王新平，王亞寧 （西安科技大學(xué)管理學(xué)院，陜西 西安 710054）

從2006 年到2020 年，雖然我國煤炭資源消費量占能源消費總量的比重從72.4%下降至56.8%，呈現(xiàn)不斷下降的趨勢，但在未來十年甚至更長一段時間內(nèi)，我國的能源結(jié)構(gòu)仍將以煤炭資源為主。中國作為全球最大的煤炭消費國家，其煤炭資源密集省份物流節(jié)點的條件以及功能不斷完備，已形成較穩(wěn)定的物流節(jié)點類型，主要包括煤礦、大型物流園區(qū)、存儲加工基地以及煤炭消費客戶。陜西、山西、內(nèi)蒙古等地區(qū)煤炭資源比較密集，煤炭運輸主要采用以鐵路、公路為主，水路為輔的運輸方式。鐵路運輸應(yīng)用范圍較廣泛，主要適合長途運輸，由于線路基本固定，而我國地域遼闊，煤炭資源生產(chǎn)地與需求地不平衡，因而鐵路運輸方式目前仍有較大局限性。相比之下，公路運輸則具有較強的靈活性和適應(yīng)性。隨著我國公路交通網(wǎng)絡(luò)體系的不斷發(fā)展與完善，煤炭公路運輸已成為發(fā)展速度最快的一種運輸方式。公路煤炭物流網(wǎng)絡(luò)是指以實現(xiàn)煤炭存儲、加工、配送為目的的物流節(jié)點、節(jié)點間的公路運輸線路及方式組成的運行高效、要素協(xié)同的網(wǎng)絡(luò)。

目前，隨著我國大型煤炭基地產(chǎn)能的不斷提升，現(xiàn)有公路運力的擴張速度低于煤炭市場擴張速度，常常會造成主干道路擁堵。陜西作為我國煤炭資源大省，每年大約有63%的煤炭運往外省，其余煤炭用于本省的火力發(fā)電、煤化工以及生活供熱等。因此，為降低煤礦運輸成本、緩解公路運輸壓力，需要依據(jù)不同地區(qū)的資源密集程度以及運輸方式特征，確定城市物流的發(fā)展規(guī)劃和定位。在成本可控的條件下，降低庫存，優(yōu)化公路煤炭物流網(wǎng)絡(luò)各級節(jié)點的合理布局。綜上所述，本文主要研究陜西省公路煤炭物流網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的布局優(yōu)化問題。

1 文獻(xiàn)綜述

國內(nèi)外學(xué)者從不同視角出發(fā)，對煤炭物流網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化問題進(jìn)行了研究。關(guān)于物流網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)建方面的研究較為豐富，大多以利潤最大化、客戶滿意度最大化等作為單一或多目標(biāo)進(jìn)行研究。Peng 等以最大化利潤與客戶滿意度為目標(biāo)，構(gòu)建了煤炭綜合物流系統(tǒng)關(guān)于生產(chǎn)運輸問題的動態(tài)優(yōu)化模型。彭永濤等以煤炭企業(yè)的運輸能力和倉儲能力為限制約束，構(gòu)建了煤炭物流網(wǎng)絡(luò)均衡模型，并求解出煤炭物流網(wǎng)絡(luò)中均衡條件下各級設(shè)施間的運輸量以及煤炭產(chǎn)品價格。范志強以最小化成本為目標(biāo)，構(gòu)建了混合整數(shù)規(guī)劃模型，研究了煤炭物流網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化問題。

袁旭梅等在文獻(xiàn)的研究基礎(chǔ)上，綜合考慮港口的物流能力以及固定設(shè)施成本，構(gòu)建了海運煤炭物流網(wǎng)絡(luò)混合整數(shù)規(guī)劃模型，并發(fā)現(xiàn)港口的物流能力以及成本關(guān)系系數(shù)均為影響網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化結(jié)果的重要因素。Benalcazar 等提出了一種用于煤炭生產(chǎn)貿(mào)易公司的倉儲和配送網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)的混合整數(shù)線性規(guī)劃模型。Zhou 等建立了兩級隨機整數(shù)規(guī)劃模型，以解決多級煤炭物流在不確定性條件下的聯(lián)合產(chǎn)能規(guī)劃和配電網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化問題。為了提高求解效率，李丹等建立了以利潤最大化為目標(biāo)的煤炭物流網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模型，并通過實證分析得出該模型可用于解決大型煤炭企業(yè)實際問題。

