李文華 中鐵特貨上海分公司

近年來我國汽車產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展，2018年我國商品車產(chǎn)銷量分別為2 780.9萬輛、2 808.1萬輛，預(yù)計到2020年，商品車產(chǎn)量將達(dá)到3 400萬輛，除30%屬于同省或相鄰城市的短途配送外，中長途適合鐵路運(yùn)輸或公鐵聯(lián)運(yùn)的商品車將超過2 000萬臺，未來鐵路商品車運(yùn)輸市場潛力巨大。

運(yùn)籌學(xué)是一門應(yīng)用學(xué)科，廣泛應(yīng)用現(xiàn)有科學(xué)技術(shù)和數(shù)學(xué)方法，解決實際生產(chǎn)管理中提出的問題，為管理者選擇最優(yōu)決策提供量化依據(jù)。物流作為科學(xué)概念與運(yùn)籌學(xué)互相滲透、交叉發(fā)展。

將運(yùn)籌學(xué)與鐵路商品車運(yùn)輸結(jié)合是運(yùn)籌學(xué)在生產(chǎn)管理中的實際應(yīng)用，能夠有效提高鐵路商品車運(yùn)輸時效性，發(fā)掘鐵路商品車運(yùn)輸市場潛力，促進(jìn)鐵路商品車運(yùn)輸高質(zhì)量發(fā)展。

1 鐵路商品車運(yùn)輸現(xiàn)狀

1.1 運(yùn)輸環(huán)境

2007年4月，我國進(jìn)行了鐵路商品車運(yùn)輸資源整合，此后鐵路商品車運(yùn)量呈逐年上升趨勢，由2006年5萬輛增長至2018年578.16萬輛，增長了115倍。對比全國商品車總銷量，2016年鐵路商品車運(yùn)輸290萬臺的發(fā)運(yùn)量占比為10.4%，2017年 460萬臺的發(fā)運(yùn)量占比為 17.6%，2018年578.16萬臺的年發(fā)運(yùn)量占比為21%。占比增幅較快，但與總銷量相比還有較大差距。

2018年鐵路商品車運(yùn)輸專用車（簡稱JSQ6車）保有量已近2萬輛，運(yùn)輸能力能夠有效保證鐵路商品車運(yùn)輸需求見表1。

表1 2009～2018年鐵路商品車發(fā)運(yùn)量與JSQ6運(yùn)輸專用車保有量

2012年至2018年，我國鐵路實現(xiàn)了新一輪大發(fā)展，投產(chǎn)新線3.41萬km，其中高鐵線1.98萬km，高鐵線路成網(wǎng)極大釋放了鐵路貨運(yùn)能力；既有貨場與新建、改建物流基地共計4200余個投入使用，覆蓋全國的鐵路網(wǎng)和貨運(yùn)營業(yè)站使鐵路商品車運(yùn)輸具有良好的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢；汽車市場消費的區(qū)域集中性與鐵路運(yùn)輸大容量、遠(yuǎn)距離、規(guī)?；慕?jīng)濟(jì)技術(shù)特性相契合；鐵路運(yùn)輸安全、環(huán)保優(yōu)勢，特別是隨著《超限運(yùn)輸車輛行駛公路管理規(guī)定》的實施和鐵路貨運(yùn)改革的深化，鐵路運(yùn)輸受到越來越多客戶的認(rèn)可，鐵路商品車運(yùn)輸呈現(xiàn)出發(fā)展前景強(qiáng)、后發(fā)優(yōu)勢明顯等特點。

1.2 運(yùn)輸模式

目前鐵路商品車物流主要有兩種運(yùn)作模式，分別為“庫前移”和“訂單式”。

“庫前移”模式即主機(jī)廠按計劃生產(chǎn)后直接通過鐵路運(yùn)輸至各區(qū)域倉庫進(jìn)行儲存，之后的短途配送從相對應(yīng)倉庫發(fā)出，柳州五菱目前采用這一模式。“庫前移”模式采用整列下單、整列開行，以“五定班列”為主，班列線路納入全路列車運(yùn)行圖管理。現(xiàn)行我國鐵路商品車班列線路共有33條，覆蓋遼寧、北京、山東、湖北、廣東、四川、上海等地區(qū)。

“訂單式”模式是指主機(jī)廠先生產(chǎn)，之后根據(jù)客戶訂單編制發(fā)運(yùn)計劃，訂單式物流的運(yùn)量和發(fā)貨時間具有隨機(jī)性，上海大眾目前采用“訂單式”。在“訂單式”模式下，主機(jī)廠的發(fā)運(yùn)計劃隨生產(chǎn)銷售情況變化，以成組或零散運(yùn)輸?shù)男∨坑唵螢橹鳎l(fā)運(yùn)車數(shù)少，商品車需要在編組站等待車流集結(jié)，在途運(yùn)輸過程要經(jīng)過數(shù)次解編、重組作業(yè)，運(yùn)輸時效性低，同時增加了運(yùn)輸成本。

