基于物流均衡理論的區域物流體系運行模型分析

吳國秋　劉瑩

摘 要：區域物流體系是增強區域經濟競爭力的重要因素，其運行均衡能夠促進區域產業布局優化。根據物流均衡理論，均衡不但是區域物流體系運行的基礎，更是要實現的目標。首先，利用物流均衡理論，分析區域物流體系運行均衡的理論內涵，提出構成要素。其次，構建運行均衡模型，包括邏輯模型和數學模型，利用邏輯模型對區域物流體系運行與物流均衡之間的關系進行描述，利用數學模型對區域物流體系的運行情況進行評價和優化。最后，利用算例進行數值求解和結果分析。建立區域物流體系運行均衡模型，能夠提高區域物流體系運行效率，解決區域經濟發展中的失衡問題，為實現區域物流體系均衡發展提供支持和應用參考。

關鍵詞：區域物流體系；均衡模型；工作流

中圖分類號：F252.5? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ?文章編號：1674-5450（2023）02-0055-08

一、引言

當前，我國在應對外部挑戰的同時，應立足于構建以國內大循環為主、國內國際雙循環相互促進的新發展格局[1]。在這種形勢下，區域經濟發展迫切需要轉型升級，尋求更高更廣的價值增值空間[2]。但是目前，區域經濟發展中存在著一定的區域失衡問題，這也是制約我國區域經濟轉型升級的主要影響因素[3]。而在這其中，區域物流體系是連接全產業鏈兩端的顧客（C）端與制造（M）端的重要載體，是區域經濟發展的重要支撐，其運行應滿足兩端的共同需求，以使得區域經濟效用最大化。區域物流體系均衡運行能夠優化區域產業布局，促進區域經濟轉型升級，增強競爭力[4-7]。因此，區域物流體系運行狀況是一個重要的研究課題，近年來學者們主要從其構成要素與均衡發展之間的關系來分析[8-9]。

有關區域物流體系運行的研究主要有以下幾個方面。第一，圍繞國內外物流體系運行所包括的內容、運行機制及其模型進行研究[10-11]。相關學者研究了物流體系的構成要素，分析了區域物流體系的運行模式、方法等，構建了概念模型、定量與定性相結合的模型等。第二，主要研究區域物流體系運行流程和階段過程等內容[12]4。相關學者研究了區域物流體系運行流程所包括的若干環節和活動，分析了區域物流體系運行包括的幾類階段過程及其劃分方式[13-14]。第三，研究如何從技術角度著手建立有效的區域物流體系，如云計算、大數據等[15-17]。相關學者利用數學、信息技術、邏輯學等方法來優化區域物流體系。由此，我們可以看出，當前的研究主要集中在內容、模式和方法等傳統內容的分析，對物流體系運行效用方面的研究比較少，尤其是對其運行均衡問題的研究相對更少，如何利用物流均衡理論來研究物流體系的運行情況還是一個比較新的研究視角。物流均衡理論是均衡理論在物流領域中的應用，徐劍、吳國秋團隊提出了物流均衡理論，并對其應用進行了研究[18-20]。

綜上，有關區域物流體系運行均衡問題的研究具有較強的理論意義和現實意義。本文將首先利用物流均衡理論，分析區域物流體系運行均衡的理論內涵，提出構成要素。其次構建區域物流體系運行均衡模型。在模型構建過程中，先構建邏輯模型，對區域物流體系運行與物流均衡理論的關系進行描述；再構建數學模型，包括運行均衡評價模型和運行均衡優化模型。最后，利用算例進行數值求解和結果分析，使得區域物流體系運行不斷循環改進，達到效用的最大化，為研究區域物流體系提供理論基礎，更為在實踐上解決區域物流體系運行均衡問題提供支持和應用參考。

二、物流均衡理論與區域物流體系

（一）物流均衡理論

物流均衡是均衡理論在物流產業的應用，是指在一定的技術和約束條件下，物流體系在產業內供給和需求的物流資源在數量上達到平衡，在結構上與各產業資源相匹配，在時間上各環節之間準時正確銜接，空間上體系內各個節點布局合理[18-20]。因此，根據物流均衡理論，物流均衡的四個要素主要包括：數量均衡、結構均衡、時間均衡和空間均衡。

1.數量均衡。物流數量均衡是指物流供給與物流需求在數量上的均衡，要滿足物流體系供給量能滿足物流需求量，并且能夠達到均衡狀態。這種數量均衡的狀態需要保持物流體系供給和需求始終在流量上是一致的。

