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：F259.27 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：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，也會帶來前所未有的發(fā)展機遇。2019年1月份，習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)是近年研究整合運輸資源、降低運輸成本、提高運營效率的有效網(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]等基于軸點選址問題設(shè)計了一個具有較高可靠性的物流網(wǎng)絡(luò)，對于每個樞紐點考慮一個崩壞概率。許仁楷[4]等人在以安徽省物流網(wǎng)絡(luò)為實例研究時發(fā)現(xiàn)，混合軸輻式網(wǎng)絡(luò)可以減少貨物在轉(zhuǎn)運節(jié)點的等待時間。趙晉[5]等認為帶有直達線路的復(fù)合式軸輻式網(wǎng)絡(luò)可以有效減少貨物轉(zhuǎn)運的次數(shù)，并通過仿真試驗結(jié)果證實，采用改進后的混合軸輻式網(wǎng)絡(luò)給物流公司的運營成本降低了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際。溫衛(wèi)娟等學者[7]指出為更好地適應(yīng)城際運輸便利化、網(wǎng)絡(luò)購物迅速增長、產(chǎn)業(yè)疏解外遷加速的大形勢，必須對北京物流系統(tǒng)進行重構(gòu)。

本文主要針對的是京津冀軸輻式物流網(wǎng)絡(luò)模型的構(gòu)建與優(yōu)化。首先計算每個節(jié)點到其他節(jié)點的總運輸距離，因為考慮到現(xiàn)實情況中，再小的物流節(jié)點之間都會存在物流需求。下一步計算每個節(jié)點到其他節(jié)點間的總流量。最后分別求出13個城市的總流量與總運輸距離的比值，這樣就能得到一個能體現(xiàn)整體網(wǎng)絡(luò)中的各城市運輸價值的排名，結(jié)果如表1?？傔\量數(shù)據(jù)來源《2017年中國城市統(tǒng)計年鑒》，貨運量指各城市公路貨運量，單位為萬噸?？傔\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個城市總運量與總運距的比值排名中是第5，同時自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)承擔物流樞紐城市的重擔。那么怎樣構(gòu)建一個行之有效的京津冀物流網(wǎng)絡(luò)，怎樣緩解北京這個超級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)計一個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)點間達到一定條件后搭建起直達物流路線，非樞紐節(jié)點能且只能連接一個樞紐節(jié)點。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)運輸成本最小為目標，建立一個適應(yīng)于京津冀區(qū)域物流協(xié)同發(fā)展的運輸網(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)點的數(shù)量已知，為P;

②非樞紐節(jié)點都必須且只能與一個樞紐中心相連接，即單分配;

③非樞紐節(jié)點之間在滿足一定條件時允許相連;

④樞紐節(jié)點之間全連通;

⑤考慮一個單位周期的運輸成本，不考慮時間等其他因素。

a表示軸點之間的折扣因子;

b表示直達路徑上的折扣因子;

S物流網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點數(shù)量;

P物流網(wǎng)絡(luò)中樞紐節(jié)點的數(shù)量;

i，j，k，l均為物流節(jié)點;

Cij表示從節(jié)點i 到 j 的單位運輸費用;

Wij表示從節(jié)點 i 到節(jié)點 j 的貨物流量;

dij表示節(jié)點 i 到節(jié)點 j 的運輸距離。

決策變量

Xk=1， k是樞紐點0，k不是樞紐點

Xij =1 表示節(jié)點 i 與 j 相連

0 表示節(jié)點 i 與 j 不相連

Tij=1 表示非樞紐節(jié)點 i，j 之間存在直通路徑

0 表示非樞紐節(jié)點 i，j 之間沒有直通路徑

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

總成本=非樞紐點到樞紐點的運輸成本+樞紐點之間的運輸成本+直達路徑上的運輸成本

目標函數(shù)說明：

式（1）為混合軸輻式網(wǎng)絡(luò)模型的目標函數(shù)，由兩部分組成：第一部分為沒有開通直達路徑的節(jié)點間流量的運輸費用;第二部分為開通直達路徑的節(jié)點之間流量的運輸費用。

約束條件說明：

式（2）約束了樞紐中心的總個數(shù)為P個;

式（3）約束了非樞紐節(jié)點只能連接某一個樞紐節(jié)點;