2 影響時效性因素

在鐵路商品車運(yùn)輸中，訂單及時率、質(zhì)損率、事故率以及重大安全責(zé)任事故等是考量運(yùn)輸品質(zhì)的重要指標(biāo)。訂單及時率即OTD時效性，目前最受關(guān)注，代表著鐵路商品車運(yùn)輸效率。下文將從運(yùn)輸形式、基礎(chǔ)設(shè)施、經(jīng)營主體、營銷服務(wù)能力、兩端服務(wù)水平等方面簡述影響時效性因素。

2.1 運(yùn)輸形式

鐵路商品車運(yùn)輸形式分為鐵路貨運(yùn)班列、“點對點”快速貨物列車、成組或零散運(yùn)輸。

鐵路貨運(yùn)班列因享有最優(yōu)先權(quán)限，且納入全路列車運(yùn)行圖管理，其時效性最高。

“點到點”快速貨物列車是按照貨物運(yùn)到時限和車流情況，通過組織裝車站始發(fā)或編組站集結(jié)始發(fā)開行到同一到站的“點到點”貨物列車，優(yōu)先放行，時效性較好。

成組或零散運(yùn)輸為小批量運(yùn)輸，發(fā)運(yùn)車數(shù)較少，車輛在始發(fā)編組站等待車流集結(jié)，發(fā)運(yùn)后還需在途徑編組站等待解編、重組等，在途用時較長，時效性不高。

例如，上海大眾的安亭（上海）-王家營西（昆明）鐵路里程為2 671 km，運(yùn)輸方式以“點對點”快速貨物列車為主，合同約定的運(yùn)到時限為144 h，2018年1～6月份共發(fā)運(yùn)商品車34列986車，平均全程用時109 h，無一次超過時限。同期相同線路，部分客戶訂單零散且數(shù)量少，零散發(fā)運(yùn)，共發(fā)運(yùn)商品車53批次共282車，平均全程用時188 h，最長用時 256 h，全程運(yùn)到時限達(dá)標(biāo)率僅為43%。

2.2 物流基礎(chǔ)設(shè)施

鐵路物流基礎(chǔ)設(shè)施主要包括物流基地、運(yùn)輸車輛、作業(yè)線路等。隨著鐵路商品車運(yùn)量持續(xù)攀升，商品車在部分物流基地“裝不上、卸不下、存不了”和集疏運(yùn)配套能力不足的問題日漸突出，商品車只能以成組或零散運(yùn)輸方式發(fā)運(yùn)，增加了鐵路在途時間。

現(xiàn)行JSQ6車長26 m，29輛編組的整列全長754 m，一次整列裝卸作業(yè)需作業(yè)線路預(yù)留停車長度不小于800 m、曲線半徑不小于145 m，如果不能滿足上述條件，可能需要增加調(diào)機(jī)作業(yè)次數(shù)，導(dǎo)致貨場調(diào)車作業(yè)時間延長，影響后續(xù)作業(yè)環(huán)節(jié)，降低商品車整體物流時效性。

2.3 經(jīng)營主體多元

鐵路商品車零散運(yùn)輸從制單到交付，涉及到鐵路貨運(yùn)、調(diào)度、營銷、客服等及外包供應(yīng)商，尚無專門機(jī)構(gòu)統(tǒng)一負(fù)責(zé)解決物流過程的問題，諸如運(yùn)輸過程的效率控制、質(zhì)量管控和獎懲考核標(biāo)準(zhǔn)不一致，運(yùn)輸信息交流不及時等問題，導(dǎo)致運(yùn)輸時效性降低。

2.4 兩端服務(wù)水平

在一些只有單層站臺的物流基地，JSQ6車上層裝車需采用移動式爬梯與上層車廂門對接，商品車須以緩慢的速度駛?cè)胲噹?，裝卸作業(yè)水平不高、商品車等待裝卸作業(yè)時間較長等因素導(dǎo)致時效性降低。

2.5 監(jiān)測考評機(jī)制

鐵路商品車運(yùn)輸市場調(diào)查分析的專業(yè)化和市場化監(jiān)測效率偏低，貨運(yùn)、調(diào)度、機(jī)車、車輛等業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)大數(shù)據(jù)分析還比較薄弱，運(yùn)輸生產(chǎn)各環(huán)節(jié)連續(xù)有效的監(jiān)督考評機(jī)制還不完善。