2.結構均衡。物流結構均衡是指物流需求比例與能夠提供該類型物流服務的供給比例達到均衡。這種比例均衡是指物流體系要在資源的匹配上達到合理。

3.時間均衡。物流時間均衡是指物流到達時間能夠滿足顧客的需求時間，在顧客要求的時間期限內到達，即物流準時性。時間均衡要求物流體系具備良好的時間控制能力，在每個節點上的時間消耗盡量精準，以滿足顧客日益提高的快速需求。

4.空間均衡。物流空間均衡是指物流體系內的各個節點在物流體系內的布局在空間關系上屬于合理狀態。這種空間布局的合理要求物流體系的節點能夠使得線路、成本、時間等要素實現最優狀態。

（二）區域物流體系

1.內涵

根據體系工程理論，體系是若干有聯系的事物或系統按照一定秩序構成的有特定功能的整體，各組成部分之間相互依賴和相互作用[21-22]。

根據體系的概念，區域物流體系可以看成是由區域物流體系內的各個要素所組成，是連接區域C端與M端的主要載體[19-20]。因此，區域物流體系的內涵可以總結如下：它是以實現區域內C端與M端短鏈式互聯為目標，以提升顧客價值為核心，減少物流中間冗余環節，優化物流體系的運行流程，建立快速、均衡、不斷優化的體系結構[23]。因此，區域物流體系運行要實現循環優化改進，使其能夠達到在不同狀態和階段下的運行均衡。

2.區域物流體系運行構成要素

區域物流體系運行的基礎是存在于體系內的各類要素，所有要素在運行過程中會形成工作流。工作流是分析區域物流體系運行的主要構成要素，是對同一時間內通過物流體系的各項任務、業務等抽象、概括的描述。為實現物流體系的業務目標，利用物流管理的相關理論和方法，在體系內的節點之間按照預定規則傳遞相關實物、信息和任務的過程中會形成工作流。因此，工作流中包括物流、信息流、任務流等方面。對于區域物流體系運行的情況，可以從工作流是否能夠正常流通來判斷。

工作流能否正常流通并且達到均衡，可以從工作流的流量和流速兩個方面來判定。工作流流量是指在一定時間內通過體系的工作流的數量，它能夠體現體系可承受的工作量和體系的收益。工作流流速是指在同一時間內通過體系的工作流的流動速度，它反映了體系內工作流的流動情況和體系運行效率。

3.基于物流均衡理論的區域物流體系

區域物流體系運行均衡能夠使區域內各經濟主體有效利用各類資源，提高運行效率，降低成本，使區域物流體系運行效用達到最大化。要想實現上述目標，區域物流體系需要在C端與M端之間建立有效的連接方式，達到中間環節最少、物流效率最高、成本最低的狀態。根據物流均衡理論，區域物流體系運行需要在數量、結構、時間和空間四個方面達到均衡狀態。這種均衡狀態的實現需要運用物流均衡理論對體系內各類要素資源進行優化，而優化結果可以從物流體系的運行效用來評判。因此，物流均衡是實現區域物流體系運行均衡的基礎，更是物流體系運行所要達到的目標（見圖1）。

物流體系運行的效用，需要解決在滿足物流均衡的情況下，即成本得到有效控制前提下的利潤最大化問題。這是基于物流均衡理論的區域物流體系運行中所面對的核心問題，需要通過對區域物流體系運行的構成要素進行分析?？梢岳霉ぷ髁鞯脑?，對區域物流體系運行進行評價，在評價過程中每一個方面都需要考慮流量和流速的運行效率。

基于此，本文提出構建區域物流體系運行均衡模型，對區域物流體系運行進行評價與優化，這是均衡理論在物流體系層面的應用。

三、區域物流體系運行均衡模型

根據上述分析，需要對區域物流體系內各類要素資源進行整合和優化，以此構建區域物流體系運行的均衡模型。首先，構建邏輯模型，對區域物流體系運行與物流均衡之間的關系進行描述。其次，構建數學模型，對區域物流體系的運行情況進行評價與優化。

