集裝箱多式聯(lián)運(yùn)成本控制優(yōu)化模型的設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究

●胡 斌 馮琳玲 黃茂生

一、引言

運(yùn)輸業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中至關(guān)重要、地位顯著，其發(fā)展情況對(duì)人民生活質(zhì)量有很大影響。各種運(yùn)輸方式各有經(jīng)濟(jì)利弊，如何使其配合以達(dá)到效益最優(yōu)成為必須要研究的重要課題。本文探討的多式聯(lián)運(yùn)可以發(fā)揮各類運(yùn)輸方式的優(yōu)越性，可以有效降低交通運(yùn)輸?shù)某杀荆嵘浳锏倪\(yùn)輸質(zhì)量，提高運(yùn)輸管理的水平。

（一）集裝箱多式聯(lián)運(yùn)概述

該種運(yùn)輸方式以集裝箱為基本模塊，將各種運(yùn)輸方式進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，共同完成貨物運(yùn)輸?shù)慕?jīng)濟(jì)活動(dòng)。通過對(duì)集裝箱運(yùn)輸各個(gè)環(huán)節(jié)中的諸多要素進(jìn)行科學(xué)調(diào)配，將運(yùn)輸、裝卸、中轉(zhuǎn)和倉儲(chǔ)等各個(gè)環(huán)節(jié)有機(jī)聯(lián)系，最大程度提高運(yùn)輸效率并控制運(yùn)輸成本。其重要性體現(xiàn)在如下幾方面：第一，該種運(yùn)輸方式在現(xiàn)代物流體系中居于重要位置。在經(jīng)濟(jì)全球化的大背景下，該種運(yùn)輸方式具備運(yùn)輸快、成本低、過程安全便捷的特點(diǎn)，可以為各類客戶提供高效的運(yùn)輸服務(wù)。第二，該種運(yùn)輸方式是現(xiàn)代化物流體系發(fā)展的基本保障。在現(xiàn)代物流體系中，其是運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的主體和紐帶，可以實(shí)現(xiàn)便捷的運(yùn)輸效果。第三，該種運(yùn)輸方式有助于提升現(xiàn)代物流運(yùn)輸體系的運(yùn)作水平。目前我國的運(yùn)輸體系已經(jīng)形成了立體化網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)商業(yè)主體都能夠以較低成本實(shí)現(xiàn)物流管理的目標(biāo)。因此，該種運(yùn)輸方式可以優(yōu)化物流運(yùn)輸?shù)墓芾硭健?/p>

