○馮妮丹 劉 穎 (華中農(nóng)業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院 湖北武漢 430070)

一、引言

糧食物流是指糧食從生產(chǎn)、收購(gòu)、儲(chǔ)存、運(yùn)輸、加工到銷售整個(gè)過(guò)程中的實(shí)體運(yùn)動(dòng)以及在流通環(huán)節(jié)的一切增值活動(dòng)。它是涵蓋糧食運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)、裝卸、包裝、配送、加工增值和信息應(yīng)用的一條完整的環(huán)節(jié)鏈。在眾多的環(huán)節(jié)之中，糧食的運(yùn)輸方式和運(yùn)輸路徑選擇是最重要的環(huán)節(jié)也是最為核心問(wèn)題。糧食物流的效率高低，很大程度上取決于能否科學(xué)地選擇糧食運(yùn)輸方式，以及能否運(yùn)用科學(xué)的方法規(guī)劃糧食運(yùn)輸路徑。

二、傳統(tǒng)的三種運(yùn)輸方式

眾所周知，在我國(guó)糧食物流過(guò)程中主要有三種運(yùn)輸方式供選擇——鐵路、水路和公路，并且每一種運(yùn)輸方式都有其各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。

1、鐵路運(yùn)輸特點(diǎn)分析

鐵路運(yùn)輸糧食最大的特點(diǎn)就是運(yùn)輸量比較大，速度相對(duì)其他方法來(lái)說(shuō)較快。但是鐵路運(yùn)糧的缺點(diǎn)也比較明顯，由于受到鐵路鐵軌鋪設(shè)地域的限制，一些相對(duì)落后的地區(qū)會(huì)因?yàn)闆](méi)有鐵路線路經(jīng)過(guò)而無(wú)法通過(guò)鐵路運(yùn)輸直接獲取糧食。以湖北省境內(nèi)的鐵路線路網(wǎng)的鋪設(shè)狀況來(lái)看，僅在幾個(gè)主要鐵路干線沿線的城市可以實(shí)行鐵路運(yùn)糧，缺乏運(yùn)輸上的靈活性和廣泛適用性，因此鐵路運(yùn)輸短期內(nèi)不太可能成為省內(nèi)最主要的糧食運(yùn)輸方式。

2、水路運(yùn)輸特點(diǎn)分析

水路運(yùn)糧，總體上來(lái)說(shuō)，從全國(guó)范圍來(lái)看使用率都是比較低的。這可能主要因?yàn)樗愤\(yùn)輸對(duì)于天然的河流湖泊等航道水運(yùn)條件和港口作業(yè)條件都有較高的要求。因此，水路運(yùn)糧盡管被公認(rèn)為是成本最低，消耗和污染最小的綠色物流方式，但是長(zhǎng)期以來(lái)也缺乏實(shí)際操作上的可行性和便捷性，不可能成為我國(guó)最主要的糧食運(yùn)輸方式。湖北省是千湖之省，其中長(zhǎng)江是最為重要的“黃金水道”。雖然在長(zhǎng)江和漢江的兩岸分布有我省眾多的縣市，但是如果僅僅依靠水路運(yùn)輸糧食，仍然會(huì)有很多遠(yuǎn)離江河湖泊的地區(qū)面臨糧食運(yùn)輸上的困難。

