基于系統(tǒng)建模仿真分析的安吉整車物流多式聯(lián)運(yùn)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計(jì)

[摘要]本文主要對(duì)上汽集團(tuán)上海區(qū)域整車廠所生產(chǎn)出的車輛進(jìn)行全國(guó)范圍內(nèi)的整車物流網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計(jì)。首先，應(yīng)用K-means算法對(duì)整車運(yùn)輸區(qū)域進(jìn)行劃分，結(jié)合現(xiàn)有陸運(yùn)、水運(yùn)的中心庫(kù)，最終形成安吉整車運(yùn)輸?shù)膶蛹?jí)軸輻式多式聯(lián)運(yùn)網(wǎng)絡(luò)；其次，本文構(gòu)建了層級(jí)軸輻式多式聯(lián)運(yùn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分析的運(yùn)輸雙控成本、時(shí)間成本、碳排放量的數(shù)學(xué)模型；最后，通過對(duì)某一個(gè)月經(jīng)營(yíng)數(shù)據(jù)的仿真分析，最終確定所構(gòu)建層級(jí)軸輻式多式聯(lián)運(yùn)網(wǎng)絡(luò)的可行性。

[關(guān)鍵詞]多式聯(lián)運(yùn)；系統(tǒng)建模；網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化

[中圖分類號(hào)]F252[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A[文章編號(hào)]1005-6432（2013）46-0149-04

1引言

隨著整車企業(yè)的快速發(fā)展，2010年我國(guó)汽車物流市場(chǎng)規(guī)模約945億元人民幣，至2015年預(yù)計(jì)汽車物流整體市場(chǎng)將達(dá)到約1495億元人民幣，其中物流外包比例45%～60%，估計(jì)2015年物流外包市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到901億元^[1]。

但是目前整車配送模式較為單一，大部分整車企業(yè)直發(fā)比例超過70%，運(yùn)輸方式仍以公路為主，導(dǎo)致物流成本和物流效率的優(yōu)化受限；但隨著未來五年產(chǎn)銷規(guī)模快速上升以及基地產(chǎn)能轉(zhuǎn)移、多區(qū)域布局的實(shí)現(xiàn)，公路直發(fā)模式將很難繼續(xù)支持發(fā)展要求。

安吉作為國(guó)內(nèi)整車物流領(lǐng)導(dǎo)企業(yè)，擁有自有公路運(yùn)力3000多輛，加盟公路運(yùn)力12000多輛，自有鐵路車皮348節(jié)，自有滾裝輪13艘（海輪10艘、江輪3艘），在全國(guó)建立“十大運(yùn)作基地”，管控總面積440萬平方米倉(cāng)儲(chǔ)資源^[2]。

目前，在燃油成本不斷上升，道路管制政策的出臺(tái)，以及國(guó)家要求“以低碳為特征的交通體系”的大背景下，安吉必須從業(yè)務(wù)發(fā)展思路出發(fā)，充分利用現(xiàn)有資源，優(yōu)化重組現(xiàn)有整車運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)以提高企業(yè)在行業(yè)內(nèi)的競(jìng)爭(zhēng)力。

本文結(jié)合安吉現(xiàn)有的區(qū)域樞紐點(diǎn)對(duì)上海區(qū)域整車運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行陸運(yùn)和水運(yùn)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，另外，創(chuàng)新之處在于建立運(yùn)輸雙控成本、時(shí)間成本、碳排放量的層級(jí)軸輻式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型并通過導(dǎo)入經(jīng)營(yíng)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)科學(xué)的分析了所建網(wǎng)絡(luò)的可行性。

2層級(jí)軸輻式多式聯(lián)運(yùn)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建

層級(jí)軸輻式網(wǎng)絡(luò)是指運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)中大部分節(jié)點(diǎn)通過和網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)或少量的幾個(gè)樞紐節(jié)點(diǎn)相互作用，實(shí)現(xiàn)貨物、人員及服務(wù)傳遞的一種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。建立軸輻式網(wǎng)絡(luò)可實(shí)現(xiàn)區(qū)域運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)的外部性與規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益，整合運(yùn)輸資源，優(yōu)化多式運(yùn)輸，降低成本。就安吉而言，可充分發(fā)揮安吉自身優(yōu)勢(shì)，整合各種資源，提升公司綜合競(jìng)爭(zhēng)力，實(shí)現(xiàn)公司升級(jí)換代。

