熊立華 楊云帆

摘要：目前的京津冀物流中，北京開始加大商貿(mào)物流疏解力度，已不適宜繼續(xù)作為物流樞紐中心。基于此，本文建立起適用于當(dāng)下及未來的京津冀軸輻式物流網(wǎng)絡(luò)模型，以滿足今后該區(qū)域物流網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展需求，為京津冀物流行業(yè)內(nèi)的各企業(yè)提供模式思路。

Abstract： In the current network， Beijing has begun to increase the efforts to ease the trade logistics， and it's no longer suitable to be a logistics hub. Based on these conditions， we design a Beijing-Tianjin-Hebei hub-and-spoke logistics network， in order to meet the future needs of the region's logistics network collaborative development and provide ideas for the development of Beijing-Tianjin-Hebei logistics companies.

關(guān)鍵詞：京津冀;軸輻式網(wǎng)絡(luò);區(qū)域物流網(wǎng)絡(luò)

Key words： Beijing-Tianjin-Hebei;hub and spoke network;regional logistics

中圖分類號(hào)：F259.27 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006-4311（2019）14-0055-03

0 ?引言

2016年，商務(wù)部主持編制了《京津冀商貿(mào)物流協(xié)同發(fā)展規(guī)劃》，該規(guī)劃提出京津冀物流一體化將給本區(qū)域物流行業(yè)帶來增值，也會(huì)帶來前所未有的發(fā)展機(jī)遇。2019年1月份，習(xí)近平總書記來到京津冀三地考察，三地商務(wù)主管部門根據(jù)各自的區(qū)域發(fā)展情況采取了不同舉措，共同促進(jìn)了本地商貿(mào)物流的發(fā)展。

軸輻式網(wǎng)絡(luò)是近年研究整合運(yùn)輸資源、降低運(yùn)輸成本、提高運(yùn)營效率的有效網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。Morton E. OKelly[1]首次提到了軸輻式網(wǎng)絡(luò)中的選址問題并提出了由單樞紐到雙樞紐的區(qū)位選擇模型。Haluk Damgacioglu[2]等學(xué)者建立了無容量約束單分配二維樞紐定位問題的模型。Mehrdad和Reza[3]等基于軸點(diǎn)選址問題設(shè)計(jì)了一個(gè)具有較高可靠性的物流網(wǎng)絡(luò)，對(duì)于每個(gè)樞紐點(diǎn)考慮一個(gè)崩壞概率。許仁楷[4]等人在以安徽省物流網(wǎng)絡(luò)為實(shí)例研究時(shí)發(fā)現(xiàn)，混合軸輻式網(wǎng)絡(luò)可以減少貨物在轉(zhuǎn)運(yùn)節(jié)點(diǎn)的等待時(shí)間。趙晉[5]等認(rèn)為帶有直達(dá)線路的復(fù)合式軸輻式網(wǎng)絡(luò)可以有效減少貨物轉(zhuǎn)運(yùn)的次數(shù)，并通過仿真試驗(yàn)結(jié)果證實(shí)，采用改進(jìn)后的混合軸輻式網(wǎng)絡(luò)給物流公司的運(yùn)營成本降低了2.76%。傅少川等人[6]比較了多分配多樞紐網(wǎng)絡(luò)和單分配多樞紐網(wǎng)絡(luò)的有效性，并證明后者更符合實(shí)際。溫衛(wèi)娟等學(xué)者[7]指出為更好地適應(yīng)城際運(yùn)輸便利化、網(wǎng)絡(luò)購物迅速增長、產(chǎn)業(yè)疏解外遷加速的大形勢，必須對(duì)北京物流系統(tǒng)進(jìn)行重構(gòu)。

本文主要針對(duì)的是京津冀軸輻式物流網(wǎng)絡(luò)模型的構(gòu)建與優(yōu)化。首先計(jì)算每個(gè)節(jié)點(diǎn)到其他節(jié)點(diǎn)的總運(yùn)輸距離，因?yàn)榭紤]到現(xiàn)實(shí)情況中，再小的物流節(jié)點(diǎn)之間都會(huì)存在物流需求。下一步計(jì)算每個(gè)節(jié)點(diǎn)到其他節(jié)點(diǎn)間的總流量。最后分別求出13個(gè)城市的總流量與總運(yùn)輸距離的比值，這樣就能得到一個(gè)能體現(xiàn)整體網(wǎng)絡(luò)中的各城市運(yùn)輸價(jià)值的排名，結(jié)果如表1?？傔\(yùn)量數(shù)據(jù)來源《2017年中國城市統(tǒng)計(jì)年鑒》，貨運(yùn)量指各城市公路貨運(yùn)量，單位為萬噸?？傔\(yùn)距來源于中國公路網(wǎng)，為城市間的公路距離。

