快遞公司快件配送中心選址研究——以AA公司華東地區(qū)配送網(wǎng)絡(luò)為例

來 源， 韓瑞珠 （東南大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，江蘇 南京 211189）

LAI Yuan,HAN Rui-zhu (School of Economics and Management,Southeast University,Nanjing 211189,China)

0 引 言

近些年來，物流業(yè)的發(fā)展如火如荼，各國對物流業(yè)的發(fā)展都給予高度的重視。雖然物流業(yè)被定義為新興的產(chǎn)業(yè)，然而物流自古以來就伴隨著經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的存在而存在。發(fā)展到經(jīng)濟(jì)活動(dòng)高度發(fā)達(dá)的現(xiàn)代社會(huì)，物流業(yè)對經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著重要的推動(dòng)作用，另一方面物流業(yè)的發(fā)展瓶頸也會(huì)制約經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

物流配送中心選址是指在一個(gè)具有若干供應(yīng)網(wǎng)點(diǎn)及若干需求網(wǎng)點(diǎn)的經(jīng)濟(jì)區(qū)域內(nèi)，選一個(gè)或多個(gè)地址設(shè)置物流配送中心的規(guī)劃過程，它在整個(gè)物流系統(tǒng)中占有非常重要的地位。

近年來，學(xué)術(shù)界對配送網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化生成了眾多重要的研究成果，各種優(yōu)秀的數(shù)學(xué)算法層出不窮，如模擬退火算法、遺傳算法、蟻群算法、緊急搜索算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。并且很多學(xué)者將這些優(yōu)秀的算法巧妙地應(yīng)用在了物流中心的選址問題上，得到了很好的效果。

吳欽陽 （2009）[1]對傳統(tǒng)的遺傳算法進(jìn)行了嘗試性的創(chuàng)新改進(jìn)，并將其用于解決物流配送中心的選址問題上；許婷等人（2010）[2]基于蟻群算法的最短路徑構(gòu)建物流配送中心選址的目標(biāo)函數(shù)，同時(shí)結(jié)合GIS技術(shù)，在物流中心優(yōu)化方面取得了較好的效果；潘超杰 （2010）[3]建立了模糊評價(jià)矩陣，并且利用了BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來處理，相對客觀地評價(jià)了多個(gè)選址方案的優(yōu)劣，避免了傳統(tǒng)算法的不足。此外，許多學(xué)者[4-5]對選址問題的深入和不懈研究也形成了許多優(yōu)秀的數(shù)學(xué)模型，如最大覆蓋模型、P—中介方法、Kuehn—Hamburger模型法、動(dòng)態(tài)選址模型、Baumol—Wolfe模型。

在眾多物流方式中，航空以其快速、安全、準(zhǔn)確等優(yōu)勢得到重視和快速發(fā)展，學(xué)術(shù)界對航空網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)與優(yōu)化也做出了許多深入地研究。通過多年的研究與發(fā)展，目前學(xué)術(shù)界逐漸承認(rèn)了樞紐輻射模式，并在各級樞紐的選址問題上做出了研究。Campbell提出了4種離散樞紐問題的整數(shù)規(guī)劃模型；翁克瑞等人 （2006）[6]對中樞航線網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模效益與建站數(shù)量進(jìn)行了評估，利用多分配樞紐站中位模型計(jì)算中國航空樞紐港選址城市，最終從全國范圍上優(yōu)化了航空網(wǎng)絡(luò)，節(jié)省了大量的運(yùn)營費(fèi)用。

在研究過程中，大量的現(xiàn)代計(jì)算工具也被應(yīng)用于數(shù)學(xué)模型的計(jì)算，提高了準(zhǔn)確率和計(jì)算速度，如Lingo、Matlab等。王林等人 （2008）[7]很好地利用了Lingo對復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了求解；張潛 （2009）[8]、李小川等人 （2010）[9]也在文章中應(yīng)用了這一優(yōu)秀的工具?；谇叭说难芯浚疚耐ㄟ^建立混合整數(shù)規(guī)劃模型并用Lingo進(jìn)行求解，解決了二級分撥中心的選址問題。

1 快遞公司快件配送中心選址原則

1.1 快遞公司快件配送特點(diǎn)

快件配送之所以受到人們的青睞，其原因在于快遞本身具有的特點(diǎn)。

一是速度快?，F(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展使得個(gè)人、企業(yè)等對時(shí)間的要求越來越高，時(shí)間會(huì)直接影響利益的取得、業(yè)務(wù)的成敗。而快遞是基于此種客戶需求發(fā)展起來的，因此速度成為快遞必要的特點(diǎn)之一。