關(guān)于物流網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)分析方面的研究，主要是物流理論、系統(tǒng)的影響因素以及節(jié)點的布局優(yōu)化等。彭晨等對基于信息共享的煤炭物流開放式功能體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究。金飛等建立了煤炭物流網(wǎng)絡(luò)中企業(yè)選擇合作伙伴的評價指標(biāo)體系。韓麗萍等分析了內(nèi)蒙古煤炭物流網(wǎng)絡(luò)節(jié)點存在的主要問題，并對該省的煤炭物流網(wǎng)絡(luò)布局進(jìn)行了優(yōu)化研究。

綜上，現(xiàn)有研究成果大多是采用運籌學(xué)等方法對煤炭物流的決策體系結(jié)構(gòu)以及生產(chǎn)各環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化研究，但對于煤炭物流網(wǎng)絡(luò)布局進(jìn)行綜合性分析或采用定性定量相結(jié)合的方法來優(yōu)化公路煤炭物流網(wǎng)絡(luò)的文獻(xiàn)相對較少。陜西作為我國能源資源領(lǐng)域不可或缺的重要基地，研究其公路煤炭物流網(wǎng)絡(luò)節(jié)點布局優(yōu)化問題具有較為重要的理論與實踐意義。

本文擬通過科學(xué)分析陜西省煤炭物流網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的屬性和功能來探討其公路煤炭物流節(jié)點布局的影響因素，通過對節(jié)點的選取建立AHP—因次分析法量化標(biāo)準(zhǔn)模型，對公路煤炭物流節(jié)點布局進(jìn)行科學(xué)合理的研究，優(yōu)化陜西省公路煤炭物流網(wǎng)絡(luò)節(jié)點布局。

2 陜西省公路煤炭物流網(wǎng)絡(luò)節(jié)點布局現(xiàn)狀

陜西省煤炭資源豐富且分布較為密集，煤炭產(chǎn)品種類多且質(zhì)量較高，煤炭產(chǎn)能約占國內(nèi)總產(chǎn)能的1/6。國家能源局于2019 年3 月15 日公布的數(shù)據(jù)顯示，陜西省生產(chǎn)煤礦共有239 家，合計產(chǎn)能44 378 萬噸/年，建設(shè)煤礦共有153 家，新增煤炭產(chǎn)能合計為15 237 萬噸/年，煤礦分布具體情況如表1 所示。

表1 陜西省各市煤礦分布情況

通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，陜西省煤炭物流網(wǎng)絡(luò)具有煤炭產(chǎn)量高、分布廣、品種多等優(yōu)勢特征，但是在運輸過程和物流節(jié)點等方面仍然存在如下問題：

（1） 公路煤炭運輸?shù)倪^程中，運輸路線安排不合理，存在著重復(fù)運輸、過長運輸?shù)痊F(xiàn)象，造成此類現(xiàn)象的主要原因有兩種：其一是煤炭產(chǎn)品原本可以直接運往目的地，但是由于倉儲中心的設(shè)置不合理，從而造成運輸過程中煤炭不停周轉(zhuǎn)；其二是煤炭產(chǎn)品的過遠(yuǎn)運輸，目的地超出了煤炭貨物的輻射范圍。這兩種問題延長了煤炭的運輸距離和在途時間，無形中增加了運輸費用。因此，煤炭運輸前需要進(jìn)行處理加工，這樣可以降低煤炭運輸成本，并且提高煤炭產(chǎn)品的質(zhì)量。

（2） 在物流節(jié)點方面：首先，節(jié)點層級劃分不明確。目前，陜西省公路煤炭物流節(jié)點較多，但是節(jié)點功能沒有明確定位且較為分散，存在同質(zhì)化、功能定位交叉等現(xiàn)象，各個物流節(jié)點單獨運作，因此，需要對物流節(jié)點進(jìn)行合理的層級劃分。其次，節(jié)點現(xiàn)代化程度較低。物流企業(yè)與煤炭客戶之間信息不對稱，信息的共享程度較低，難以維護(hù)客戶關(guān)系。再者，在倉儲方面，缺乏自動化的設(shè)備，效能較低，信息化水平落后。最后，物流節(jié)點出現(xiàn)資源浪費問題?？茖W(xué)數(shù)字化配煤的技術(shù)已經(jīng)成熟，但是在實際的配煤加工過程中，技術(shù)人員經(jīng)常依靠以往經(jīng)驗進(jìn)行工作，部分企業(yè)未嚴(yán)格采用科學(xué)配煤技術(shù)，往往會造成煤炭資源的浪費。