北京在京津冀13個(gè)城市總運(yùn)量與總運(yùn)距的比值排名中是第5，同時(shí)自2014年提出京津冀一體化戰(zhàn)略之后，北京開始疏散非首都功能，區(qū)域物流中心是首先需要轉(zhuǎn)移的行業(yè)，作為首都城市它已經(jīng)無法繼續(xù)承擔(dān)物流樞紐城市的重?fù)?dān)。那么怎樣構(gòu)建一個(gè)行之有效的京津冀物流網(wǎng)絡(luò)，怎樣緩解北京這個(gè)超級(jí)城市的貨物流通壓力，已逐漸成為大家熱切討論的問題?；诖?，本文提出設(shè)計(jì)一個(gè)允許直連的京津冀軸輻式區(qū)域物流網(wǎng)絡(luò)的想法。

1 ?模型構(gòu)建

本文研究京津冀軸輻式區(qū)域物流網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，嘗試給非樞紐節(jié)點(diǎn)間達(dá)到一定條件后搭建起直達(dá)物流路線，非樞紐節(jié)點(diǎn)能且只能連接一個(gè)樞紐節(jié)點(diǎn)。理想的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

本文考慮以網(wǎng)絡(luò)運(yùn)輸成本最小為目標(biāo)，建立一個(gè)適應(yīng)于京津冀區(qū)域物流協(xié)同發(fā)展的運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)。為簡化模型，假設(shè)區(qū)域物流配送滿足以下條件：

①假設(shè)網(wǎng)絡(luò)中樞紐節(jié)點(diǎn)的數(shù)量已知，為P;

②非樞紐節(jié)點(diǎn)都必須且只能與一個(gè)樞紐中心相連接，即單分配;

③非樞紐節(jié)點(diǎn)之間在滿足一定條件時(shí)允許相連;

④樞紐節(jié)點(diǎn)之間全連通;

⑤考慮一個(gè)單位周期的運(yùn)輸成本，不考慮時(shí)間等其他因素。

a表示軸點(diǎn)之間的折扣因子;

b表示直達(dá)路徑上的折扣因子;

S物流網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)數(shù)量;

P物流網(wǎng)絡(luò)中樞紐節(jié)點(diǎn)的數(shù)量;

i，j，k，l均為物流節(jié)點(diǎn);

Cij表示從節(jié)點(diǎn)i 到 j 的單位運(yùn)輸費(fèi)用;

Wij表示從節(jié)點(diǎn) i 到節(jié)點(diǎn) j 的貨物流量;

dij表示節(jié)點(diǎn) i 到節(jié)點(diǎn) j 的運(yùn)輸距離。

決策變量

Xk=1， k是樞紐點(diǎn)0，k不是樞紐點(diǎn)

Xij =1 表示節(jié)點(diǎn) i 與 j 相連

0 表示節(jié)點(diǎn) i 與 j 不相連

Tij=1 表示非樞紐節(jié)點(diǎn) i，j 之間存在直通路徑

0 表示非樞紐節(jié)點(diǎn) i，j 之間沒有直通路徑

以網(wǎng)絡(luò)總運(yùn)輸成本最小為目標(biāo)函數(shù)，建立帶有直達(dá)線路的混合軸輻式網(wǎng)絡(luò)問題的模型：

總成本=非樞紐點(diǎn)到樞紐點(diǎn)的運(yùn)輸成本+樞紐點(diǎn)之間的運(yùn)輸成本+直達(dá)路徑上的運(yùn)輸成本

目標(biāo)函數(shù)說明：

式（1）為混合軸輻式網(wǎng)絡(luò)模型的目標(biāo)函數(shù)，由兩部分組成：第一部分為沒有開通直達(dá)路徑的節(jié)點(diǎn)間流量的運(yùn)輸費(fèi)用;第二部分為開通直達(dá)路徑的節(jié)點(diǎn)之間流量的運(yùn)輸費(fèi)用。

約束條件說明：

式（2）約束了樞紐中心的總個(gè)數(shù)為P個(gè);

式（3）約束了非樞紐節(jié)點(diǎn)只能連接某一個(gè)樞紐節(jié)點(diǎn);

式（4）、（5）共同約束了非樞紐節(jié)點(diǎn)間如果有直通路徑，那么他們之間的運(yùn)輸就不會(huì)再去重復(fù)的經(jīng)過樞紐節(jié)點(diǎn)進(jìn)行。

對(duì)于Tij的取值，可以按照正逆運(yùn)輸量的指標(biāo)來劃分。當(dāng)兩點(diǎn)之間的正逆運(yùn)輸量大于某一定值時(shí)，建立兩點(diǎn)間的直達(dá)路徑，否則，不建立直達(dá)路徑。