3、公路運(yùn)輸特點(diǎn)分析

相比之下，公路運(yùn)輸具有上述兩種運(yùn)糧方式不可比擬的優(yōu)點(diǎn)。首先，不像鐵路和水路運(yùn)輸那樣，公路運(yùn)輸可以輕易實(shí)現(xiàn)“門(mén)對(duì)門(mén)”運(yùn)輸,尤其是運(yùn)用在湖北省省內(nèi)糧食物流這樣的中短途運(yùn)輸。由于貨運(yùn)汽車相對(duì)于火車和船舶來(lái)說(shuō)體積較小，且不受鐵路軌道或路徑的限制，因此，汽車運(yùn)糧不僅在公路網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)，還可以深入鐵路和水運(yùn)交通不太發(fā)達(dá)的山區(qū)、農(nóng)村、工廠企業(yè)和居民住宅區(qū)，基本上可以實(shí)現(xiàn)“門(mén)對(duì)門(mén)”的運(yùn)輸。其次，湖北省省內(nèi)糧食物流運(yùn)輸屬于中短途運(yùn)輸，而公路運(yùn)輸在中短途運(yùn)輸中恰好具有機(jī)動(dòng)靈活，便于調(diào)配管理的特點(diǎn)。一般來(lái)說(shuō)，公路運(yùn)輸網(wǎng)要比鐵路運(yùn)輸網(wǎng)和水路運(yùn)輸網(wǎng)的密度大十幾倍，并且分布非常廣泛，這一特點(diǎn)對(duì)于其實(shí)現(xiàn)靈活調(diào)配非常重要。公路運(yùn)輸車輛可以輕易實(shí)現(xiàn)隨時(shí)調(diào)度、裝運(yùn)和各環(huán)節(jié)之間無(wú)縫銜接。根據(jù)具體運(yùn)糧量的不同，汽車可以很容易進(jìn)行運(yùn)量的調(diào)整，很快適應(yīng)，比如，運(yùn)量小時(shí)可以單個(gè)車輛運(yùn)輸，運(yùn)量大時(shí)可以組成車隊(duì)集體運(yùn)輸，這一特點(diǎn)在出現(xiàn)緊急情況的時(shí)候顯得尤為重要。再次，公路運(yùn)輸?shù)闹饕墓潭ㄍ度霝樨涍\(yùn)汽車購(gòu)置費(fèi)用，相對(duì)于其他運(yùn)輸方式原始投入最少，資金周轉(zhuǎn)最快。據(jù)有關(guān)資料表明，在正常經(jīng)營(yíng)情況下，公路運(yùn)輸?shù)耐顿Y每年可周轉(zhuǎn)1—3次，而鐵路運(yùn)輸則需要3—4年才能周轉(zhuǎn)一次。然而，公路運(yùn)輸?shù)娜秉c(diǎn)也顯而易見(jiàn)。汽車運(yùn)輸?shù)倪\(yùn)量是鐵路、水路和公路三種方式中最小的一種。與此同時(shí)運(yùn)輸成本也是最高的，據(jù)統(tǒng)計(jì)我國(guó)的公路運(yùn)輸成本大致相當(dāng)于鐵路運(yùn)輸成本的8倍左右。汽車運(yùn)輸消耗的燃料量很大，且是價(jià)格較高的液體汽油或者柴油。

三、運(yùn)輸方式的選擇

綜合以上分析，公路運(yùn)輸由于其本身固有的便捷和靈活的特性成為這三種主要糧食運(yùn)輸方式中使用最為主要的一種運(yùn)輸方式，因此，在規(guī)劃湖北省糧食物流運(yùn)輸方式的時(shí)候，應(yīng)該著重考慮采用公路運(yùn)輸并且輔之以其他可行的糧食運(yùn)輸方式。誠(chéng)然，在具體的公路運(yùn)送糧食的過(guò)程當(dāng)中，更多的細(xì)節(jié)性的問(wèn)題需要科學(xué)地規(guī)劃。比如，眾所周知汽車相比較鐵路和水路運(yùn)輸成本來(lái)說(shuō)較高，但是由于其使用上的靈活性，在湖北省省內(nèi)運(yùn)輸中就不可回避的大量使用汽車運(yùn)輸糧食。因此，為了達(dá)到降低消耗和提高效率的目的，就應(yīng)該在使用汽車運(yùn)輸?shù)臅r(shí)候運(yùn)用科學(xué)的方法設(shè)計(jì)最優(yōu)的運(yùn)輸線路，盡可能提高汽車運(yùn)輸?shù)男?，減少消耗。

四、基于MATLAB的湖北省糧食物流動(dòng)態(tài)公路路徑規(guī)劃

1、MATLAB 簡(jiǎn)介

MATLAB軟件是美國(guó)MathWorks公司出品的商業(yè)數(shù)學(xué)軟件，是一種以矩陣形式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行高效分析的專業(yè)軟件。該軟件編程語(yǔ)言通俗易懂，程序可讀性很強(qiáng)，并且通過(guò)運(yùn)用系統(tǒng)自帶的各種工具箱很容易滿足數(shù)據(jù)分析的各種需求。本文采用MATLAB7.0軟件及其系統(tǒng)自帶的最優(yōu)化工具箱經(jīng)行程序運(yùn)行和物流公路路徑的選擇。

