根据各船公司的需求量及出价进行市场匹配。匹配的目标是实现交易盈余的最大化。即各公司的出价之和最大。经过市场匹配后，需箱公司的部分需求得到了满足，他们交易的价格为空箱新的市场租赁价格。
第三步：经过第二步的交易，各公司拥有的空箱数量发生了相应的变化。此时，他们基于新的空箱数量及新的空箱租赁价格，可以再次进行优化，提出新的空箱订单和出价，进一步获得成本的降低或利润的增加。直到他们在最新的空箱租赁价格之下，已不能再获得成本的进一步降低。此时，空箱的市场价格保持稳定，各公司经过多次交易后已使得空箱流动到最能提高空箱使用效率的公司那里，并从交易中获得了最大的利益。此时空箱资源的配置为最优，空箱的市场租赁价格也是最为合理的价格，达到了最高的社会福利水平。
二、通过市场交易进行空箱资源共享的实例说明
为使问题简单化，现以市场上有甲乙两个公司为例。
第一步，假定此时市场上的空箱租赁价格为0，甲乙两个公司各自拥有空箱10个和30个，他们按此价格和各自拥有的空箱数进行自身生产决策的最优化，从而得出对空箱的需求量和出价。其最大出价应为其获得更多的空箱后能够多赚取的利润或多节约的成本。经过优化，如果甲公司对于空箱的需求是8个，出价为800元，则他的订单为8，出价为800；此时他愿意为每个空箱支付100元。同时，如果乙公司的优化结果是其愿意提供4个空箱，要价200元，则他的订单为-4，出价为-200，此时他对于每个空箱的要价为50元。
第二步：甲乙两个公司分别把自己对于空箱的订单和出价提交给第三方配箱中心，第三方配箱中心按照总交易盈余最大化的原则进行市场匹配。此时甲公司可以从乙公司处获得4个空箱，只需支付200元，他的订单被满足了4/8，而乙公司的订单得到了100%的满足。此时的交易盈余为：4/8×800+1×（-200）=200元，这个交易盈余为甲公司所全部获得，并且是由于市场交易而新增的盈余。即通过市场交易，空箱资源带来的社会总福利水平增加了200元。此时的空箱的市场租赁价格为200/4=50元。 第三步：经过第二步的市场交易，甲公司的空箱增加了4个，变为14个，而乙公司的空箱减少了4个，变为26个。甲公司可以从事更多的运输业务，赚取更多的收入，而乙公司则不仅获得了空箱出租收入，而且减少了空箱堆存费用。此时，甲乙两个公司在50元每个的新空箱租赁价格及新的空箱资源数量下，再次对自身的生产决策进行优化。经过优化，如果甲公司的空箱订单为2，出价为160，乙公司的空箱订单为-1，出价为-60，则此时的交易盈余为1/2×160+1×（-60）=20。通过交易，甲公司获得新增的社会福利20元。此时，甲公司的空箱数量变为15个，乙公司的空箱数量变为25个，空箱的最新市场租赁价格为60元。他们在该价格和空箱拥有量下，再次进行自身生产决策的最优化，提出新的空箱订单和出价。如他们再次的优化结果是：甲公司订单为1，出价为70，乙公司订单为-1，出价为-70。则此时交易盈余不再增加，甲乙公司刚好达成交易。甲公司的空箱数量变为16个，乙公司的空箱数量变为24个，空箱的最新市场租赁价格为70元。在此情况下，两个公司再次进行各自的决策优化，得出的订单为0，出价为0。即在70元的价格水平及甲乙公司分别拥有16个空箱和24个空箱的情况下，再交换空箱已经不能增加他们的收益，则此时不会产生新的交易，空箱的市场价格不再变化，社会福利水平已达到最大，空箱资源配置也达到最优。
以上是以两个公司为例来加以说明，实际上当参与交易的公司超过两个时，系统仍能遵照同样的原理运行，达到优化空箱资源配置，增加社会总福利水平的效果。
三、通过市场交易进行空箱资源共享的实现条件
以上论述已经说明了通过市场进行空箱资源共享可以达到增加社会总福利水平，优化空箱资源配置的效果。但在实践中要具体运用，还需具备一定的条件，这些条件概括如下：
（一）需要建立独立的第三方配箱中心，这个配箱中心有先進的信息系统，能够接收来自多个空箱供需主体的报价并进行自动的市场匹配。同时，这个配箱中心独立于空箱供需方，能够确保不泄漏各方的相关信息。这个配箱中心可由政府相关部门建立，作为一个公共的信息平台，也可由私人部门建立。如果是私人部门建立，则其费用应该由参与各方分摊。
（二）第三方配箱中心的交易系统要方便各方访问，并确保安全快捷。
（三）要根据上述提到的原理建立数学模型，探索收敛性快，实现起来较为容易的算法并开发相应的应用软件。
四、结论及进一步的研究展望
