Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Vận tải đường biển hiện đảm nhận hơn 80% khối lượng hàng hóa vận chuyển thương mại quốc tế, đóng vai trò trụ cột trong chuỗi cung ứng toàn cầu. Tuy nhiên, việc tổ chức khai thác đội tàu sao cho hiệu quả — từ lựa chọn phương án bố trí tàu, xác định hình thức vận tải chuyến, tính toán chi phí chuyến đi cho đến quản lý kỳ hạn hợp đồng — đòi hỏi người vận chuyển nắm vững cả nền tảng lý luận lẫn kỹ năng tính toán thực hành. Xuất phát từ yêu cầu đó, sinh viên Vũ Mạnh Cường (mã SV 72DCVT20120, lớp 72DCVT22, khóa 72, Khoa Kinh tế Vận tải, Đại học Công nghệ Giao thông Vận tải) thực hiện đồ án "Công nghệ Vận tải 2" dưới sự hướng dẫn của giảng viên Hà Nguyên Khánh.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu:

  1. Hệ thống hóa các kiến thức lý luận về tổ chức khai thác đội tàu biển, bao gồm phân loại tàu, chỉ tiêu khai thác, các bên liên quan và hình thức tổ chức vận tải chuyến.
  2. Xây dựng phương án bố trí tàu cho mạng lưới vận chuyển đa cảng (A–B–C–D) dựa trên luồng hàng và thông số kỹ thuật của hai tàu V1 và V2.
  3. Lập kế hoạch chạy tàu chi tiết: tính toán thời gian chuyến đi từng chặng, kỳ hạn hoàn thành từng lô hàng và chi phí nhiên liệu chuyến đi.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng: Hai tàu vận tải biển V1 (DWT 32.150 T) và V2 (DWT 37.500 T) khai thác theo hình thức tàu chuyến trên mạng lưới bốn cảng A, B, C, D.
  • Phạm vi không gian: Mạng lưới tuyến giữa bốn cảng với các cự ly đường biển xác định (ví dụ tuyến C–A: 3.025 hải lý; tuyến A–B: 1.650 hải lý; tuyến D–B: 2.650 hải lý).
  • Phạm vi thời gian: Kỳ kế hoạch tính từ ngày 01/01/2024.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và khái niệm sử dụng

Đồ án vận dụng hệ thống khái niệm và công thức thuộc lĩnh vực công nghệ vận tải biển, bao gồm:

  • Phân loại tàu biển: tàu hàng lỏng (Crude Oil Tanker, ULCC, VLCC, Aframax, Suezmax, Q-Max), tàu hàng rời (Handysize, Handymax, Capesize, Chinamax, VLBC, VLOC), tàu container (cellular containership, Ro-Ro), tàu bách hóa đa chức năng.
  • Tiêu chuẩn kích cỡ tàu: Panamax, New Panamax, Suezmax, Aframax, Chinamax, Seawaymax, Capesize — căn cứ vào yêu cầu thông qua kênh đào Panama, Suez, kênh St. Lawrence Seaway.
  • Chỉ tiêu khai thác tàu: lượng chiếm nước đầy hàng (D), lượng chiếm nước không hàng (D₀), trọng tải toàn bộ (DWT), trọng tải thực chở (Dt), tổng dung tích (GT), dung tích thuần (NT), hệ số béo thể tích, tốc độ kỹ thuật, tốc độ kinh tế (Ve = 60–70% Vkt), tốc độ khai thác kế hoạch.
  • Hình thức vận tải chuyến: thuê tàu chuyến một chiều, khứ hồi, chạy liên tục, thuê bao, thuê khoán, thuê định hạn.
  • Hình thức tàu chợ (liner): mạng tuyến quả lắc, chuỗi, vòng, cánh bướm; lịch trình theo tuần; hệ số bất bình hành luồng hàng.
  • Hệ thống GMDSS (Global Maritime Distress and Safety System, có hiệu lực đầy đủ từ 01/02/1999) và Luật Hàng hải Việt Nam 2005 được dẫn chiếu trong phần định nghĩa tàu biển.
  • Tài liệu hải trình: Ocean Passage for the World (khuyến nghị hải trình quốc tế), kiểm tra chính quyền cảng (PSC – Port State Control), kiểm tra chấp nhận tàu (Vetting Inspection).

