林 建,沈雨晴

西南石油大學 經濟管理學院,四川 成都 610500

四川省液化石油氣（Liquefied petroleum gas LPG）水運物流的規(guī)模較大，在汽車、城市燃氣、有色金屬冶煉和金屬切割通等行業(yè)中對LPG都有著較大的消費及物流需求。由于LPG物流水運中的區(qū)域制約，LPG的配送路徑優(yōu)化調配難以進行；LPG特種船調配運力和使用效率低下；儲氣庫和加氣站的不合理分布；特種船不合理的輸送擴張導致輸送超額等很多狀況。盡最大可能充分地使用LPG運輸?shù)幕A設施，改善水運運力使用效率，建立和完善液化石油氣水上運輸網絡體系，帶來更多貿易利潤，所以對LPG水上輸送的線路進行規(guī)劃調整是十分有必要的。

路徑規(guī)劃分析最初由Ramser和Dantzig[1]首次提出，運用系統(tǒng)模型給出了計算方法，此后，路徑優(yōu)化方面的研究開始迅速興起，而且很快便運用于研究物流配送問題。我國許多國內學者也對物流配送相關問題進行了深入地剖析[2]。曾雁冰于2011年發(fā)表文章以激增的醫(yī)療費用建模，使用Vensim軟件進行仿真模擬分析效果和控制策略[3]。張峰在《成品油物流配送運輸優(yōu)化分配問題研究》一文中同時考慮了關于我國成品油的價格成本與路線規(guī)劃，以多目標控制建模，分析得出輸送路線優(yōu)化的調整建議[4]。劉楊等在《基于系統(tǒng)動力模型對產業(yè)結構演變的仿真及其應用研究——以宜賓市產業(yè)為例》一文中構建了系統(tǒng)動力學模型，以宜賓市不同的產業(yè)發(fā)展種類為研究對象，對宜賓地區(qū)經濟今后的產業(yè)成長的路徑進行了預測[5]。汪建等在2013年撰文采用Vensim軟件建立系統(tǒng)仿真模型，通過模型來研究地震應急避難人群的變化規(guī)律和規(guī)模[6]。

本文收集了歷年來川內液化石油氣水上輸送的詳細數(shù)據，運用STELLA軟件實現(xiàn)系統(tǒng)模擬，建立川內液化石油氣需求量及輸送需求量模型，借此合理規(guī)劃川內的LPG運力調配及物流路徑優(yōu)化。

1 模型的建立

1.1 模型建立的基本思路

川內水上輸送LPG的運力存在供過于求的現(xiàn)狀，閑置動力嚴重過剩，隨著利益的驅使和規(guī)劃的不合理，未來四川省內LPG水運運力上漲可能較大，并且由于LPG運輸船屬于特種船舶，閑置時無法運輸其他貨物，過剩的閑置運力會引起基建、人力及物力的嚴重浪費。在LPG運力過剩和配置不合理的情況下進行水運物流路徑的優(yōu)化、開辟物流新路徑和提高物流管理能力，都將為船運貿易增加利潤，隨之大幅提升LPG水運利用效率，進入良性循環(huán)。因此需要對四川省今后LPG物流水運的需求量通過建立模型實現(xiàn)合理的預測，然后才可以根據模型中時間動態(tài)的規(guī)模對LPG水運運力進行適時布局分配，提高LPG船舶利用效率。

1.2 系統(tǒng)動力學建模

結合川內液化石油氣的需求量及其增速、水上輸送運力供給、新運力增速、舊運力淘汰速度、船舶企業(yè)的競爭淘汰、運輸市場飽和度等，建立了如圖1所示的系統(tǒng)動力模型

圖1 LPG需求預測及物流量預測的系統(tǒng)動力學模型Fig.1 System dynamics model for prediction of LPG demand and logistics quantity