二是安全性。在眾多的快件中可能會(huì)有重要的信件、合同、或者貴重的私人物品，這些快件價(jià)值高，重要性大，一旦出現(xiàn)損壞、丟失等情況會(huì)造成巨大的損失。因此，客戶對快件的安全性的要求越來越高。

三是準(zhǔn)確性?？爝f服務(wù)要求的是門到門送達(dá)，最終送達(dá)到客戶手中的快件是不允許出現(xiàn)錯(cuò)誤的，這樣的服務(wù)理念決定了快件配送必須有高度的準(zhǔn)確性。

1.2 配送中心選址原則

對一個(gè)以配送為主要工作環(huán)節(jié)的企業(yè)來說，配送中心是整個(gè)企業(yè)的核心。配送中心的地理位置直接影響到整個(gè)企業(yè)服務(wù)的質(zhì)量和效率，最終影響到企業(yè)本身的利益。因此，建設(shè)配送中心需遵循科學(xué)合理的原則。一般來說，在規(guī)劃物流配送中心的時(shí)候，要遵循四條原則：

一是戰(zhàn)略性原則。配送中心的選址會(huì)在全局和長遠(yuǎn)方面影響企業(yè)。選擇不當(dāng)，不僅會(huì)立即、直接地給企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)損失，還會(huì)阻礙企業(yè)長遠(yuǎn)的發(fā)展和戰(zhàn)略目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。因此，為配送中心選址時(shí)要有戰(zhàn)略眼光和長遠(yuǎn)的目光，才能是企業(yè)立于不敗之地；

二是經(jīng)濟(jì)性原則。企業(yè)都是以營利為目得的，成本的過度付出就是經(jīng)濟(jì)利益的損失。因此，配送中心的選址必須要考慮各方面的費(fèi)用，在能滿足需求的前提下盡量是費(fèi)用最小化；

三是適應(yīng)性原則。外部環(huán)境條件如區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展政策、交通條件、成本及價(jià)格等因素是不斷變化的。因此，在選址時(shí)不能將外部環(huán)境因素絕對化，規(guī)劃時(shí)要有足夠的柔性，適應(yīng)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展，在外部環(huán)境發(fā)生變化時(shí)能夠做出相應(yīng)的變化。

2 A公司華東地區(qū)二級分撥中心的選址

2.1 A公司航空運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀分析

目前，世界主要航空貨運(yùn)巨頭的快遞網(wǎng)絡(luò)遍布我國眾多城市，航空貨運(yùn)市場中的高價(jià)位快件、包裹、電子元器件由外航主導(dǎo)的趨勢日趨顯著。面對這種局勢，A公司提出 “隔日送達(dá)”的以客戶服務(wù)為中心的理念，組建了自己的全貨機(jī)航空公司——A航空有限公司，構(gòu)建起獨(dú)立的航空運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)，此網(wǎng)絡(luò)主要由全貨機(jī)航線和租賃貨機(jī)航線組成，航空網(wǎng)點(diǎn)包括了北京、上海、重慶、沈陽、武漢、成都、西安、鄭州、無錫、濰坊、杭州、福州、長沙、深圳、香港、臺灣、烏魯木齊，這也構(gòu)成了A公司空中運(yùn)輸?shù)闹饕α縖10]。但是，公司在實(shí)際運(yùn)行過程中還存在著一些有待提高的地方：

（1）網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃混亂

A公司目前是以單個(gè)網(wǎng)點(diǎn)的業(yè)務(wù)運(yùn)輸量為基礎(chǔ)構(gòu)成自身航空運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的，各網(wǎng)點(diǎn)的運(yùn)輸流動(dòng)僅僅依靠規(guī)劃人員的經(jīng)驗(yàn)以及對網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營的熟悉而制定的，缺乏對整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的戰(zhàn)略規(guī)劃、區(qū)域功能規(guī)劃和區(qū)域輻射設(shè)計(jì)。例如，因?yàn)楸本┡c上海和杭州都有業(yè)務(wù)運(yùn)輸量流動(dòng)，于是就開設(shè)了杭州—北京和北京—上海兩條運(yùn)輸航線，而沒有考慮到華北運(yùn)輸區(qū)域和華東運(yùn)輸區(qū)域的規(guī)劃設(shè)計(jì)，不僅占用了有限的空運(yùn)資源而且貨機(jī)使用率低下。