21安吉整車物流陸運(yùn)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建

K-means 算法是一種聚類算法，其優(yōu)點(diǎn)是計(jì)算簡(jiǎn)潔、快速，且擅長(zhǎng)處理簇與簇中需要分組的數(shù)據(jù)。該方法解決上海作為貨物發(fā)送點(diǎn)的全國(guó)30省（以省會(huì)城市代表）的整車運(yùn)輸跨區(qū)域劃分問題，在可控成本下最大限度滿足客戶要求，實(shí)現(xiàn)上汽整車全國(guó)配送網(wǎng)絡(luò)的科學(xué)劃分，以提高車輛總體裝載率，降低物流運(yùn)輸成本、保證貨物準(zhǔn)時(shí)到達(dá)、實(shí)現(xiàn)綠色物流。

通過Matlab70對(duì)K-means 算法進(jìn)行編程，運(yùn)行結(jié)果如下：

因拉薩和烏魯木齊地理位置相對(duì)應(yīng)的貨物需求少，為保證K-means方法計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確性，未將該兩點(diǎn)代入相關(guān)的程序計(jì)算，可將其業(yè)務(wù)外包給當(dāng)?shù)匚锪鞒羞\(yùn)商。另外，各區(qū)域內(nèi)中心庫(kù)基本已經(jīng)形成，故本文則直接給出安吉目前區(qū)域中心庫(kù)所在位置。

最終劃分結(jié)果如表1所示。

22安吉整車物流水運(yùn)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建

全國(guó)范圍內(nèi)可使用的港口資源甚是豐富，安吉全國(guó)整車運(yùn)輸輻射網(wǎng)絡(luò)可從現(xiàn)有的眾多港口資源中選取幾大樞紐中心作為區(qū)域中轉(zhuǎn)站。根據(jù)各個(gè)大區(qū)地理位置點(diǎn)及其附近的港口資源，能確定出水運(yùn)樞紐地：上海、大連、天津、廣州、武漢、重慶。

通過調(diào)研及模型計(jì)算，確定水運(yùn)輻射范圍β=3<500千米；所選的區(qū)域樞紐中心基本呈現(xiàn)“T”型空間布局。

水運(yùn)網(wǎng)絡(luò)樞紐點(diǎn)及輻射的需求點(diǎn)如表2所示。

23層級(jí)軸輻式多式聯(lián)運(yùn)網(wǎng)絡(luò)的形成

3構(gòu)建多式聯(lián)運(yùn)網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)的數(shù)學(xué)模型

層級(jí)軸輻式多式聯(lián)運(yùn)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建完成后，需要對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。運(yùn)輸路線的經(jīng)濟(jì)成本、時(shí)間成本都是網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)的重點(diǎn)指標(biāo)，目前由于國(guó)家在大力倡導(dǎo)“低碳減排”政策，故安吉作為汽車物流的領(lǐng)導(dǎo)企業(yè)，碳排放量必須納入網(wǎng)絡(luò)考核指標(biāo)中。故本文從運(yùn)輸雙控成本、時(shí)間成本、碳排量三個(gè)方面進(jìn)行系統(tǒng)建模，充分挖掘網(wǎng)絡(luò)中可降低成本的路線、合理優(yōu)化現(xiàn)有資源、提高運(yùn)作效率。

模型構(gòu)建之前，需要做以下假設(shè)：

（1）上海到公、水路樞紐點(diǎn)的距離已知；

（2）公、水路樞紐點(diǎn)到每一個(gè)客戶需求點(diǎn)的距離已知；

（3）上海到樞紐點(diǎn)的需求量已知；

（4）樞紐點(diǎn)到客戶需求點(diǎn)的裝載數(shù)量已知；

（5）上海到公路和水運(yùn)樞紐點(diǎn)的費(fèi)率已知；

（6）水運(yùn)的貨船運(yùn)輸量已知。

模型決策變量和參數(shù)定義：

低碳物流將成為未來行業(yè)內(nèi)的熱點(diǎn)，目前粗放和低效率的物流運(yùn)作模式，造成了能耗的增加和能源的浪費(fèi)。本節(jié)通過對(duì)網(wǎng)絡(luò)碳排放量數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建，以監(jiān)控企業(yè)節(jié)能減排的效果。