2、動(dòng)態(tài)公路路徑規(guī)劃及MATLAB算法簡(jiǎn)介

動(dòng)態(tài)規(guī)劃是由Richard Bellman在1959年引入最優(yōu)化領(lǐng)域的一個(gè)新的理論，該理論為現(xiàn)代控制論的三個(gè)基礎(chǔ)之一，因此具有舉足輕重的作用。由于在實(shí)際的糧食運(yùn)輸時(shí)候，運(yùn)輸方需要考慮路線尋優(yōu)問(wèn)題，而物流運(yùn)輸路線往往是無(wú)向的。也就是說(shuō)，比如考慮在兩個(gè)城市武漢和襄樊之間，既可能存在從武漢運(yùn)向城市襄樊的情況，也可能有從襄樊運(yùn)向武漢的時(shí)候。因而，本文涉及的是無(wú)向圖的公路路徑最優(yōu)搜索。無(wú)向圖處理的關(guān)鍵在于構(gòu)造關(guān)聯(lián)矩陣，表示各個(gè)城市之間的道路連接情況?？梢韵劝凑沼邢驁D的方式構(gòu)造關(guān)聯(lián)矩陣R，則無(wú)向圖的關(guān)聯(lián)矩陣可由R1=R+RT計(jì)算。

算法如下：各個(gè)糧食運(yùn)輸城市的地理坐標(biāo)以（北緯，東經(jīng)）的方式給出，且給出各個(gè)城市之間的公路連接關(guān)系，將連接的權(quán)值設(shè)置成1。邊權(quán)值可以由兩城市間的Euclid距離計(jì)算處理，這樣一來(lái)，糧食運(yùn)輸?shù)墓仿窂揭?guī)劃問(wèn)題便可以的到解決。兩個(gè)運(yùn)糧城市之間的最短公路路徑可以通過(guò)Dijkstra最短公路路徑算法直接求出。如果指定了起始城市坐標(biāo)，該城市到其他所有城市的最短公路路徑可以一次性求出來(lái)。Dijkstra算法的具體程序如下：

3、應(yīng)用舉例

考慮從襄樊到湖北省各主要州市的糧食運(yùn)輸公路路徑選擇問(wèn)題。襄樊市位于鄂西北，是我國(guó)重要的糧食主產(chǎn)區(qū)，國(guó)家大型商品糧基地和“一優(yōu)兩高”農(nóng)業(yè)示范區(qū)，湖北省產(chǎn)糧大市，轄區(qū)之內(nèi)有襄城糧庫(kù)、宜城糧庫(kù)、棗陽(yáng)糧庫(kù)、樊東糧庫(kù)等四座糧庫(kù)。目前，襄樊糧油倉(cāng)儲(chǔ)及農(nóng)副產(chǎn)品現(xiàn)代物流園區(qū)的建設(shè)工作正在進(jìn)行當(dāng)中。該糧食物流園區(qū)的建設(shè)，將使得襄樊依托其自身糧食生產(chǎn)和加工的優(yōu)勢(shì)，使其成為現(xiàn)代糧食物流的主要節(jié)點(diǎn)。

為了簡(jiǎn)化問(wèn)題，現(xiàn)僅選取湖北省的十二個(gè)主要城市進(jìn)行糧食運(yùn)輸公路路徑規(guī)劃。其中涉及的湖北省十二個(gè)主要城市的地理坐標(biāo)如表1所示。

表1 湖北省十二個(gè)主要城市的地理坐標(biāo)

表1所有地理坐標(biāo)數(shù)據(jù)來(lái)源于GOOGLE EARTH并經(jīng)過(guò)整理得到。以下程序中的關(guān)聯(lián)矩陣中的數(shù)據(jù)來(lái)源于百度地圖，表示湖北省省級(jí)以上級(jí)別公路在這十二個(gè)城市間分布情況。公路鋪設(shè)情況數(shù)據(jù)來(lái)源于《中國(guó)高等級(jí)公路網(wǎng)（地圖冊(cè)）》。例如，當(dāng)n1=1,n2=2時(shí)表示在武漢和鄂州之間有一條省級(jí)以上級(jí)別公路。以從襄樊到宜昌的運(yùn)糧路線規(guī)劃為例進(jìn)行說(shuō)明，本例中涉及的MATLAB動(dòng)態(tài)公路路徑規(guī)劃程序如下：

4、結(jié)果說(shuō)明

經(jīng)過(guò)MATLAB軟件運(yùn)行過(guò)后得到的最短公路路徑選擇結(jié)果是8→5→11。即通過(guò)該公路路徑規(guī)劃程序運(yùn)行得到的結(jié)果顯示，從襄樊運(yùn)送糧食到宜昌，在僅考慮十二個(gè)城市節(jié)點(diǎn)以及這些城市之間省級(jí)以上公路分布情況來(lái)看，最優(yōu)的公路路徑為從襄樊出發(fā)，途徑荊門(mén)，最后到達(dá)宜昌。