3 基于AHP—因次分析法的陜西省公路煤炭物流網(wǎng)絡(luò)節(jié)點布局優(yōu)化

通過對煤炭物流網(wǎng)絡(luò)布局進(jìn)行優(yōu)化可有效降低煤炭運輸?shù)某杀?，因而本文聚焦陜西省公路煤炭物流現(xiàn)狀以及各級節(jié)點選址所存在的問題，通過對各級節(jié)點的功能屬性進(jìn)行評估，并且采用定量與定性相結(jié)合的AHP—因次分析法來優(yōu)化公路煤炭物流網(wǎng)絡(luò)節(jié)點布局問題。

基于AHP—因次分析法的公路煤炭物流網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化主要包括三個步驟：首先，提煉影響因素指標(biāo)并計算各指標(biāo)權(quán)重；然后，根據(jù)類別計算出不同節(jié)點各個評價指標(biāo)的數(shù)值；最后，根據(jù)各指標(biāo)值分析評價結(jié)果，并依據(jù)指標(biāo)值的大小以及與該節(jié)點有關(guān)聯(lián)的其余節(jié)點，確定最終的公路煤炭物流網(wǎng)絡(luò)布局。

3.1 建立影響因素指標(biāo)體系

3.1.1 定量因素

通過查找《統(tǒng)計年鑒》并結(jié)合現(xiàn)有的相關(guān)研究成果，本文選取的煤炭物流節(jié)點的定量因素包括：各煤炭產(chǎn)能、煤礦分布數(shù)量以及公路里程數(shù)。

（1） 煤炭產(chǎn)能

煤炭產(chǎn)能是影響煤炭物流網(wǎng)絡(luò)節(jié)點布局的關(guān)鍵因素，它直接反映該節(jié)點所要承擔(dān)的煤炭運輸量，決定節(jié)點的功能定位以及重要程度。煤炭產(chǎn)能較高的地區(qū)通常需要根據(jù)實際情況設(shè)置多個大中型物流園區(qū)或者物流中心，以保證煤炭的正常運輸和配煤加工，滿足物流節(jié)點的運輸集散效應(yīng)。

（2） 煤礦分布數(shù)量

煤礦數(shù)量是影響煤炭物流選擇的重要因素，包括生產(chǎn)煤礦數(shù)量和建設(shè)煤礦數(shù)量。地區(qū)的煤礦分布數(shù)量可以間接反映該地區(qū)的煤炭運輸壓力、輻射范圍的大小和煤炭資源的密集程度。若一個地區(qū)的煤礦分布越密集，則周圍的煤炭開采企業(yè)越多，相應(yīng)地對于物流園區(qū)的需求量也會增多。因此，煤礦分布數(shù)量是選擇物流節(jié)點的重要因素。

（3） 公路里程數(shù)

公路里程數(shù)是衡量一個地區(qū)運輸密度、運輸壓力等的重要指標(biāo)，可以反映該地區(qū)公路建設(shè)的發(fā)展規(guī)模及速度，也間接反映了該地區(qū)的交通運輸水平。

3.1.2 定性因素

結(jié)合現(xiàn)有相關(guān)研究成果與企業(yè)實際調(diào)研，陜西省公路煤炭物流網(wǎng)絡(luò)節(jié)點布局的定性因素主要有：備選節(jié)點的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、交通運輸能力、客戶規(guī)模以及環(huán)境情況4 個指標(biāo)，如圖1 所示。

圖1 定性因素的衡量指標(biāo)體系

對各指標(biāo)進(jìn)行如下具體解釋：

（1） 經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平

物流行業(yè)的發(fā)展速度與物流節(jié)點地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平是相互促進(jìn)的。一般來說，一個地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平越高，那么該地區(qū)的商品貿(mào)易越發(fā)達(dá)，對于交通運輸?shù)男枨蠛屯度胍矔礁?，物流行業(yè)的發(fā)展速度就越快。與之對應(yīng)的是，物流行業(yè)的不斷發(fā)展，同樣會給該地區(qū)帶來經(jīng)濟(jì)效益，從而提高經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平。因此，在選擇節(jié)點時需要考慮地區(qū)生產(chǎn)總值以及經(jīng)濟(jì)增加值等。