通过以上研究，本文得出以下结论：第一，基于市场拍卖和交易机制进行空箱资源的共享可以保护参与各方的私人信息，避开信息不对称带来的道德风险，从而可以受到各方的支持顺利进行；第二，基于市场拍卖和交易机制进行空箱资源的共享可以提高参与各方的经济效益，并使空箱资源流动到最需要空箱，空箱利用效率最高的用箱单位，实现空箱资源的优化配置，并提高社会总福利水平；第三，各空箱的供需方具有不同的调箱成本，在市场机制的激励模式下，空箱会由调箱成本低的部门流往调箱成本高的部门，从而实现社会总调箱成本的下降。
在以上的研究中，本文只是提出了一种实现空箱资源共享的理论机制，该机制要能在实践中具体应用，还需进行一系列的后续研究。因此，本文提出以下的研究展望：第一，基于本文的上述讨论，建立数学模型，进行算法分析并进行仿真研究，为应用软件的开发提供条件。第二，探讨第三方配箱中心的盈利模式及其对交易各方的影响。第三，研究交易盈余如何在各参与方之间进行分配。第四，探索各公司的运力资源也参与共享的实现模式。
参考文献：
[1] 李维斌等. 公路集装箱运输调度算法研究[J]. 中国公路学报，1995，9(1):63-71.
[2] 施欣. 集装箱海运空箱调运优化分析[J]. 系统工程理论与实践，2003，4(4):70-76.
[3] Shen W S，Khong C M. A DSS for empty container distribution planning[J]. Decision Support System，1995，15(l):75-82.
[4] Sook Tying Choong，Michael H.Coleb，Erhan Kutanoglu. Empty container management for intermodal Transportation Networks[J]. Transportation Research Part E，2002 (38):423-438.
[5]Guo zhiling, Koehler Gary J. A Market-based optimization algorithm for distributed systems [J]. Management science, Vol.53, No.8, August 2007, pp1345-1358.
作者简介：
杨金，女，四川乐至人，博士生，重庆第二师范学院经济与工商管理系讲师，研究方向：物流管理。
关键词：市场机制；集装箱空箱调运；资源共享；社会福利水平
中图分类号：F560.6 文献标识码：B 文章编号：1008-4428（2012）06-22 -02
随着经济全球化，贸易国际化的深入发展，集装箱运输以其降低包装费用、减少货损货差、提高装卸效率、方便多式联运等众多优点，获得了飞速的发展。根据交通运输部的统计公报，我国2011年全国港口完成集装箱吞吐量1.64亿TEU，比上年增长12.0%。其中，沿海港口完成1.46亿TEU，内河港口完成1736万TEU，比上年分别增长11.3%和18.3%。然而，由于贸易的不平衡，在集装箱运输飞速发展的同时，也产生了一个不可避免的重要问题，那就是集装箱空箱调运问题。根据LSE、Graybox、Synchro Net等权威机构估计，班轮公司一般需要15～20%以上的运量来解决空箱调运问题。不少国际班轮公司表示，集装箱空箱调运方面存在瓶颈是阻碍其加快市场开拓步伐的主要因素。因而，集装箱空箱调运已成为集装箱运输的一个重大难题。
为解决这个问题，实务界和学术界都做了大量的探索和研究。在各方面提出的解决方案中，主要可分为两类，第一类解决方案就是通过复杂的运筹学模型来实现空箱调运的成本最小化。第二类方案提出通过在集装箱船公司之间、船公司和租箱公司、船公司和造箱厂之间密切合作来获得空箱和运能资源的共享，从而减少空箱调运量，降低调运成本。目前研究最多的是第一类方法，已从最初的静态模型演化到动态模型，考虑的影响因素也越来越多。这些模型因为太复杂，假设条件繁多，并且大多数还没有开发成应用软件，因此在实际工作中运用得非常有限。并且，这些模型的优化目标都是实现单个集装箱船公司的调箱成本最小化，因此一般应用于单个集装箱船公司的内部调箱，而无助于社会空箱资源的优化配置，提高社会福利水平。对于第二类方法，目前还处于初步研究阶段，对于各方合作的机理，合作中遇到的问题及问题的解决方案还缺乏较深入的理论研究。第二类方法的主要问题是共享空箱资源的各主体均是自身利益最大化的独立个体，他们之间存在着严重的信息不对称和合作中的道德风险，从而造成合作中巨大的交易成本，使得合作难以进行或者难以取得较好的效果。为解决这一问题，本文提出利用市场拍卖和交易机制来实现不同主体间的空箱资源共享，以提供对于实践更有意义的参考。