Phương pháp nghiên cứu

Đồ án sử dụng kết hợp hai nhóm phương pháp:

  • Phân tích – tổng hợp lý luận: hệ thống hóa và trình bày lại toàn bộ cơ sở lý thuyết về vận tải đường biển từ giáo trình môn học.
  • Tính toán kỹ thuật – kinh tế: áp dụng các công thức định lượng xác định thời gian chuyến đi (Tchuyến), chi phí chuyến đi (C), thời gian xếp dỡ (TXD), chi phí nhiên liệu (Cnl), các khoản phí cảng; so sánh phương án bố trí tàu theo tiêu chuẩn lợi nhuận cao nhất hoặc tổng chi phí nhỏ nhất.

Nguồn dữ liệu

Dữ liệu đầu vào là bộ số liệu giả định của bài tập môn học: ma trận nhu cầu vận chuyển 4 cảng (tổng 10 tuyến), thông số kỹ thuật hai tàu V1 và V2, đơn giá nhiên liệu, mức xếp dỡ từng cảng, vị trí tự do ban đầu của tàu (V1 tại C, V2 tại A).


Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổ chức khai thác đội tàu biển

Chương này cung cấp nền tảng lý luận toàn diện, chia thành các nhóm nội dung lớn.

Cơ sở vật chất kỹ thuật vận tải biển: Trình bày hệ thống tuyến đường biển (nội địa, quốc tế, định tuyến, không định tuyến, đặc biệt), chức năng và thiết bị cảng biển, khái niệm luồng lạch. Việc lựa chọn hải trình tối ưu phải căn cứ vào khí tượng (gió cấp 6–7, lốc xoáy nhiệt đới, sương mù, băng trôi), thủy văn (dòng hải lưu), chướng ngại vật và đặc tính kỹ thuật tàu. Hệ thống GMDSS thực hiện ba chức năng: tìm kiếm-cứu nạn, an toàn hàng hải, thương mại và khai thác tàu.

Phân loại tàu biển: Trình bày chi tiết hai cách phân loại theo mục đích sử dụng (tàu buôn, tàu phục vụ đặc biệt) và theo chức năng (tàu hàng lỏng, hàng khô, container, hàng rời). Đặc biệt làm rõ cấu trúc "vỏ đôi" bắt buộc của tàu chở dầu theo quy định quốc tế; phân cấp tàu dầu thô theo DWT: ULCC (>300.000 DWT), VLCC (200.999 DWT), Aframax (~120.000 DWT), Suezmax (120.000–200.000 DWT). Với tàu hàng rời: Handysize (10.000 DWT), Handymax (đến 60.000 DWT), Capesize (150.000 DWT trở lên, chỉ qua Mũi Hảo Vọng và Cape Horn). Chinamax có trọng tải đến 400.000 tấn, chiều dài đến 360 m, chiều rộng ~65 m, mớn nước ~25 m.

Chỉ tiêu khai thác tàu: Hệ thống công thức xác định D, D₀, DWT, Dt; các cấp tốc độ từ tốc độ thử máy, tốc độ kỹ thuật (máy chạy 80–90% công suất), tốc độ kinh tế (60–70% Vkt) đến tốc độ khai thác kế hoạch và tốc độ trong cảng (hết tốc <80% Vkt; nửa tốc 60–70%; chậm 35–50%).

Tổ chức quá trình vận tải: Xác định 13 nhóm bên liên quan trong vận tải biển: chủ tàu, người vận chuyển, người thuê tàu, người quản lý tàu, người gửi hàng, đại lý vận tải, đại lý tàu, hoa tiêu biển, hoa tiêu cảng, tàu lai, giao nhận-kiểm đếm, điều độ cảng, đội xếp dỡ và các đơn vị cung ứng.