所設參數(shù)如下，數(shù)據來源于四川省交通運輸廳航務管理局及國家統(tǒng)計局。

(1)LPG Demand，LPG需求量，以四川省2016年3.2萬t為原點，單位：萬t。

(2)Demand Increase，LPG需求增長量。

(3)Water transport scale，水運規(guī)模，以2016年756萬t為原點，單位：萬t。

(4)Water transport growth，水運增長量。

(5)Increase rate，水運增長率。

(6)Reduce，水運減少量。

(7)Reduce Rate，舊運力淘汰率，設為0.02。

(8)Competition，企業(yè)競爭，等于市場運力可供量除以市場飽和需求運力。

(9)LPG Water Quantity，LPG水運量。

(10)Saturated Capacity，飽和運力，設為50。

(11)Initial Price，基價，設為50元。

(12)Transport Price，運價。

(13)Water Transport Proportion，水運比例。

2 模擬結果

2.1 LPG需求量、水運規(guī)模、運價的仿真

圖2 LPG需求量、水運規(guī)模、運價模擬結果圖Fig.2 Simulation results of LPG demand,water transport scale and transport price

由圖2可知，未來四川省LPG的變化趨勢將經歷一段時期的平穩(wěn)后逐漸上升，并在后期逐漸又趨于平穩(wěn)。水運運力供應量呈現(xiàn)波動性平穩(wěn)上升的形態(tài)，初始的未投入使用的輸送運力的情況較為突出，因而部分水上輸送退出，導致前期的輸送供應有一個較小幅度的下跌。隨后水運運力再次出現(xiàn)較快上升的形態(tài)，并進入下一階段的先下滑后增長的區(qū)間。

單位運費總體維持平穩(wěn)，在很小的區(qū)間內與水運運力供應量有成正相關的小幅度波動。意味著運價相對于水運運力變化的彈性系數(shù)十分小。

2.2 LPG需求增長量、水運增長量的仿真

圖3 LPG需求增長量、水運增長量模擬結果Fig.3 Simulation results of LPG demand growth and water transportation growth

由圖3可知，川內液化石油氣需求增長量先是維持平穩(wěn)，之后出現(xiàn)兩次峰值，在后期LPG需求增長量維持平穩(wěn)。波動原因是四川省經濟增長促進LPG需求量，連續(xù)上漲的市場飽和度引起了對LPG供應的限制；另外，由于LPG屬于原油衍生品，原油的加工、出口、進口等都會對LPG產量造成一定的限制。水上輸送運力的擴張是LPG的水上輸送量增大在短期內最直接的結果，而LPG水上輸送的擴張又來自于交易利潤和經濟發(fā)展的推動。這種水上輸送運力的擴張會在市場輸送量逐漸達到飽和，并且船舶企業(yè)間的淘汰競爭愈發(fā)激烈的情況下而開始出現(xiàn)較大幅度的縮減，隨后趨于穩(wěn)定，并在后期再次出現(xiàn)類似波動。

2.3 LPG水運量的仿真

圖4 LPG水運量模擬結果Fig.4 Simulation results of LPG cargo volume of waterway transportation

由圖4可知，未來的液化石油氣水運物流量會出現(xiàn)短期小幅度波動的局面，隨后水運物流量出現(xiàn)較大幅的負增長，并在較大區(qū)間內波動。后期水運物流量將會呈現(xiàn)正增長和較大幅度的波動。波動的物流量與LPG需求量的波動的關聯(lián)性很高。對四川省內液化石油氣水路輸送量進行模型預測后，還應考慮在未來省內各大港口液化石油氣水路輸送量將如何變動，結合地區(qū)水運現(xiàn)狀對水路輸送進行針對性地規(guī)劃和布局，水路輸送運力不足的區(qū)域需要加大水運基礎建設和人力物力的投資，將其他港口超額過剩的閑置運力適宜地調度安排過來；水運運力過剩的地區(qū)可以將閑置運力調配到周邊缺乏運力的地區(qū)或適時的退出市場。