式（4）、（5）共同約束了非樞紐節(jié)點間如果有直通路徑，那么他們之間的運輸就不會再去重復(fù)的經(jīng)過樞紐節(jié)點進行。

對于Tij的取值，可以按照正逆運輸量的指標來劃分。當兩點之間的正逆運輸量大于某一定值時，建立兩點間的直達路徑，否則，不建立直達路徑。

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)建需要三個步驟：①確定樞紐節(jié)點城市;②確定直達路徑城市對;③確定樞紐節(jié)點的輻射范圍。

2.1 樞紐節(jié)點城市的確定

根據(jù)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點數(shù)開方取整即為樞紐節(jié)點數(shù)[6]，本網(wǎng)絡(luò)的樞紐節(jié)點數(shù)p=4。由于總運量與總運距的比值越大，表明其運輸流量大但運輸總距離較小，可以最大化網(wǎng)絡(luò)運營價值，被選中作為樞紐節(jié)點的概率就越大。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。

2.2 確定直達路徑城市對

根據(jù)實際情況，設(shè)定用于判定非樞紐節(jié)點能否開通直達運輸路線的閾值W0=5500萬噸。計算京津冀各非樞紐節(jié)點集合中每對非樞紐節(jié)點之間的總流量，將Wij與Wji相加得到的結(jié)果如表2，根據(jù)判斷允許直達的條件，可以得到5對直達線路：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)點城市的輻射范圍

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

當干線運輸成本折扣系數(shù)a和直達路線折扣系數(shù)b取不同值時，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)點對非樞紐節(jié)點的輻射情況（表4）。Xij=1表示非樞紐節(jié)點i與樞紐節(jié)點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、邢臺市和衡水市，如表5。

3 ?結(jié)果分析與展望

計算沒有直達路徑的純軸輻式物流網(wǎng)絡(luò)成本，當干線折扣a=0.8時，物流總成本為0.2277353E+09萬元，有直達路徑的軸輻式網(wǎng)絡(luò)比不允許直達路徑的軸輻式網(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)略的實施過程中，由于北京市的城市功能重新劃分，必然會導(dǎo)致京津冀地區(qū)的物流網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)，使整個區(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)不能承擔區(qū)域物流樞紐的重擔。通過計算機程序計算，將北京劃分為天津的輻射范圍，并為北京設(shè)計了兩條直達路徑：北京——張家口，北京——秦皇島，能夠有效緩解北京的物流負擔，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)。這一研究也對運輸企業(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個城市節(jié)點，為更精確的樞紐節(jié)點劃分，應(yīng)該將北京市、天津市等超大城市按照行政區(qū)域更細分網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。②本文因為網(wǎng)絡(luò)內(nèi)節(jié)點較少，采取了lingo求解，如果將來細分節(jié)點多達20-30個，應(yīng)該考慮使用智能優(yōu)化算法求解。

參考文獻：

[1]Morton， E， OKelly. The Location of Interacting Hub Facilities [J]. Transportation Science， 1986（2）： 92-106.

[2]Haluk Damgacioglu，Derya Dinler，Nur Evin Ozdemirel，Cem Iyigun.A genetic algorithm for the uncapacitated single allocation planar hub location problem[J].computers & Operations Research，2015，62：224-236.

[3]Mehrdad， Mohammadi， Reza， Tavakkoli-Moghaddam， Ali， Siadat， Jean-Yves， Dantan. Design of a reliable logistics network with hub disruptions under uncertainty[J]. Applied Mathematical Modelling， 2016， （01）： 5621-5642.

[4]許仁楷，張雯蕊，施勇.探索安徽省混合軸輻式物流網(wǎng)絡(luò)[J]. 物流工程與管理，2016（3）：30-33.

[5]趙晉，張建軍，嚴蔡華.允許直達的混合軸輻式快遞網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃模型與算法研究[J].中國管理科學，2016（11）：58-66.

[6]傅少川，胡夢飛，唐方成.禁忌搜索算法在單分配多樞紐軸輻式物流網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用[J].中國管理科學，2012，20（3）：145-151.

[7]溫衛(wèi)娟，鄔躍，李石柱.京津冀協(xié)同背景下的北京物流系統(tǒng)重構(gòu)[J].中國流通經(jīng)濟，2016（06）：46-51.