Hình thức tổ chức chạy tàu: So sánh hai phương thức chính:

Tiêu chí Tàu chuyến (Tramp) Tàu chợ (Liner)
Tuyến đường Không cố định Cố định, lịch trình ổn định
Lịch trình Theo từng hợp đồng Công bố định kỳ (theo tuần)
Đối tượng hàng Lô lớn, thuần nhất Nhiều chủ hàng, lô nhỏ
Tốc độ trung bình ~14–16 hải lý/giờ Theo tốc độ kỹ thuật
Căn cứ pháp lý Hợp đồng thuê tàu Vận đơn đường biển
Đơn vị trọng tải tàu chợ — TEU (container)

Với tàu chợ, đồ án trình bày bốn mô hình mạng tuyến (quả lắc, chuỗi, vòng, cánh bướm) và quy trình xây dựng lịch trình 4 bước: khảo sát luồng hàng → lựa chọn tàu → xác định thời gian chuyến tối thiểu (Tcd-min = a × tu) → lập lịch vận hành (đồ thị hình thang hoặc sơ đồ GANTT). Nhu cầu container thực nghiệm: Ncont = 3 × Ntàu-cont.

Lập kế hoạch hải trình (Passage Planning): Hai giai đoạn chính gồm thu thập thông tin (hải đồ, bảng thủy triều, atlas dòng chảy, thông tin PSC, thông số kỹ thuật tàu) và thiết kế đường đi kế hoạch. Kế hoạch hải trình có ý nghĩa đặc biệt trong kiểm tra Vetting Inspection tại các cảng dầu.


Chương 2: Lập kế hoạch chạy tàu

Chương này chuyển từ lý luận sang ứng dụng tính toán cụ thể.

Biểu đồ luồng hàng vận chuyển: Ma trận nhu cầu vận chuyển giữa bốn cảng A, B, C, D được tổng hợp như sau:

Từ \ Đến A B C D
A — 24.800 T 28.540 T 7.500 T
B 19.500 T — 12.500 T 13.500 T
C 17.560 T 8.780 T — —
D 16.650 T 7.500 T — —

Phân tích phương tiện: Hai tàu V1 và V2 có thông số chủ yếu:

Chỉ tiêu Tàu V1 Tàu V2
DWT thiết kế (T) 32.150 37.500
Trọng tải thực chở (T) 30.875 35.625
Tốc độ có hàng / không hàng (HL/h) 16 / 19 14 / 17
Tiêu hao máy chính – FO (T/ngày) 14 19
Tiêu hao máy phụ khi chạy – DO (T/ngày) 1,4 1,6
Tiêu hao máy phụ khi đỗ – DO (T/ngày) 1,1 1,2
Giá tàu (triệu USD) 5,5 6,2
Hệ số khấu hao cơ bản (%/năm) 6% 6%
Hệ số SCL (%/năm) 1,2% 1,2%
Số ngày khai thác/năm 320 320
Vị trí tự do ban đầu Cảng C Cảng A

Xây dựng phương án vận chuyển sơ bộ:

Tàu V1 (xuất phát từ C) thực hiện hành trình phức tạp: C → B (dỡ 8.780 T hàng CB) → A (dỡ 17.560 T hàng CA) → C (xếp và dỡ 28.540 T hàng AC). Khối lượng ghép chuyến: chuyến CB ghép hàng CB+CA (26.340 T), chuyến CA vận chuyển riêng (17.560 T), chuyến AC (28.540 T).

Tàu V2 (xuất phát từ A) thực hiện hành trình vòng phức tạp: A → B (dỡ AB, xếp BC và BD) → C (dỡ BC) → D (dỡ AD và BD) → B (dỡ DB, xếp BA) → A (dỡ DA và BA). Khối lượng ghép từng chặng: A khởi hành 32.300 T (AB+AD), B đi C 33.500 T (BC+AD+BD), D đi B 24.150 T (DB+DA), B đi A 36.150 T (DB+BA).