（一）邏輯模型

本文先采用體系工程的規劃方法設計區域物流體系及其內在子系統。根據上述分析，以區域物流體系運行的構成要素來建立其子系統。這里，依照工作流流量與流速的含義，設計流量子系統和流速子系統。工作流流量子系統和流速子系統都包括體系實現目標和體系變量要素。關于體系實現目標，根據上述分析及物流均衡理論，體系整體及兩個子系統的規劃目標均為效用最大化，并實現體系運行的均衡。其次，利用物流均衡理論來分析體系整體及子系統的變量和約束條件，即區域物流體系運行要在數量、結構、時間和空間四個方面上達到均衡狀態。這里，需要分析變量和約束條件與運行成本之間的關系及與物流均衡四要素之間的關系。

此外，工作流流量和流速受物流均衡四要素的影響。所以，總體流量值為受四個方面影響的流量值的加權值之和。同理，總體流速值為受四個方面影響的流速值的加權值之和（見圖2）。

（二）數學模型

根據邏輯模型，以物流均衡為理論根據，對區域物流體系運行情況進行分析并構建數學模型，包括運行均衡評價模型和運行均衡優化模型。

1.運行均衡評價模型

利用上述工作流對區域物流體系運行效用進行評價，構建運行均衡評價模型及工作流流量運行效率評價、工作流流速運行效率評價兩個子模型。

（1）工作流流量運行效率評價模型

工作流流量運行效率體現的是流量現狀與目標之間的關系。這種關系主要體現在目標與現狀的差距，因此，改進目標是通過最大限度地提升和平衡體系內節點間的流量，使體系內流量達到均衡狀態，以減少浪費和縮小現狀與目標之間的差距。

設工作流流量運行效率為aq，與目標之間的關系比值為lq，與物流均衡四要素的加權相關程度為uq，則aq=uqlq。

工作流改進效率模型可以采用質量功能展開（QFD）的方式，并結合層次分析法對加權的相關重要程度進行計算。因此，需要建立質量屋。這個質量屋包括左墻、右墻、屋頂和房間，每個部分具體包含內容如下：左墻為工作流流量、工作流流速；右墻為二者的權重值；屋頂代表物流均衡各個方面體現出的相關系數；房間代表各個工作流與物流均衡各個方面之間的相關系數。

2.運行均衡優化模型

（1）模型目標函數

區域物流體系運行均衡模型的規劃目標是效用最大化，效用最大化可以表示為在合理的流量和流速中獲取最大化的利潤。因此，效用最大化的目標函數可以描述為在當前流量和流速的狀態下進行優化改進，并最終實現利潤最大化。而關于利潤問題，可以從工作流流量、流速與成本之間的關系來判定。設成本最小值為Cmin，最大值為CMAX，具體分析如下。

第一，工作流流量目標函數

設工作流流量最大效用為Zq，利潤為Pr，收入為Rl，總成本為Cq，每公斤成本為Cpk，工作流流量為q，則工作流流量目標函數為：

工作流流量受物流均衡四要素影響，因此，設受數量影響流量值為qA，受結構影響流量值為qB，受時間影響流量值為qC，受空間影響流量值為qD，則工作流流量為：

此外，借用本人的研究成果中所提出流量改進度模型來進行分析。流量改進度模型為：

同理，設工作流流速最大效用為Zd，利潤為Pr，收入為Rl，總成本為Cd，每公斤成本為Cpm，時間為t，工作流流速為d，則工作流流速目標函數為：

四、模型求解與仿真

本文以東部某省會城市為例，對所構建的模型進行模擬求解與仿真。該市以裝備制造業為核心產業，尤其明確了要以汽車制造業為核心競爭優勢產業。此外，該市近年來著重發展電商行業，是國家綜合保稅區，為跨境電商行業發展奠定了堅實的基礎。因此，該市的區域物流體系主要服務于汽車制造業和電商行業。通過對各年度統計年鑒的調查與分析所得的相關數據，對本文所構建的區域物流體系運行均衡模型進行求解與仿真。

（一）評價

首先，本文利用專家打分法和調研法相結合的方式，給出工作流流量與工作流流速之間的相關系數、工作流流量、工作流流速及物流均衡四要素之間的相關系數、物流均衡四要素之間的相關程度系數。其中，相關系數由0至5組成，并且隨著數值增大，相關性依次遞增。0代表無相關性，5代表相關性最大。其次，通過上述所提方法分析得出相關數值，并將其依次填入表中。最后，利用質量屋中的數據和SPSS軟件對上述數值進行計算求解，具體計算結果如圖5所示。