一、通过市场交易进行空箱资源共享的理论模式
每个用箱点都有很多的集装箱船公司，也有很多的租箱公司。他们都是空箱的供应方或需求方。在一定的空箱市场租赁价格之下，这些公司可以通过租入空箱降低他们的调箱成本，或者把自己的空箱租给其他能更有效地利用空箱的公司以获取利润。根据当前的租箱价格和自身的生产情况和资源约束，每个公司均可以对自己的生产决策进行最优化。当他们租入空箱能降低调箱成本（或增加利润）时，他们将愿意从别的公司租入空箱。此时他们愿意为租箱付出的最大代价为他们通过租箱带来的总成本的降低（此时的总成本为新调箱成本和租箱成本之和）。当他们为租出时，他们因为出租空箱带来的收益必须大于他们因为空箱的减少而带来的总成本的上升（此时他们的总成本为新调箱成本与空箱磨损成本之和）。而他们愿意租入或租出空箱的量及他们的最大出价，将是他们的私人信息，其他公司无法获知。此时，如果有一个独立的第三方配箱中心对他们的需求和供给进行匹配，就会使空箱资源流向能最有效利用空箱的公司，从而减少资源浪费，带来社会福利水平的增加。整个交易过程可以描述如下：
第一步：各个船公司根据自身成本最小化（或利润最大化）目标、自身资源约束和空箱的市场价格进行优化，向第三方配箱中心提出自身所需要的空箱量及其为获得这些空箱愿意支付的代价（出价）。如果船公司对空箱的出价为正，则为租入，反之则为租出。如果船公司是空箱的需求方，则其订单量为正；如果船公司是空箱的提供方，则其订单量为负。
第二步：第三方配箱中心根据各船公司的需求量及出价进行市场匹配。匹配的目标是实现交易盈余的最大化。即各公司的出价之和最大。经过市场匹配后，需箱公司的部分需求得到了满足，他们交易的价格为空箱新的市场租赁价格。
第三步：经过第二步的交易，各公司拥有的空箱数量发生了相应的变化。此时，他们基于新的空箱数量及新的空箱租赁价格，可以再次进行优化，提出新的空箱订单和出价，进一步获得成本的降低或利润的增加。直到他们在最新的空箱租赁价格之下，已不能再获得成本的进一步降低。此时，空箱的市场价格保持稳定，各公司经过多次交易后已使得空箱流动到最能提高空箱使用效率的公司那里，并从交易中获得了最大的利益。此时空箱资源的配置为最优，空箱的市场租赁价格也是最为合理的价格，达到了最高的社会福利水平。
二、通过市场交易进行空箱资源共享的实例说明
为使问题简单化，现以市场上有甲乙两个公司为例。
第一步，假定此时市场上的空箱租赁价格为0，甲乙两个公司各自拥有空箱10个和30个，他们按此价格和各自拥有的空箱数进行自身生产决策的最优化，从而得出对空箱的需求量和出价。其最大出价应为其获得更多的空箱后能够多赚取的利润或多节约的成本。经过优化，如果甲公司对于空箱的需求是8个，出价为800元，则他的订单为8，出价为800；此时他愿意为每个空箱支付100元。同时，如果乙公司的优化结果是其愿意提供4个空箱，要价200元，则他的订单为-4，出价为-200，此时他对于每个空箱的要价为50元。
第二步：甲乙两个公司分别把自己对于空箱的订单和出价提交给第三方配箱中心，第三方配箱中心按照总交易盈余最大化的原则进行市场匹配。此时甲公司可以从乙公司处获得4个空箱，只需支付200元，他的订单被满足了4/8，而乙公司的订单得到了100%的满足。此时的交易盈余为：4/8×800+1×（-200）=200元，这个交易盈余为甲公司所全部获得，并且是由于市场交易而新增的盈余。即通过市场交易，空箱资源带来的社会总福利水平增加了200元。此时的空箱的市场租赁价格为200/4=50元。 第三步：经过第二步的市场交易，甲公司的空箱增加了4个，变为14个，而乙公司的空箱减少了4个，变为26个。甲公司可以从事更多的运输业务，赚取更多的收入，而乙公司则不仅获得了空箱出租收入，而且减少了空箱堆存费用。此时，甲乙两个公司在50元每个的新空箱租赁价格及新的空箱资源数量下，再次对自身的生产决策进行优化。经过优化，如果甲公司的空箱订单为2，出价为160，乙公司的空箱订单为-1，出价为-60，则此时的交易盈余为1/2×160+1×（-60）=20。