Tính toán thời gian chuyến đi của tàu V1 (kỳ kế hoạch từ 01/01/2024):

Chuyến đi Thời gian đỗ (ngày) Thời gian chạy (ngày) Thời gian chuyến đi (ngày) Kỳ hạn hoàn thành
CB (C→B) 9,07 3,58 12,67 13/01/2024
CA (→A) 2,42 7,88 10,30 24/01/2024
AC (A→C) 9,42 7,88 17,30 18/02/2024

Tổng thời gian hoạt động tàu V1 trong kỳ: 47,13 ngày.

Công thức tính thời gian đỗ áp dụng tổng hợp các thành phần: thời gian xếp/dỡ hàng theo mức xếp dỡ cảng, thời gian thủ tục, thời gian lai dắt ra/vào và thời gian chờ hợp đồng (nếu có). Thời gian chạy xác định theo cự ly chia cho tốc độ có hàng (Vch).

Tính toán chi phí nhiên liệu: Chi phí nhiên liệu chuyến đi bao gồm hai khoản: chi phí khi chạy (dựa trên đơn giá và mức tiêu thụ FO máy chính, DO máy phụ nhân thời gian chạy) và chi phí khi đỗ (đơn giá DO nhân mức tiêu thụ khi đỗ nhân thời gian đỗ). Ngoài nhiên liệu, cấu thành tổng chi phí chuyến đi còn bao gồm: khấu hao cơ bản, khấu hao sửa chữa lớn, chi phí sửa chữa thường xuyên, phí bến cảng (trọng tải, hoa tiêu, lai dắt, đảm bảo hàng hải, cầu tàu, buộc cởi dây, đóng mở nắp hầm, vệ sinh hầm tàu, nước ngọt, giao nhận kiểm đếm), lương và các khoản theo lương thuyền viên, tiền ăn trong nước và nước ngoài, tiền tiêu vặt, bảo hiểm xã hội, phí đại lý, phí môi giới, phí đăng kiểm, bảo hiểm thân tàu và bảo hiểm trách nhiệm dân sự chủ tàu.


Kết quả và đóng góp

Kết quả chính:

  • Xây dựng thành công phương án bố trí tàu khả thi cho mạng lưới 4 cảng với tổng 10 tuyến vận chuyển, phân công hợp lý giữa V1 và V2 căn cứ vào vị trí tự do ban đầu và đặc điểm trọng tải.
  • Tàu V1 hoàn thành chuỗi 3 chuyến đi (CB → CA → AC) trong 47,13 ngày kể từ 01/01/2024, kỳ hạn lô hàng cuối (AC) được xác định cụ thể là 18/02/2024.
  • Hệ số lợi dụng trọng tải thực tế đạt 0,95 (theo đầu vào), trọng tải thực chở V1: 30.875 T, V2: 35.625 T.
  • Hệ thống công thức tính chi phí được trình bày đầy đủ theo từng khoản mục, cho phép lập dự toán chi tiết từng chuyến đi làm cơ sở so sánh lựa chọn phương án theo tiêu chuẩn lợi nhuận cao nhất.

Giải pháp và kết luận tác giả đề xuất:

  • Đối với tàu có trọng tải lớn, ưu tiên ghép nhiều lô hàng cùng chiều để nâng cao hệ số lợi dụng trọng tải và giảm số chuyến chạy không.
  • Kế hoạch hải trình cần được lập trước, có tính đến điều kiện khí tượng thủy văn theo mùa (gió mùa Bắc Ấn Độ Dương cấp 7, sương mù Bắc Thái Bình Dương, băng trôi vùng Iceland).
  • Lựa chọn phương án cuối cùng dựa trên tiêu chuẩn tổng lợi nhuận cao nhất; khi lợi nhuận tương đương, xét thêm hệ số lợi dụng trọng tải, dung tích và năng suất.