（二）影響集裝箱多式聯(lián)運(yùn)成本控制優(yōu)化的要素

影響要素主要包含以下內(nèi)容：運(yùn)輸時(shí)間、運(yùn)輸距離、運(yùn)輸節(jié)點(diǎn)、運(yùn)輸方式、運(yùn)輸服務(wù)要求與水平。運(yùn)輸時(shí)間將受到運(yùn)輸距離和運(yùn)輸方式的影響。通常情況下，該類運(yùn)輸方式所需時(shí)間較長，因此可以提升時(shí)間效益。貨物的在途運(yùn)輸時(shí)間將直接影響到流動(dòng)資金占用損失和集裝箱的占用費(fèi)。除此之外，還有可能面臨運(yùn)輸超期帶來的違約成本。運(yùn)輸距離將對(duì)多式聯(lián)運(yùn)成本產(chǎn)生直接影響，在運(yùn)輸成本的變動(dòng)成本中包含了燃料費(fèi)、維修費(fèi)等。當(dāng)運(yùn)輸距離增加時(shí)，該部分變動(dòng)成本也將成比例增加。因此，優(yōu)化多式聯(lián)運(yùn)運(yùn)輸成本的過程中，也要對(duì)運(yùn)輸距離進(jìn)行合理控制，以達(dá)到控制可變成本的目標(biāo)。運(yùn)輸節(jié)點(diǎn)也可稱為物流節(jié)點(diǎn)。該種運(yùn)輸方式對(duì)于運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)中的運(yùn)輸節(jié)點(diǎn)的要求較高，在各節(jié)點(diǎn)必須建立起高效的管理形式，才能保證其順利進(jìn)行。中轉(zhuǎn)過程產(chǎn)生的成本主要集中在的運(yùn)輸節(jié)點(diǎn)，因此要對(duì)其進(jìn)行科學(xué)合理的選擇，實(shí)現(xiàn)成本控制。運(yùn)輸方式方面，鐵路運(yùn)輸主要承擔(dān)遠(yuǎn)距離、大重量的貨物運(yùn)輸，在我國物流運(yùn)輸中占據(jù)重要地位。其優(yōu)勢(shì)在于長途運(yùn)輸速度較快，運(yùn)輸單位成本相對(duì)較低，但其同時(shí)具有靈活性較差、前期建設(shè)投入大、周期長的劣勢(shì)。公路運(yùn)輸最顯著的優(yōu)勢(shì)在于靈活性較強(qiáng)，但是存在勞動(dòng)生產(chǎn)率較低、能耗較高、載重量較小的問題。水路運(yùn)輸可承擔(dān)大數(shù)量、長距離的貨物運(yùn)輸，但是存在運(yùn)輸速度慢、可達(dá)性差的問題。航空運(yùn)輸具備運(yùn)輸速度快、運(yùn)輸目的地靈活性較強(qiáng)優(yōu)勢(shì)的同時(shí)也將受到運(yùn)輸成本高、受環(huán)境影響大等因素的限制。在服務(wù)要求與水平方面，其內(nèi)涵主要包括安全性以及可靠性。當(dāng)服務(wù)水平越高，則成本越大。但是，兩者之間呈現(xiàn)非線性關(guān)系，即當(dāng)該水平到達(dá)閾值后，增加成本也無法實(shí)現(xiàn)服務(wù)水平的進(jìn)一步提高。

（三）集裝箱多式聯(lián)運(yùn)成本控制的優(yōu)化方法

在優(yōu)化方面，主要有聚類分析法、目標(biāo)成本法、預(yù)期利潤法等運(yùn)輸成本控制方法。其中，聚類分析法主要是對(duì)集裝箱貨運(yùn)站所在區(qū)域進(jìn)行模糊聚類分析，從而判別在哪些區(qū)域里建設(shè)貨運(yùn)站所面臨的條件基本相符，實(shí)現(xiàn)為貨運(yùn)站建設(shè)選址提供數(shù)據(jù)支持的目標(biāo)。預(yù)期利潤法則是僅從成本利潤的角度進(jìn)行分析，該方法通常只能應(yīng)用在市場(chǎng)需求較大的階段以及企業(yè)意圖快速運(yùn)出貨物的情況，普適性較差。目標(biāo)成本法可以將影響集裝箱多式聯(lián)運(yùn)的要素進(jìn)行綜合考量，且其計(jì)算模型較為簡(jiǎn)單，求解過程較為便捷，具備一定的優(yōu)勢(shì)。除此之外，在這三種方法中只有目標(biāo)成本法可以在一定條件的約束下，實(shí)現(xiàn)將目標(biāo)達(dá)到最優(yōu)的效果，同時(shí)可以對(duì)運(yùn)輸組合方式的具體從成本進(jìn)行計(jì)算。因此，在下文中，將以目標(biāo)成本法為基礎(chǔ)建立相關(guān)優(yōu)化模型。

二、優(yōu)化模型的構(gòu)建

（一）問題概述

假設(shè)：托運(yùn)人將要把貨物從N1地運(yùn)輸至Nn地，在該過程中需要經(jīng)過運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的多式聯(lián)運(yùn)。運(yùn)輸流程圖如下所示。

在上圖中的各項(xiàng)參數(shù)含義及特征如下：N2，i，……，Nn-1，i：運(yùn)輸網(wǎng)中第2階段到第n-1階段中的第i個(gè)節(jié)點(diǎn)；相同階段、非相鄰階段的節(jié)點(diǎn)間無運(yùn)輸通道；兩相鄰階段中有運(yùn)輸?shù)缆窌r(shí)，可選擇多種運(yùn)輸方式；節(jié)點(diǎn)之間的運(yùn)輸方式在運(yùn)輸費(fèi)用和時(shí)間方面存在差異；運(yùn)輸方式變更時(shí)，將產(chǎn)生中轉(zhuǎn)實(shí)踐和費(fèi)用。在對(duì)以上五條基礎(chǔ)信息進(jìn)行了解后，將選擇成本最低的運(yùn)輸組合方式。