表2 從襄樊到其他十一個(gè)城市的路徑規(guī)劃結(jié)果

另外，只需要修改dijkstra(R.*D,8,11)中的第二個(gè)城市的序號(hào)，就可以通過(guò)以上的程序很快得出任意襄樊到其他任意十一個(gè)城市之間糧食運(yùn)輸?shù)淖顑?yōu)公路路徑選擇結(jié)果。最優(yōu)路徑選擇結(jié)果如表2所示。

5、可行性說(shuō)明

本文所運(yùn)用的公路路徑選擇方法具有形象直觀，操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)需要考慮湖北省更多的城市間的公路路徑選擇問(wèn)題時(shí)，僅需要添加額外的城市地理坐標(biāo)——增加或者修改x,y的參數(shù)，增加公路分布情況數(shù)據(jù)——增加或者修改n1,n2的數(shù)據(jù)即可，并不需要重新編程。

6、幾個(gè)需要注意的問(wèn)題

第一，為了提高公路運(yùn)輸?shù)馁|(zhì)量，糧食物流企業(yè)應(yīng)該想辦法保證上路運(yùn)輸車輛的質(zhì)量和性能，以此來(lái)降低車輛的維修和油耗成本。與國(guó)內(nèi)的物流企業(yè)不同，但凡國(guó)外營(yíng)運(yùn)良好的物流企業(yè)都非常重視物流作業(yè)車輛的性能和養(yǎng)護(hù)，使用清潔燃料，減少能耗及尾氣排放。他們通常不惜花重金去購(gòu)置性能優(yōu)越的貨運(yùn)車輛，希望減少物流車輛的維修率，提高單臺(tái)車輛的使用率。

第二，應(yīng)該注意大力發(fā)展第三方物流，充分發(fā)揮專業(yè)化優(yōu)勢(shì)。湖北省傳統(tǒng)的糧食物流很多都是由糧食生產(chǎn)和銷售企業(yè)兼營(yíng)的，并不成為主營(yíng)業(yè)務(wù)，因此效率低，成本高，不能實(shí)現(xiàn)糧食物流資源的合理優(yōu)化配置，更加無(wú)法發(fā)揮專業(yè)化的優(yōu)勢(shì)。而現(xiàn)有的物流企業(yè)又大多規(guī)模較小，管理及運(yùn)作效率低下，很難享受規(guī)模經(jīng)濟(jì)帶來(lái)的好處。如果在以后糧食物流產(chǎn)業(yè)發(fā)展過(guò)程之中注意整合資源，糧食生產(chǎn)企業(yè)更多的將糧食物流業(yè)務(wù)外包給專業(yè)的物流企業(yè)，必定會(huì)對(duì)提高效率，擴(kuò)大規(guī)模，降低成本有所幫助。

第三，著重建立糧食物流信息平臺(tái)，使交易信息更加透明，使市場(chǎng)交易更加活躍。這樣一來(lái)，可以以整個(gè)糧食物流市場(chǎng)為基礎(chǔ)，對(duì)運(yùn)輸線路進(jìn)行合理布局與規(guī)劃，通過(guò)縮短運(yùn)輸路線，提高車輛裝載率等措施，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)。

五、小結(jié)

經(jīng)過(guò)將鐵路，水路和公路等三種運(yùn)送糧食的方式經(jīng)行分析和比較，鑒于湖北省省內(nèi)運(yùn)送糧食的中短途運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)，以及公路運(yùn)送糧食在中短途運(yùn)輸中特有的便捷性和靈活性，湖北省糧食物流運(yùn)輸應(yīng)該主要采取公路運(yùn)輸方式并且輔之以其他可行的運(yùn)輸方式。糧食物流企業(yè)在運(yùn)輸過(guò)程中應(yīng)該運(yùn)用科學(xué)的方法將整個(gè)糧食物流過(guò)程進(jìn)行規(guī)劃，比如應(yīng)該正確選擇最佳運(yùn)輸公路路徑以節(jié)省時(shí)間和費(fèi)用。本文介紹了一種基于MATLAB軟件的動(dòng)態(tài)公路路徑規(guī)劃方法就是其中一個(gè)可以借鑒的公路路徑選擇方法之一，只需要改變其中的參數(shù)就可以便捷地計(jì)算出任意兩個(gè)城市之間的最短運(yùn)輸路線。

[1]薛定宇、陳陽(yáng)泉：高等應(yīng)用數(shù)學(xué)問(wèn)題的MATLAB求解（第二版）[M].清華大學(xué)出版社，2008.

[2]中國(guó)高等級(jí)公路網(wǎng)（地圖冊(cè)）[Z].西安地圖出版社，2002.

[3]候立軍等：中國(guó)糧食物流科學(xué)化研究[M].中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2002.