Đóng góp so với nghiên cứu trước:

Đồ án không tuyên bố đóng góp mới về lý thuyết mà có giá trị trong việc hệ thống hóa toàn bộ quy trình từ lý luận đến tính toán thực hành theo chuỗi liên tục: phân tích luồng hàng → lựa chọn tàu → lập sơ đồ chuyến đi → tính thời gian → xác định kỳ hạn → dự toán chi phí nhiên liệu. Cách trình bày bước-theo-bước với số liệu cụ thể giúp người học dễ theo dõi và tái áp dụng.


Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Đồ án không trình bày tường minh phần hạn chế. Tuy nhiên, căn cứ vào phạm vi nghiên cứu, có thể nhận thấy một số giới hạn khách quan:

  • Dữ liệu đầu vào là số liệu giả định của bài tập môn học, chưa được kiểm chứng bằng số liệu thực tế từ doanh nghiệp vận tải biển.
  • Đồ án tập trung vào tàu V1 khi tính toán chi tiết thời gian và kỳ hạn chuyến đi; tàu V2 mới dừng ở mô tả sơ bộ hành trình, chưa tính đầy đủ thời gian và chi phí.
  • Phần tính chi phí mới trình bày cấu trúc công thức nhiên liệu, chưa hoàn thành tính toán số tuyệt đối cho toàn bộ các khoản phí còn lại (khấu hao, lương, phí cảng, bảo hiểm).
  • Chưa so sánh định lượng giữa các phương án bố trí tàu thay thế để chứng minh phương án được chọn là tối ưu.

Hướng mở rộng tự nhiên là áp dụng mô hình tối ưu hóa (quy hoạch tuyến tính hoặc thuật toán phân công phương tiện) để xử lý bài toán bố trí tàu với quy mô lớn hơn, và kiểm nghiệm bằng số liệu thực từ các hãng vận tải biển Việt Nam.


Giá trị tham khảo

Đồ án phù hợp làm tài liệu tham khảo cho các nhóm đối tượng sau:

  • Sinh viên ngành Kinh tế Vận tải, Quản lý Logistics và Chuỗi cung ứng học môn Công nghệ Vận tải Biển hoặc các môn liên quan: phần Chương 1 cung cấp bộ khái niệm và công thức cơ bản đã được tổng hợp và sắp xếp mạch lạc.
  • Sinh viên làm đồ án/khóa luận về tổ chức khai thác đội tàu chuyến: Chương 2 là ví dụ mẫu về quy trình lập ma trận luồng hàng, xây dựng sơ đồ phương án, ghép lô hàng, tính thời gian từng chặng và xác định kỳ hạn hợp đồng.
  • Người nghiên cứu về lập lịch tàu chợ: phần lý thuyết về mô hình mạng tuyến (quả lắc, chuỗi, vòng, cánh bướm), công thức tính tu, Tcd-min và nhu cầu container là tài liệu tổng hợp có hệ thống từ giáo trình chuyên ngành.
  • Phần trình bày các khoản mục chi phí chuyến đi (13+ khoản từ khấu hao đến phí buộc cởi dây, vệ sinh hầm tàu, tiền tiêu vặt thuyền viên) có thể dùng làm danh mục kiểm tra khi lập dự toán tàu biển trong thực tế.

Câu hỏi thường gặp

1. Tàu V1 và V2 trong đồ án khác nhau như thế nào về thông số kỹ thuật và ảnh hưởng của sự khác biệt đó đến phương án bố trí tàu?

Tàu V1 có DWT 32.150 T, tốc độ có hàng 16 HL/h, tiêu hao máy chính 14 T FO/ngày và xuất phát từ cảng C. Tàu V2 lớn hơn (DWT 37.500 T), chậm hơn (14 HL/h có hàng), tiêu hao nhiên liệu cao hơn (19 T FO/ngày) và xuất phát từ cảng A. Do V1 nhanh hơn nhưng nhỏ hơn, đồ án bố trí V1 chạy hành trình ghép C–B–A–C với ba lô hàng có tổng khối lượng vừa tầm trọng tải (tối đa 28.540 T), trong khi V2 đảm nhận hành trình vòng phức tạp hơn qua đủ bốn cảng để tận dụng trọng tải lớn.