通過上述分析，并根據本文所構建模型求出工作流流量、流速的運行效率（見表1）。

（二）優化

本節設計仿真算例對構建的運行均衡模型進行數值求解。從模型構建要達到的效果來分析，均衡狀態是指在滿足均衡約束條件式（14）的前提下，存在一組最優解，滿足式（13）。本文選用變分不等式求解中的投影梯度算法，對模型進行優化求解。根據專家打分及相關賦值，另設：Rl=1000（萬元），Cq=135（萬元），Cpk=0.0576（萬元），Cd=115（萬元），Cpm=0.0412（萬元）。

應用 MATLAB R2010b 實現投影梯度算法對模型進行求解，輸入變量初始值設為1，令收斂精度為0.0001，將滿足假設條件的相關函數表達代入模型優化，迭代實現收斂，求得物流均衡模型的最優解（見表2）。

（三）結果與討論

從表2中可以看出：q與d的值，在物流均衡四要素各個方面的值總體趨于一致，但qB與dB的值均稍高于其他值。說明該市物流體系運行在數量、時間和空間三個均衡要素方面運行較為合理，但是在結構均衡要素方面存在一定的問題，并沒有實現效用的最優。因此，該市需要對其物流體系運行進行重新梳理，要在運行中不斷優化體系的結構，盡可能使其與物流均衡其他要素方面趨于一致，并保障體系在運行過程中整體呈良好趨勢發展。

五、結論

發展失衡是區域經濟所面臨的主要難題，而實現區域物流體系運行均衡是解決區域經濟發展不平衡的重要舉措。本文利用物流均衡理論，構建了區域物流體系運行均衡模型，以提高區域物流體系運行效率，使區域物流體系運行更加合理。該模型以區域物流體系運行的構成要素，即工作流流量和流速與物流均衡理論四要素之間的關系為理論基礎，構建了邏輯模型和數學模型。在數學模型中，首先，分別以工作流流量運行效率和工作流流速運行效率兩個方面，構建了運行均衡評價模型。其次，以工作流流量和流速達到運行效用最大化為目標，以工作流流量和流速分別與運行成本之間的關系和物流均衡四要素為兩個方面的約束條件，構建了運行均衡優化模型。最后，通過仿真算例驗證模型的適用性和有效性。本文為有關區域物流體系運行的研究提供了理論和方法基礎，在一定程度上克服了以往關于區域物流體系運行均衡方面研究的局限，彌補了在模型構建中的缺陷，為區域物流體系運行均衡模型的構建提供了合理的方法，為建立滿足區域經濟發展平衡的區域物流體系的研究提供了理論方法和應用參考。

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Research on Operation Equilibrium Model of Regional Logistics System based?on Logistics Equilibrium Theory

Wu Guoqiu1， Liu Ying2

（1.College of International Business， Shenyang Normal University， Shenyang Liaoning 110034;

2.College of Economics and Management， Liaoning Vocational College of? Ecological Engineering，

Shenyang Liaoning 110122）

Abstract：Regional logistics system is the main factor to enhance regional economic competitiveness， and its balanced operation can promote the optimization of regional industrial layout. According to the logistics equilibrium theory， equilibrium is not only the basis for the operation of regional logistics system， but also the goal to be achieved. First of all， using the logistics equilibrium theory， analyze the theoretical connotation of regional logistics system operation equilibrium， and propose the constituent elements. Secondly， the operation balance model is constructed， including logical model and mathematical model. The logical model is constructed by system engineering method for theoretical analysis. The mathematical model includes a balanced evaluation model and a balanced optimization model， and achieves circular improvement. Finally， numerical solution and result analysis are carried out with an example. Through the balanced operation model of regional logistics system， it can improve the operation efficiency of regional logistics system， solve the imbalance problem in regional economic development， and provide support and application reference for establishing a balanced regional logistics system.

Key words：regional logistics system operation; equilibrium model; workflow

【責任編輯：李 菁? ? 責任校對：趙 踐】

收稿日期： 2022-11-09

基金項目： 遼寧省教育廳高?；究茖W研究項目（LJKQR2021017）；遼寧省自然科學博士啟動基金（2022-BS-230）；遼寧省經濟社會發展研究課題（2023lslqnkt-061）

作者簡介：吳國秋，男，遼寧沈陽人，沈陽師范大學講師，管理科學與工程博士，主要從事物流工程與供應鏈管理研究；劉瑩，女，遼寧沈陽人，遼寧生態工程職業學院講師，主要從事管理會計研究。