3 優(yōu)化思路和模型

在鐵路商品車運(yùn)輸全流程中，鐵路在途時間占據(jù)較大份額，若能縮減鐵路在途時間，將有效減少物流時間，提高運(yùn)輸時效性。本文擬利用運(yùn)籌學(xué)中的線性規(guī)劃理論，通過調(diào)整鐵路運(yùn)輸形式，縮減鐵路在途時間，提高運(yùn)輸時效性。

3.1 優(yōu)化思路

某區(qū)域內(nèi)有m個主機(jī)廠（貨源地），同時有n個對應(yīng)的鐵路貨運(yùn)發(fā)運(yùn)站（簡稱發(fā)運(yùn)站）），各貨源地接到小規(guī)模訂單后，派發(fā)訂單并下達(dá)出庫指令，將商品車裝運(yùn)至發(fā)運(yùn)站，此時單個貨源地訂單的商品車數(shù)量不能編成整列開行，若以小規(guī)模散列發(fā)運(yùn)，中途再經(jīng)歷數(shù)次解編、重組等，耗時較長；實施優(yōu)化方案，將x（x≤m）個貨源地同一目的地或同一方向的小規(guī)模訂單從各自對應(yīng)的發(fā)運(yùn)站調(diào)出，匯總到某發(fā)運(yùn)站編成整列后發(fā)運(yùn)，縮短鐵路在途時間，提高運(yùn)輸時效性。優(yōu)化思路如圖1所示。

圖1 優(yōu)化思路示意圖

3.2 優(yōu)化模型

3.2.1 模型建立

建立一個以時效性最優(yōu)為目標(biāo)的整數(shù)規(guī)劃模型，首先進(jìn)行如下兩點假設(shè)：

①各貨源地和發(fā)運(yùn)站之間的信息能夠高效溝通協(xié)調(diào)；②貨源地、發(fā)運(yùn)站及其相關(guān)物流基礎(chǔ)設(shè)施完善，滿足要求。

鐵路商品車運(yùn)輸優(yōu)化模型，須滿足以下約束條件：

①商品車鐵路運(yùn)輸各階段時間之和小于合同中規(guī)定的運(yùn)輸時間；②每一次整列編組數(shù)量在鐵路規(guī)定范圍之內(nèi)；③商品汽車運(yùn)輸成本滿足企業(yè)經(jīng)營要求。

商品汽車鐵路運(yùn)輸優(yōu)化應(yīng)在嚴(yán)格符合上述約束條件基礎(chǔ)上求解最佳優(yōu)化方案。

鐵路商品汽車運(yùn)輸優(yōu)化模型如下：

目標(biāo)函數(shù)：

約束條件：

對上面的公式具體解釋如下：

式（1）是目標(biāo)函數(shù)，表示從各貨源地發(fā)出商品車的全程時間，是從各主機(jī)廠訂單生效到交付至運(yùn)營商的總時間。

式（2）表示物流全程分為6個大流程，分別為從訂單生效至商品車出庫、出庫至就近發(fā)運(yùn)站小批量發(fā)運(yùn)、小批量發(fā)運(yùn)至整列發(fā)運(yùn)站、整列發(fā)運(yùn)站停留時間、整列發(fā)運(yùn)站至目的站、從目的站至經(jīng)銷商，其中，t2j、t4j、t6j、包括了裝卸車時間。

式（3）表示優(yōu)化后的物流總時間應(yīng)小于運(yùn)輸合同規(guī)定時間，即H為運(yùn)輸合同規(guī)定時間。

式（4）是指各貨源地發(fā)出的數(shù)量總和應(yīng)為整列發(fā)運(yùn)量的整數(shù)倍，CJ為各貨源地調(diào)度的商品車數(shù)量，C整列為整列發(fā)運(yùn)量，此數(shù)值與商品車型號和運(yùn)輸車型號有相關(guān)性。

式（5）是指采用優(yōu)化后的運(yùn)輸形式產(chǎn)生的總成本應(yīng)滿足物流企業(yè)利潤率要求，不能虧本；Yj為物流總成本，Y合同為合同約定的運(yùn)輸價格，β指企業(yè)利潤率要求。

3.2.2 模型求解

優(yōu)化模型算法主要步驟：

①計算分析未優(yōu)化之前各貨源地訂單物流總時間；②根據(jù)訂單特點，如訂單方向、訂單數(shù)量等，選擇合適發(fā)運(yùn)站作為整列發(fā)運(yùn)站；③優(yōu)選各貨源地發(fā)運(yùn)商品車數(shù)量；④計算各貨源地訂單不同優(yōu)化方案的物流總時間；⑤計算各優(yōu)化方案物流成本，放棄成本不達(dá)標(biāo)方案；⑥確定時間最省、成本達(dá)標(biāo)優(yōu)化方案。優(yōu)化模型計算步驟如圖2所示。