同理，對建立模型來合理估計某地區(qū)將來的液化石油氣水路輸送需求量，通過分析來優(yōu)化液化石油氣氣庫-加氣站的適宜分布、水路輸送的調配、物流路徑的挑選。例如，四川省LPG水運基本參數(shù)信息如表1所示：

表1 四川省LPG水運基本參數(shù)Table 1 Basic parameters of LPG water transport in Sichuan Province

設省內水運所需時間均為1 d，則省內液化石油氣運輸船舶平均每月頻次為（由加權平均得）：

每年單位運力周轉量為：365/（0.67+0.19+0.14）=365

隨著社會發(fā)展進步，預測出宜賓港-瀘州港的液化石油氣需求量將一方面會川東-川西南路線吸取部分需求量，增量約10%左右，川內其他水路運輸也從另一方面被宜賓港-瀘州港的需求量吸收。

由此可以列出變化后的川內液化石油氣水路輸送參數(shù)如表2所示：

表2 四川省LPG水運預測參數(shù)Table 2 Predicted parameters of LPG water transport in Sichuan Province

可以計算出，整體LPG月平均航次為：（0.74*30*6+0.15*30*4.5+0.11*30*4）/（(6+4.5+4)/3）=34.48

由上式可得，月平均航次從之前的33.73次提高到34.48次。因為特種船管理經營和硬件方面存在一定的特殊性，液化石油氣特種船平均每月航行有34.48船次。由于宜賓港-瀘州港路線的液化石油氣輸送的規(guī)模亟待擴張，水路輸送運力也亟待提高，所以對液化石油氣物流水運運力進行優(yōu)化調配顯得十分重要。

在四川省目前的水運運力水平上，設新增加的運力為：宜賓港-瀘州港為x，川東-川西南為y，則有：

優(yōu)化求解后得出：x=1.74，y=0，即新增加宜賓港-瀘州港每月船次1.74船次，這樣使增長的水運運力最小化。

3 總結

本文利用STELLA軟件以川內液化石油氣需求量和水路輸送需求量作為主要對象建立了系統(tǒng)動力學模型，對四川省LPG物流水運配送的發(fā)展形勢做出了系統(tǒng)分析和思考，本文通過仿真模型，結合四川省LPG物流水運的基礎設施建設、現(xiàn)有的運力分布，以及水路輸送線路的規(guī)劃的歷史資料，適宜地對川內液化石油氣的水路輸送線路進行調整優(yōu)化，可以為相關政府和機構提供較好的參考建議。較為合理地對四川省LPG物流水運配送提出了路徑的優(yōu)化，具有較好的借鑒意義。

結合四川省幾大物流港口的實際運力現(xiàn)狀及配送路線提出了LPG船舶運力的優(yōu)化調配方案，節(jié)約了運輸?shù)臅r間和距離成本，提高了川內LPG物流水運的有效配送效率和安全性。本文對于LPG物流水運配送路徑的優(yōu)化研究還將在未來的工作中不斷深入。

[1]Dantzing G,Ramser J.The Truck Dispatching Problem[J].Management science,1959,10(6):80-91

[2]寧 進,于 渤.關聯(lián)產業(yè)間技術溢出的系統(tǒng)動力模型研究[J].哈爾濱工程大學學報,2011,32(2):235-241

[3]曾雁冰.基于系統(tǒng)動力學方法的醫(yī)療費用過快增長問題建模與控制研究[D].復旦大學,2011

[4]張 峰.成品油物流配送運輸優(yōu)化分配問題研究[J].物流工程與管理,2011,33(9):71-72

[5]劉 楊,呂家兵,陸 輝.基于系統(tǒng)動力模型對產業(yè)結構演變的仿真及其應用研究——以宜賓市產業(yè)為例[J].內江師范學院學報,2013,28(2):56-60

[6]汪 建,趙來軍,顧彩云.地震應急避難需求的系統(tǒng)動力學研究[J].中國安全科學學報,2013,23(1):121