通过交易，甲公司获得新增的社会福利20元。此时，甲公司的空箱数量变为15个，乙公司的空箱数量变为25个，空箱的最新市场租赁价格为60元。他们在该价格和空箱拥有量下，再次进行自身生产决策的最优化，提出新的空箱订单和出价。如他们再次的优化结果是：甲公司订单为1，出价为70，乙公司订单为-1，出价为-70。则此时交易盈余不再增加，甲乙公司刚好达成交易。甲公司的空箱数量变为16个，乙公司的空箱数量变为24个，空箱的最新市场租赁价格为70元。在此情况下，两个公司再次进行各自的决策优化，得出的订单为0，出价为0。即在70元的价格水平及甲乙公司分别拥有16个空箱和24个空箱的情况下，再交换空箱已经不能增加他们的收益，则此时不会产生新的交易，空箱的市场价格不再变化，社会福利水平已达到最大，空箱资源配置也达到最优。
以上是以两个公司为例来加以说明，实际上当参与交易的公司超过两个时，系统仍能遵照同样的原理运行，达到优化空箱资源配置，增加社会总福利水平的效果。
三、通过市场交易进行空箱资源共享的实现条件
以上论述已经说明了通过市场进行空箱资源共享可以达到增加社会总福利水平，优化空箱资源配置的效果。但在实践中要具体运用，还需具备一定的条件，这些条件概括如下：
（一）需要建立独立的第三方配箱中心，这个配箱中心有先進的信息系统，能够接收来自多个空箱供需主体的报价并进行自动的市场匹配。同时，这个配箱中心独立于空箱供需方，能够确保不泄漏各方的相关信息。这个配箱中心可由政府相关部门建立，作为一个公共的信息平台，也可由私人部门建立。如果是私人部门建立，则其费用应该由参与各方分摊。
（二）第三方配箱中心的交易系统要方便各方访问，并确保安全快捷。
（三）要根据上述提到的原理建立数学模型，探索收敛性快，实现起来较为容易的算法并开发相应的应用软件。
四、结论及进一步的研究展望
通过以上研究，本文得出以下结论：第一，基于市场拍卖和交易机制进行空箱资源的共享可以保护参与各方的私人信息，避开信息不对称带来的道德风险，从而可以受到各方的支持顺利进行；第二，基于市场拍卖和交易机制进行空箱资源的共享可以提高参与各方的经济效益，并使空箱资源流动到最需要空箱，空箱利用效率最高的用箱单位，实现空箱资源的优化配置，并提高社会总福利水平；第三，各空箱的供需方具有不同的调箱成本，在市场机制的激励模式下，空箱会由调箱成本低的部门流往调箱成本高的部门，从而实现社会总调箱成本的下降。
在以上的研究中，本文只是提出了一种实现空箱资源共享的理论机制，该机制要能在实践中具体应用，还需进行一系列的后续研究。因此，本文提出以下的研究展望：第一，基于本文的上述讨论，建立数学模型，进行算法分析并进行仿真研究，为应用软件的开发提供条件。第二，探讨第三方配箱中心的盈利模式及其对交易各方的影响。第三，研究交易盈余如何在各参与方之间进行分配。第四，探索各公司的运力资源也参与共享的实现模式。
参考文献：
[1] 李维斌等. 公路集装箱运输调度算法研究[J]. 中国公路学报，1995，9(1):63-71.
[2] 施欣. 集装箱海运空箱调运优化分析[J]. 系统工程理论与实践，2003，4(4):70-76.
[3] Shen W S，Khong C M. A DSS for empty container distribution planning[J]. Decision Support System，1995，15(l):75-82.
[4] Sook Tying Choong，Michael H.Coleb，Erhan Kutanoglu. Empty container management for intermodal Transportation Networks[J]. Transportation Research Part E，2002 (38):423-438.
[5]Guo zhiling, Koehler Gary J. A Market-based optimization algorithm for distributed systems [J]. Management science, Vol.53, No.8, August 2007, pp1345-1358.
作者简介：
杨金，女，四川乐至人，博士生，重庆第二师范学院经济与工商管理系讲师，研究方向：物流管理。