（2） 交通運輸能力

四通八達(dá)的交通運輸網(wǎng)絡(luò)是公路煤炭物流網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)條件。大型物流網(wǎng)絡(luò)節(jié)點通常需要建立在公路、鐵路等各種運輸方式的交點位置，因為交通運輸能力約束著煤炭物流節(jié)點的運營效率以及運輸速率，是該節(jié)點能否進(jìn)行煤炭集散的前提條件，并且影響服務(wù)質(zhì)量以及客戶滿意度。交通運輸能力一般通過該地區(qū)的公路里程數(shù)、公路貨運量、公路周轉(zhuǎn)量、公路交通網(wǎng)的建設(shè)情況等指標(biāo)進(jìn)行衡量。

（3） 客戶規(guī)模

物流節(jié)點的職能是為客戶服務(wù)，上游為煤炭生產(chǎn)企業(yè)，下游是消費者?？蛻粢?guī)模的大小決定著該節(jié)點的建設(shè)規(guī)模。因此，物流節(jié)點的客戶規(guī)模不能過小，并且需要具有合適大小的輻射區(qū)域。

（4） 環(huán)境情況

近年來，煤炭物流的發(fā)展逐漸轉(zhuǎn)向綠色可持續(xù)發(fā)展，實現(xiàn)煤炭企業(yè)與大自然和諧共處。煤炭物流節(jié)點的選擇需要考慮對環(huán)境的影響程度，遵守國家相關(guān)規(guī)定，盡量降低對大自然的消極影響。環(huán)境情況通過環(huán)境污染、環(huán)境質(zhì)量等指標(biāo)進(jìn)行衡量。煤炭物流的環(huán)境影響越小，可持續(xù)競爭能力就越大，就越有潛力成為備選物流節(jié)點。

3.2 因次分析法計算定量因素的重要性因子Ti

根據(jù)定量因素重要性因子的計算結(jié)果來看，物流節(jié)點的優(yōu)先排序依次為：榆林市、延安市、渭南市、咸陽市、漢中市、安康市、寶雞市、銅川市、商洛市、西安市。

表2 陜西省備選物流節(jié)點定量因素權(quán)重值

3.3 AHP—因次分析法計算定性因素重要性因子Li

3.3.1 AHP 確定定性因素各級指標(biāo)權(quán)重

根據(jù)圖1 所建立的定性因素評價指標(biāo)體系，運用專家打分法（發(fā)放問卷25 份，回收25 份） 分別對一級和二級指標(biāo)的重要性程度進(jìn)行評價，通常采用1～9 及其倒數(shù)的數(shù)量標(biāo)度方法來對指標(biāo)進(jìn)行兩兩比較，從而構(gòu)造各級指標(biāo)的判斷矩陣。

首先建立經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、交通運輸能力、客戶規(guī)模和環(huán)境情況4 個一級評價指標(biāo)的判斷矩陣X，具體的權(quán)重賦值如下所示：

同樣，構(gòu)建經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、交通運輸能力、客戶規(guī)模和環(huán)境情況4 個一級評價指標(biāo)下對應(yīng)的二級評價指標(biāo)的判斷矩陣X、X、X和X，具體的權(quán)重賦值如下所示：

其中：RI 表示平均一致性指標(biāo)，通過查找參考表，可得RI=0.90。結(jié)果表明，一級評價指標(biāo)判斷矩陣X 通過了一致性檢驗，其權(quán)重賦值均滿足要求。

采用同樣方法來計算二級評價指標(biāo)的判斷矩陣，得出權(quán)重分配與一致性指標(biāo)數(shù)值，如表3 所示：

表3 二級指標(biāo)權(quán)重分配與一致性指標(biāo)

3.3.2 因次分析法確定定性因素重要性因子

通過AHP 方法確定了一級指標(biāo)和二級指標(biāo)的相對權(quán)重。首先根據(jù)二級指標(biāo)及其權(quán)重確定各節(jié)點二級指標(biāo)下的重要程度，然后使用一級指標(biāo)的相對權(quán)重計算出各節(jié)點總的重要程度。那么，各備選節(jié)點的某一定性因素j 的重要性程度因子D為該節(jié)點定性因素重要性與重要性程度總和的比值，公式如下：