2. Tại sao thời gian đỗ tại cảng C của chuyến CB lại lên đến 9,07 ngày trong khi thời gian đỗ tại B chỉ 2,42 ngày?

Tại C, tàu V1 phải xếp đồng thời hai lô hàng CB (8.780 T) và CA (17.560 T), tổng 26.340 T, với mức xếp của cảng C. Cộng thêm thời gian thủ tục, lai dắt ra và thời gian chờ hợp đồng, tổng thời gian đỗ tính ra 9,07 ngày. Tại B, tàu chỉ dỡ lô hàng CB (8.780 T) với mức dỡ cảng B là 5.400 T/ngày, cộng thủ tục vào và ra, cho kết quả 2,42 ngày — ngắn hơn đáng kể do khối lượng thấp hơn và không có thao tác xếp hàng.

3. Kỳ hạn hoàn thành lô hàng AC của tàu V1 được xác định như thế nào và kết quả là ngày nào?

Kỳ hạn được tính tích lũy từ 01/01/2024: chuyến CB kéo dài 12,67 ngày (kết thúc 13/01), chuyến CA tiếp theo 10,30 ngày (kết thúc 24/01), chuyến AC cuối cùng 17,30 ngày. Cộng dồn toàn bộ 47,13 ngày kể từ 01/01/2024, kỳ hạn hoàn thành lô hàng AC là 18/02/2024.

4. Công thức tính thời gian chuyến đi tổng quát trong đồ án gồm những thành phần nào?

Công thức tổng quát: Tchuyến = Σ Tc(i) + Σ Td(j), trong đó Tc(i) = Li/Vi (thời gian chạy đoạn i theo cự ly và tốc độ), còn Td(j) = QX(j)/MX(j) + QD(j)/MD(j) + Tcho(j) (thời gian xếp dỡ và thời gian đỗ chờ tại cảng j gồm thủ tục, hoa tiêu, lai dắt, chờ thủy triều, chờ hợp đồng). Công thức này áp dụng thống nhất cho cả tàu chuyến và tàu chợ, chỉ khác nhau ở cách xác định các hệ số đầu vào.

5. Theo đồ án, điều kiện nào bắt buộc phải thỏa mãn khi lập phương án sơ bộ lựa chọn tàu cho một hợp đồng vận chuyển?

Có hai điều kiện bắt buộc: (i) Trọng tải thực chở của tàu phải lớn hơn hoặc bằng khối lượng lô hàng (Dt ≥ Q) và hệ số lợi dụng trọng tải khi khởi hành phải cao nhất có thể (α = Q/Dt → max); (ii) Thời điểm tàu đến cảng xếp phải thỏa mãn điều kiện: Ttự do + tchạy không + tthủ tục ≤ Tmax-laycan, tức là tàu phải có mặt tại cảng xếp không trễ hơn thời điểm cuối cùng theo hợp đồng (laycan).


Kết luận

Đồ án "Công nghệ Vận tải 2" của sinh viên Vũ Mạnh Cường cung cấp một cái nhìn hệ thống và liên kết về vận tải đường biển, từ nền tảng phân loại tàu và chỉ tiêu kỹ thuật đến quy trình lập kế hoạch chạy tàu thực hành trên bộ số liệu cụ thể. Điểm nổi bật là việc triển khai tính toán chi tiết thời gian, kỳ hạn chuyến đi và cấu trúc chi phí cho tàu V1 theo trình tự rõ ràng, phản ánh đúng quy trình tác nghiệp thực tế trong khai thác tàu chuyến. Đồ án có giá trị như một bài tập tổng hợp áp dụng lý thuyết vào bài toán bố trí phương tiện đa cảng, phù hợp với yêu cầu đào tạo chuyên ngành Kinh tế Vận tải tại bậc đại học.