（二）建模總體思想

在模型建立的過程中，需要遵循以下七條基本思想：物流中轉(zhuǎn)場(chǎng)所均具備較為優(yōu)秀的接駁條件；運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)可以進(jìn)行階段化分割，同時(shí)，相同階段、非相鄰階段的節(jié)點(diǎn)間無運(yùn)輸通道；一對(duì)城市節(jié)點(diǎn)中，如具備運(yùn)輸通道，則兩城市的貨物運(yùn)輸只能選取一種運(yùn)輸方式；在模型的建立和求解中，假定不會(huì)出現(xiàn)受到諸如惡劣天氣等突發(fā)事件的影響；假定運(yùn)輸成本和距離之間呈線性函數(shù)關(guān)系；假定運(yùn)輸供給大于運(yùn)輸需求；模型最終意圖實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸、中轉(zhuǎn)成本的最小化。

除此之外，針對(duì)傳統(tǒng)集裝箱多式聯(lián)運(yùn)，有以下兩點(diǎn)需要進(jìn)行關(guān)注：第一，目標(biāo)成本中僅對(duì)運(yùn)輸和中轉(zhuǎn)成本進(jìn)行了考量，忽略了運(yùn)輸時(shí)間要素的影響。第二，如果僅對(duì)運(yùn)輸時(shí)間或運(yùn)輸整體成本進(jìn)行單一考量，即僅保證運(yùn)輸時(shí)間最短或運(yùn)輸總成本最低中的一者，則無法達(dá)到最優(yōu)情況。綜上，筆者對(duì)該問題的描述進(jìn)行了優(yōu)化和改進(jìn)，假設(shè)如下：運(yùn)輸方式之間的接駁便捷、順利；貨物在城市節(jié)點(diǎn)接駁僅使用公路運(yùn)輸，相關(guān)費(fèi)用視作中轉(zhuǎn)成本；一對(duì)城市節(jié)點(diǎn)中，如具備運(yùn)輸通道，則兩城市的貨物運(yùn)輸只能選取一種運(yùn)輸方式；相同階段、非相鄰階段的節(jié)點(diǎn)間無運(yùn)輸通道；假定運(yùn)輸成本和距離之間呈線性函數(shù)關(guān)系；不考慮突發(fā)事件；運(yùn)輸供給總是大于需求；力求運(yùn)輸、中轉(zhuǎn)、時(shí)間價(jià)值成本最小化；以最滿意時(shí)間路徑原則確定路線和方式。

（三）參數(shù)與集合說明

在模型中，相關(guān)參數(shù)與集合的說明如下：

集合說明：

參數(shù)說明：

貨物年機(jī)會(huì)成本率

（四）傳統(tǒng)集裝箱多式聯(lián)運(yùn)模型的構(gòu)建

全流程運(yùn)輸成本為：

中轉(zhuǎn)費(fèi)成本為：

將成本最小化為目標(biāo)，建立模型：

（五）模型建立

假定貨運(yùn)運(yùn)輸流程的時(shí)間為t，則流動(dòng)資金占用損失及集裝箱占用費(fèi)為：

因此，該批貨物運(yùn)輸途中的流動(dòng)資金占用損失及集裝箱占用費(fèi)為：

綜上所述，以時(shí)間價(jià)值、運(yùn)輸、中轉(zhuǎn)成本最優(yōu)為目的，建立模型如下：

其中，[T1，T2]為理想運(yùn)輸時(shí)間的左右節(jié)點(diǎn)，[t1，t2]為軟時(shí)間窗的左右時(shí)間節(jié)點(diǎn)。

三、結(jié)論

本文建立了運(yùn)輸成本優(yōu)化控制模型，利用該模型可以對(duì)成本進(jìn)行優(yōu)化和控制。集裝箱多式聯(lián)運(yùn)有助于提升運(yùn)輸效率，降低運(yùn)輸成本，在對(duì)運(yùn)輸成本進(jìn)行有效控制的情況下，可以更好地服務(wù)于社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)。