（2）貨運(yùn)飛機(jī)調(diào)度使用不完善

全貨機(jī)資源的運(yùn)營成本較高且屬稀缺資源，現(xiàn)有的規(guī)劃方法和規(guī)劃手段相對比較原始，更多依靠規(guī)劃人員的經(jīng)驗(yàn)以及對網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營方面的熟悉程度，而且每一次的規(guī)劃調(diào)整耗時(shí)較長，難以適應(yīng)外部資源及需求變化，而做到規(guī)劃和評價(jià)快速響應(yīng)，整個(gè)工作缺乏一個(gè)有效的規(guī)劃工具和評價(jià)工具來實(shí)現(xiàn)高效、科學(xué)的航空網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃及評價(jià)。同時(shí)，現(xiàn)有的全貨機(jī)航線基本都是 “點(diǎn)對點(diǎn)”以及 “環(huán)型”飛行模式，航線覆蓋面小，部分航段裝載率過低，往返流向上貨量極不均衡。

（3）各網(wǎng)點(diǎn)間貨運(yùn)量極不平衡

公司現(xiàn)有17個(gè)直接航空運(yùn)輸網(wǎng)點(diǎn)，根據(jù)各網(wǎng)點(diǎn)的運(yùn)輸貨物量，如圖1所示，各個(gè)網(wǎng)點(diǎn)之間均有航空運(yùn)輸往來，往來的運(yùn)輸工具包括了自營全貨機(jī)和租賃貨機(jī)以及客機(jī)副艙。對這一信息進(jìn)行不完全統(tǒng)計(jì)，公司在這17個(gè)網(wǎng)點(diǎn)之間共開設(shè)了至少225條航線，實(shí)際運(yùn)作中每條航線均需專人負(fù)責(zé)維護(hù)，將會(huì)耗費(fèi)大量的成本，而且這種分散的、點(diǎn)對點(diǎn)的航空運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成也沒能實(shí)現(xiàn)公司戰(zhàn)略中的 “多級分撥配送網(wǎng)絡(luò)”規(guī)劃。

2.2 基于華東地區(qū)配送網(wǎng)絡(luò)的分析

根據(jù)地域特征與配送量的分布特點(diǎn)，結(jié)合輻射理論，本文將全國配送網(wǎng)絡(luò)大致劃分為4塊區(qū)域：華北地區(qū)、華南地區(qū)、西南地區(qū)以及華東地區(qū)。為了方便研究，以地區(qū)內(nèi)吞吐量最大的城市作為各地區(qū)的代表進(jìn)行研究分析，即3個(gè)全國一級分撥中心為北京 （華北地區(qū)）、 深圳 （華南地區(qū)）、 成都 （西南地區(qū)）。

目前，華東地區(qū)的3個(gè)二級分撥中心 （上海、杭州、無錫）分別承擔(dān)著所屬區(qū)域的貨物集散。這種區(qū)域劃分是歷史遺留下來的，是按照3個(gè)省的行政區(qū)劃嚴(yán)格區(qū)分分撥場所對應(yīng)地區(qū)。具體的劃分形式如圖2所示。

然而，這樣的劃分模式存在著很大的弊端：

（1）3個(gè)二級分撥中心之間存在大量的三角運(yùn)量，而長三角地區(qū)是中國經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)最具活力的區(qū)域之一，也是速遞業(yè)務(wù)量最大、行業(yè)競爭最激烈的區(qū)域，不但兩地的流向和流量呈現(xiàn)出輻射全國的狀態(tài)，而且兩地各城市之間的對開運(yùn)量也非常大。

（2）華東地區(qū)的3個(gè)二級分撥中心之間距離不是很長，屬于公路運(yùn)輸?shù)暮侠磉\(yùn)輸范圍，沒有必要全部進(jìn)行航空運(yùn)輸。

因此，調(diào)整華東地區(qū)二級分撥中心的選址設(shè)計(jì)對于節(jié)約資源和合理化調(diào)度具有重大意義。

2.3 華東地區(qū)二級分撥中心選址模型

（1）假設(shè)條件

A公司的華東地區(qū)二級分撥中心選址問題是在給定某一地區(qū)所有備選點(diǎn)的地址集合中選出一定數(shù)目的地址建立分撥中心，從而建立一系列的配送區(qū)域，實(shí)現(xiàn)各個(gè)三級分撥中心點(diǎn)的配送，以實(shí)現(xiàn)選出點(diǎn)建立的二級分撥中心與各三級分撥中心和一級分撥中心形成的配送系統(tǒng)總物流費(fèi)用最小。