通過查閱《2020 陜西省統(tǒng)計年鑒》、《2020 陜西省生態(tài)環(huán)境狀況公報》等相關(guān)材料及文獻(xiàn)，對定性因素指標(biāo)進(jìn)行量化，并對陜西省備選物流節(jié)點定性因素進(jìn)行分析計算，得出各物流節(jié)點的定性因素的重要性程度匯總表，如表4 所示。

表4 陜西省備選物流節(jié)點定性因素重要性程度匯總

3.4 綜合計算總的重要性因子Si

備選節(jié)點總的重要性因子S為定量因素與定性因素分別乘其權(quán)重并相加，其公式為：

假設(shè)定性和定量因素的影響程度相同，均為0.5，那么備選物流節(jié)點總的重要性因子排序如表5 所示。陜西省公路煤炭物流備選節(jié)點綜合重要性程度的優(yōu)先排序為：榆林市、渭南市、咸陽市、延安市、漢中市、安康市、寶雞市、西安市、銅川市和商洛市。

表5 陜西省備選物流節(jié)點重要性因子排序

3.5 陜西省公路煤炭物流網(wǎng)絡(luò)布局方案

根據(jù)AHP—因次分析法最終的計算結(jié)果，結(jié)合各節(jié)點的煤礦分布情況以及交通運輸條件，依次選取煤炭物流節(jié)點，直至選取節(jié)點總的輻射范圍可以覆蓋陜西省所有煤礦，從而可形成陜西省公路煤炭物流網(wǎng)絡(luò)節(jié)點布局方案，如圖2 所示。

從圖2 中可以看出，榆林市節(jié)點處于關(guān)鍵的交通樞紐位置，并且可以輻射到大部分煤礦，因此劃分到一級煤炭物流節(jié)點，其主要功能是大型綜合物流園區(qū)，可為采用多項運輸方式的混合運輸提供倉儲、中轉(zhuǎn)等服務(wù)；二級節(jié)點需要覆蓋剩余煤礦區(qū)域，因此渭南市、咸陽市、延安市、漢中市、安康市、寶雞市及西安市可劃分為二級煤炭物流網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，功能定位為大中型物流中心；三級物流節(jié)點的數(shù)量相對較多，對一級節(jié)點和二級節(jié)點進(jìn)行重要補充，從而覆蓋煤礦分布地區(qū)，其主要功能為中小型煤炭配送中心，主要有：神木縣、府谷縣、榆陽區(qū)、橫山縣、黃陵縣、子長縣、鎮(zhèn)巴縣、旬邑縣、彬縣、商州區(qū)、韓城、澄城和合陽縣。

圖2 陜西省公路煤炭物流網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化布局方案

陜西省公路煤炭物流節(jié)點的層級劃分可以全面地了解各備選節(jié)點的優(yōu)勢、劣勢和物流發(fā)展水平，從而合理地配置地區(qū)資源。不同層級的節(jié)點對整個物流網(wǎng)絡(luò)布局的重要程度是有差異的，可針對不同層級的節(jié)點建立相應(yīng)的信息共享和監(jiān)督平臺，更有目的性地完善節(jié)點的固定設(shè)施和功能。

4 結(jié) 論

本文分析了陜西省公路煤炭物流網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的布局問題，考慮節(jié)點的煤礦分布、煤炭產(chǎn)能、交通運輸、經(jīng)濟(jì)發(fā)展等重要因素，使用AHP—因次分析法，將定性因素定量化，從而將定量因素和定性因素的重要程度進(jìn)行綜合計算，得到各備選節(jié)點的重要性因子排序，并對備選節(jié)點進(jìn)行了層級劃分，分別得到一級、二級和三級公路煤炭物流網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，最終確定了陜西省公路煤炭物流網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)化布局方案，該方案可為政府進(jìn)行公路煤炭物流網(wǎng)絡(luò)整體規(guī)劃提供建議。

根據(jù)物流網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化布局，可以降低煤炭物流網(wǎng)絡(luò)的運輸成本，將公路運輸壓力進(jìn)行了合理地分配，使得各備選節(jié)點可以緩解榆林、延安等煤礦密集區(qū)的公路運輸壓力，解決煤炭運輸主要交通樞紐的擁堵問題，并且解決了各個備選節(jié)點的功能定位不清晰以及數(shù)量多且服務(wù)重疊等問題。陜西省公路煤炭物流網(wǎng)絡(luò)布局的實例分析表明，該方法具有較強的可操作性以及廣泛的適用性，可為管理者提供可靠性參考。