2 ?京津冀軸輻式物流網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建

本文的京津冀軸輻式物流網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建需要三個(gè)步驟：①確定樞紐節(jié)點(diǎn)城市;②確定直達(dá)路徑城市對(duì);③確定樞紐節(jié)點(diǎn)的輻射范圍。

2.1 樞紐節(jié)點(diǎn)城市的確定

根據(jù)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)開方取整即為樞紐節(jié)點(diǎn)數(shù)[6]，本網(wǎng)絡(luò)的樞紐節(jié)點(diǎn)數(shù)p=4。由于總運(yùn)量與總運(yùn)距的比值越大，表明其運(yùn)輸流量大但運(yùn)輸總距離較小，可以最大化網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營價(jià)值，被選中作為樞紐節(jié)點(diǎn)的概率就越大。根據(jù)表1的結(jié)果，選擇排名前四的天津、唐山、石家莊和邯鄲作為京津冀軸輻式區(qū)域物流網(wǎng)絡(luò)新的樞紐節(jié)點(diǎn)。

2.2 確定直達(dá)路徑城市對(duì)

根據(jù)實(shí)際情況，設(shè)定用于判定非樞紐節(jié)點(diǎn)能否開通直達(dá)運(yùn)輸路線的閾值W0=5500萬噸。計(jì)算京津冀各非樞紐節(jié)點(diǎn)集合中每對(duì)非樞紐節(jié)點(diǎn)之間的總流量，將Wij與Wji相加得到的結(jié)果如表2，根據(jù)判斷允許直達(dá)的條件，可以得到5對(duì)直達(dá)線路：北京——張家口，北京——秦皇島，保定——廊坊，保定——滄州，廊坊——滄州。

2.3 確定樞紐節(jié)點(diǎn)城市的輻射范圍

基于建立的運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)成本最小模型，設(shè)計(jì)了lingo程序，并利用該軟件求解。

當(dāng)干線運(yùn)輸成本折扣系數(shù)a和直達(dá)路線折扣系數(shù)b取不同值時(shí)，觀察到最小網(wǎng)絡(luò)物流成本值是不同的。具體情況如表3。

一并得到了所有樞紐節(jié)點(diǎn)對(duì)非樞紐節(jié)點(diǎn)的輻射情況（表4）。Xij=1表示非樞紐節(jié)點(diǎn)i與樞紐節(jié)點(diǎn)j相連。

即天津市輻射北京市和滄州市，唐山市輻射秦皇島市和承德市，石家莊市輻射保定市和張家口市，邯鄲市輻射廊坊市、邢臺(tái)市和衡水市，如表5。

3 ?結(jié)果分析與展望

計(jì)算沒有直達(dá)路徑的純軸輻式物流網(wǎng)絡(luò)成本，當(dāng)干線折扣a=0.8時(shí)，物流總成本為0.2277353E+09萬元，有直達(dá)路徑的軸輻式網(wǎng)絡(luò)比不允許直達(dá)路徑的軸輻式網(wǎng)絡(luò)總成本減少了1.24%。優(yōu)化后得到的京津冀物流網(wǎng)絡(luò)示意圖見圖2。

在京津冀協(xié)同發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施過程中，由于北京市的城市功能重新劃分，必然會(huì)導(dǎo)致京津冀地區(qū)的物流網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)，使整個(gè)區(qū)域的協(xié)同發(fā)展更為合理。本文的研究結(jié)果也證實(shí)了，目前北京作為全國的政治中心、文化中心、國際交往中心、科技創(chuàng)新中心，已經(jīng)不能承擔(dān)區(qū)域物流樞紐的重?fù)?dān)。通過計(jì)算機(jī)程序計(jì)算，將北京劃分為天津的輻射范圍，并為北京設(shè)計(jì)了兩條直達(dá)路徑：北京——張家口，北京——秦皇島，能夠有效緩解北京的物流負(fù)擔(dān)，使京津冀全局物流網(wǎng)絡(luò)發(fā)展更為協(xié)調(diào)可持續(xù)。這一研究也對(duì)運(yùn)輸企業(yè)規(guī)劃和構(gòu)建京津冀地區(qū)物流網(wǎng)絡(luò)中心具有一定指導(dǎo)意義。

本研究還有不足以待后續(xù)研究。①本文只考慮了京津冀13個(gè)城市節(jié)點(diǎn)，為更精確的樞紐節(jié)點(diǎn)劃分，應(yīng)該將北京市、天津市等超大城市按照行政區(qū)域更細(xì)分網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。②本文因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)內(nèi)節(jié)點(diǎn)較少，采取了lingo求解，如果將來細(xì)分節(jié)點(diǎn)多達(dá)20-30個(gè)，應(yīng)該考慮使用智能優(yōu)化算法求解。

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