為了便于建立數(shù)學(xué)模型，作如下假設(shè)：

1）由一級分撥中心到二級分撥中心、由二級分撥中心到三級分撥中心的單位運(yùn)輸價(jià)格均已知；

2）一級分撥中心的出貨量一定；

3）二級分撥中心的吞吐量沒有限制；

4）各三級分撥中心的入貨量一定且為己知；

5）二級分撥中心的運(yùn)營費(fèi)用包括收派件費(fèi)用和管理成本，且為已知。

在本模型中，二級分撥中心選址的主要考慮費(fèi)用項(xiàng)目包括：一級分撥中心到二級分撥中心的航空運(yùn)輸費(fèi)用、二級分撥中心到三級分撥中心的公路運(yùn)輸費(fèi)用、二級分撥中心的收派件費(fèi)用和管理成本。

（2）混合整數(shù)規(guī)劃模型建立

根據(jù)模型有3個(gè)一級分撥中心出貨，11個(gè)三級分撥中心接受二級分撥中心的出貨，有3個(gè)二級分撥中心待選城市，則快件的分撥關(guān)系和流通情況形成了整個(gè)華東地區(qū)快件配送系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。需要特別考慮的是：3個(gè)二級分撥中心之間也有快件運(yùn)量對流的情況，因此，實(shí)際的三級分撥中心為14個(gè) （將同一個(gè)城市之間的運(yùn)費(fèi)設(shè)為0）。

模型中分撥中心的數(shù)量和位置是固定的，通過對運(yùn)輸費(fèi)用、二級分撥中心的運(yùn)營費(fèi)用最小化，求出各級分撥中心之間的貨物運(yùn)輸關(guān)系，從3個(gè)候選城市中選出若干個(gè)二級分撥中心，從而完成選址問題。通過以上的假定和說明，可以建立A公司華東地區(qū)二級分撥中心選址模型。

目標(biāo)函數(shù)[11]：

一級分撥中心到二級分撥中心的出貨量與其二級分撥中心和三級分撥中心的收貨量之和相等：

每個(gè)二級分撥中心的收貨需求都能得到滿足：

上式中

ckj——單位產(chǎn)品從一級分撥中心k到二級分撥中心i的航空運(yùn)輸費(fèi)用

wkj——從一級分撥中心到二級分撥中心的運(yùn)貨量

hij——單位快件從二級分撥中心i到三級分撥中心j的公路運(yùn)輸費(fèi)用

xij——從二級分撥中心到三級分撥中心的運(yùn)貨量

ui——二級分撥中心單位收派件費(fèi)用

mi——二級分撥中心單位管理成本

（3）基于Lingo語言求解的華東地區(qū)二級分撥中心的選址問題

設(shè)一級分撥中心有3個(gè)，分別是：北京、成都、深圳，待選的華東地區(qū)二級分撥中心有3個(gè)，分別是：上海、杭州、無錫，三級分撥中心有14個(gè) （考慮到二級分撥中心的快件對流，上述3個(gè)城市也包含在內(nèi)）。一級分撥中心的出貨量如表1所示，一級分撥中心到二級分撥中心的航空運(yùn)輸費(fèi)用如表2所示，二級分撥中心的單位收派件費(fèi)用、管理成本如表3所示，三級分撥中心的入貨量如表4所示，二級分撥中心到三級分撥中心的公路運(yùn)輸費(fèi)用如表5所示。

表1 一級分撥中心的出貨量 單位：噸

表2 一級分撥中心到二級分撥中心的航空運(yùn)輸費(fèi)用 單位：元/噸

表3 二級分撥中心運(yùn)營成本 單位：元/噸

表4 三級分撥中心入貨量 單位：噸

表5 二級分撥中心到三級分撥中心的公路運(yùn)輸費(fèi)用 單位：元

利用Lingo軟件求解以上混合整數(shù)規(guī)劃，結(jié)果如下：

Global optimal solution found.

Objective value: 0.4553624E+09

Total solver iterations: 9

由以上計(jì)算結(jié)果可知，選擇杭州和無錫兩個(gè)城市作為A公司華東地區(qū)二級分撥中心可以達(dá)到費(fèi)用最小化的目標(biāo)，最小運(yùn)營成本為455 362 400元。

3 結(jié)束語

快件公司配送網(wǎng)絡(luò)中分撥中心的選址問題往往容易出現(xiàn)研究情景不明確、數(shù)據(jù)量大、信息零散等情況，采用傳統(tǒng)運(yùn)籌學(xué)方法求解該類復(fù)雜問題往往比較困難，采用Lingo語言建立的計(jì)算模型簡練直觀，更加貼近于數(shù)學(xué)模型形式，能夠更加直觀、有效地解決該問題。

通過對A公司華東地區(qū)的二級分撥中心的選址城市的篩選優(yōu)化，既降低了公司的運(yùn)營成本，也提高了快件的分揀效率，這有利于大幅提升提高客戶滿意度，促進(jìn)公司更好的發(fā)展。

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