圖2 優(yōu)化模型計算步驟

4 仿真示例

滬寧杭地區(qū)有主機(jī)廠A、B、C及對應(yīng)編組站，如表2所示。

表2 主機(jī)廠信息

某日各主機(jī)廠接到經(jīng)銷商訂單，如表3所示。

表3 訂單信息

A、B、C三個主機(jī)廠訂單皆為西北方向，可小批量運(yùn)輸至某編組站拼成整列后發(fā)運(yùn)至最近的西安后再解編，將有效減少鐵路在途時間。A訂單6節(jié)JSQ6車，B訂單需11節(jié)JSQ6車，C訂單需12節(jié)JSQ6車，將三張訂單集單整合，共計29節(jié)JSQ6車，符合整列要求。

原流程下物流全程可分為訂單生效至出庫（t1）、出庫至進(jìn)站（t2）、進(jìn)站至裝車（t3）、鐵路在途（t4）、卸車至入庫或送達(dá)經(jīng)銷商（t5），該日訂單優(yōu)化前物流時間計算如表4所示。

表4 訂單優(yōu)化前物流總時間

三個主機(jī)廠訂單都是西北方向，對應(yīng)編組站中南京位于最北端、運(yùn)輸距離最短，選擇南京作為編成整列后的發(fā)運(yùn)地，運(yùn)輸距離最經(jīng)濟(jì)合理。因此，擬確定A主機(jī)廠所在地南京堯化門作為此次優(yōu)化方案的整列發(fā)運(yùn)站。則優(yōu)化方案為：B主機(jī)廠將商品車由上海安亭運(yùn)至堯化門，C主機(jī)廠將商品車由杭州北運(yùn)至堯化門，A主機(jī)廠將商品車由主機(jī)廠庫房運(yùn)至堯化門，進(jìn)行拼裝作業(yè)，編成整列后發(fā)運(yùn)至目的地。

優(yōu)化后物流全程可分為6個節(jié)點，分為訂單生效至出庫（t1）、出庫至進(jìn)站（t2）、進(jìn)站至裝車（t3）、始發(fā)站到中轉(zhuǎn)站（t4）、中轉(zhuǎn)站到終到站（t5）、卸車至入庫或送達(dá)經(jīng)銷商（t6），該日訂單優(yōu)化后物流總時間計算如表5所示。

表5 訂單優(yōu)化后物流總時間

本優(yōu)化方案對提升鐵路商品車運(yùn)輸時效性行之有效，且整列發(fā)運(yùn)站相對應(yīng)主機(jī)廠時效性提升最大；若將商品車在整列發(fā)運(yùn)站的滯留時間進(jìn)一步縮短，或同方向拼編不進(jìn)行裝卸作業(yè)，時效性提升效果將更明顯。

5 實際案例

根據(jù)模型，中鐵特貨上海分公司以南京堯化門為“零拼整”集散中心，將上海大眾從安亭發(fā)新疆、西安、蘭州、四川方向的散列混裝至南京堯化門，與上海大眾從南京發(fā)往上述四個方向的訂單拼裝運(yùn)輸，解決零散訂單需要集單等問題，減少前端等待時間，提高鐵路大組、整列比例，提高運(yùn)輸時效性和運(yùn)輸效率。實際運(yùn)行效果見表6。

表6 “零拼整”項目時效性對比圖（小時）

上海大眾從上海、南京發(fā)往新疆、西安、蘭州、四川方向的商品車比例分別為37.9%、62.1%。從數(shù)據(jù)取樣看，上海始發(fā)的訂單經(jīng)堯化門中轉(zhuǎn)拼整后時間縮短有限，僅為2.4 h，但南京出發(fā)的各個線路零散訂單得益于上海安亭日均一列到達(dá)堯化門中轉(zhuǎn)，及時拼裝成大列或者整列，縮短鐵路在途時間，極大降低南京訂單的全程運(yùn)輸時間，南京訂單物流總時間平均縮短60 h。

綜上所述，運(yùn)用運(yùn)籌學(xué)中線性規(guī)劃原理構(gòu)建優(yōu)化模型，進(jìn)行“零拼整”集單運(yùn)輸，可最大限度減少鐵路在途解編、重組等作業(yè)，縮短鐵路在途時間，提高運(yùn)輸時效性，提升鐵路運(yùn)輸品質(zhì)和效益，擴(kuò)大鐵路商品車運(yùn)輸市場份額，實現(xiàn)鐵路商品車運(yùn)輸?shù)母哔|(zhì)量發(fā)展。