4 仿真分析

41數(shù)據(jù)導(dǎo)入

本節(jié)對(duì)所建模型進(jìn)行數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)來源于文獻(xiàn)2）仿真與分析。因回程裝載率和陸運(yùn)運(yùn)輸比例不確定，且二者受到當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)條件、有無整車生產(chǎn)線、有無當(dāng)?shù)睾献骰锇榈认盗幸蛩氐挠绊憽Ｍㄟ^專家的評(píng)估對(duì)試點(diǎn)城市的回程裝載率和陸運(yùn)運(yùn)輸比例進(jìn)行分析預(yù)測(cè)。根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果再導(dǎo)入C#程序中計(jì)算。

42層級(jí)軸輻式網(wǎng)絡(luò)分析與評(píng)價(jià)

圖3多式聯(lián)運(yùn)與陸運(yùn)模式下各指標(biāo)對(duì)比圖

圖3給出層級(jí)多式聯(lián)運(yùn)模式下和單純陸運(yùn)模式下的運(yùn)輸雙控成本、時(shí)間成本、碳排放量的C#軟件計(jì)算出的具體數(shù)值。

（1）運(yùn)輸雙控成本。圖3顯示運(yùn)輸雙控成本由陸運(yùn)的1842868元降低至多式聯(lián)運(yùn)的1171935元（Z1

（2）時(shí)間成本。圖3顯示時(shí)間成本由陸運(yùn)的185223小時(shí)提升至多式聯(lián)運(yùn)的201131小時(shí)（T1>T2），上升幅度85%，時(shí)間成本的上升主要?dú)w結(jié)為多式聯(lián)運(yùn)模式，但其上升幅度不大，故層級(jí)軸輻式多式聯(lián)運(yùn)網(wǎng)絡(luò)具有較強(qiáng)優(yōu)越性。

（3）碳排放量。圖3顯示碳排放量由陸運(yùn)的327913千克/輛·千米降低至多式聯(lián)運(yùn)的277892千克/輛·千米（C1

上文以上汽集團(tuán)上海區(qū)域銷售車輛的全國(guó)運(yùn)輸為例從運(yùn)輸雙控成本、時(shí)間成本、碳排放量三個(gè)方面，驗(yàn)證了所構(gòu)建的層級(jí)軸輻式多式聯(lián)運(yùn)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)越性。

5結(jié)論

本文針對(duì)上海區(qū)域內(nèi)上汽集團(tuán)車輛進(jìn)行了全國(guó)運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)，通過對(duì)安吉現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源的整合以及劃分，最終形成層級(jí)軸輻式多式聯(lián)運(yùn)網(wǎng)絡(luò)；為了分析評(píng)價(jià)所構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)的可行性，分別從運(yùn)輸雙控成本、時(shí)間成本、碳排放量三方面進(jìn)行數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建；最后則借助C#語言編程，通過對(duì)月度經(jīng)營(yíng)數(shù)據(jù)分析驗(yàn)證了層級(jí)軸輻式網(wǎng)絡(luò)相對(duì)于單純陸運(yùn)的優(yōu)越性。

由于本文在構(gòu)建整車運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)時(shí)，只考慮了上海區(qū)域的整車配送，并未做到從整車物流全局觀念出發(fā)，做到區(qū)域與區(qū)域之間的網(wǎng)絡(luò)協(xié)同。將來的研究可以著重探討安吉整車物流全國(guó)范圍內(nèi)不同區(qū)域之間的協(xié)同與優(yōu)化。

參考文獻(xiàn)：

[1]德勤中國(guó)整車物流白皮書[EB/OL].http：//autohexuncom/2013-01-16/150206427html.

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[4]張世翔，霍佳震基于軸輻式網(wǎng)絡(luò)模型的長(zhǎng)三角地區(qū)城市群物流配送體系規(guī)劃研究[J].管理學(xué)報(bào)，2005（2）：194-199.

[作者簡(jiǎn)介]吳傳良（1989—），男，安徽六安人，安徽工業(yè)大學(xué)管理科學(xué)與工程學(xué)院物流工程專業(yè)研究生，研究方向：物流工程與管理。