京津冀城市群現(xiàn)代物流網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建實證研究

王飛飛+侯云先

摘要：對現(xiàn)代物流業(yè)在推動區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展中的重要作用以及如何科學(xué)構(gòu)建區(qū)域物流網(wǎng)絡(luò)等問題的主要研究成果進(jìn)行了分析總結(jié)，提出綜合運用主成分分析法、引力模型和最大覆蓋模型構(gòu)建區(qū)域現(xiàn)代物流網(wǎng)絡(luò)布局模型的方法，以京津冀城市群為例進(jìn)行實證研究。研究確定了軸心城市的位置及輻射范圍，并得到了分別以石家莊、唐山和廊坊為區(qū)域物流中心的三大物流圈?；诖?，應(yīng)進(jìn)一步豐富完善物流等相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策細(xì)則，加強區(qū)域物流中心城市的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，增強京津冀城市群間的互聯(lián)互通能力，促進(jìn)京津冀城市群協(xié)同發(fā)展。

關(guān)鍵詞：京津冀城市群；現(xiàn)代物流網(wǎng)絡(luò)；引力模型；雙目標(biāo)最大覆蓋模型

中圖分類號：F511.31文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：1009-055X（2016）06-0008-06

doi：10.19366/j.cnki.1009-055X.2016.06.002

一、引言

現(xiàn)代物流業(yè)作為推動區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的“橋梁”，對降低區(qū)域內(nèi)流通成本，提高區(qū)域經(jīng)濟的整體競爭力具有重要的基礎(chǔ)性支撐作用。因此，近年來我國相繼出臺了一系列促進(jìn)物流業(yè)發(fā)展的政策法規(guī)和規(guī)劃，其中，在《物流業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2014—2020年）》中提出加快發(fā)展現(xiàn)代物流業(yè)，對促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、轉(zhuǎn)變發(fā)展方式、提高國民經(jīng)濟競爭力和建設(shè)生態(tài)文明具有重要意義。

運用科學(xué)方法，合理布局建設(shè)現(xiàn)代物流設(shè)施，是構(gòu)建現(xiàn)代物流網(wǎng)絡(luò)的必經(jīng)之路，目前國內(nèi)外學(xué)者對區(qū)域物流網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的研究，采用層次分析法、因子分析法、軸輻射理論等定性方法較多。如OKelly[1-2]于1987年首次提出了軸—輻式網(wǎng)絡(luò)概念和p-hub模型；Sung等[3]考慮了限制性政策后，提出存在節(jié)點互聯(lián)的混合軸—輻式網(wǎng)絡(luò)模型；MirSamanPishvaee等[4]綜合運用單向設(shè)計和逆向設(shè)計方法，構(gòu)建了雙目標(biāo)物流網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，并采用文化基因算法求解模型；HsiaoCY等[5]以軸輻射理論為基礎(chǔ)，構(gòu)建出美國航空軸輻網(wǎng)絡(luò)；金鳳君等[6]在分析了我國35個樣本機場的基礎(chǔ)上，結(jié)合軸輻射理論，構(gòu)筑了我國軸—輻式航空網(wǎng)絡(luò)體系；丁偉等[7]在梳理軸—輻式物流網(wǎng)絡(luò)理論框架的基礎(chǔ)上，以西江流域城市為例，構(gòu)筑了現(xiàn)代物流服務(wù)網(wǎng)絡(luò)；李文博等[8]從經(jīng)濟和社會發(fā)展水平、物流產(chǎn)業(yè)規(guī)模、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和信息化水平四個方面確定了城市物流等級評價指標(biāo)體系，采用主成分分析法，構(gòu)建了浙江省軸—輻式物流網(wǎng)絡(luò)；李全喜等[9]綜合運用引力模型和引力勢原理，構(gòu)建了區(qū)域物流引力模型和區(qū)域物流地位模型，并以全國31個省級區(qū)域數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進(jìn)行實證研究；海峰等[10]構(gòu)建了一種具有軸輻式網(wǎng)絡(luò)規(guī)模經(jīng)濟、范圍經(jīng)濟、密度經(jīng)濟和結(jié)構(gòu)經(jīng)濟特點的區(qū)域物流網(wǎng)絡(luò)；劉荷等[11]以軸輻式區(qū)域物流網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的思路和方法為基礎(chǔ)，采用主成分分析法與引力模型結(jié)合的方法，構(gòu)建了海西區(qū)軸—輻式物流網(wǎng)絡(luò)；楊艷等[12]綜合運用主成分分析法、Dijkstra算法和軸—輻式網(wǎng)絡(luò)原理，構(gòu)建了奇瑞整車銷售物流網(wǎng)絡(luò)；徐建等[13]針對長三角地區(qū)目前區(qū)域物流發(fā)展的基本情況，采用勢能模型和GIS網(wǎng)絡(luò)分析方法，提出基于公路運輸成本的長三角軸—輻物流網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法；李利華等[14]考慮物流網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計的不確定性影響，運用區(qū)間規(guī)劃理念，構(gòu)建多商品、多層次、多節(jié)點的復(fù)雜物流網(wǎng)絡(luò)設(shè)計模型；魯金萍等[15]利用修正后的引力模型，對京津冀城市群內(nèi)各城市間的經(jīng)濟聯(lián)系強度進(jìn)行測度，得出不同權(quán)重下城市級別劃分結(jié)果，并分析了原因。

通過文獻(xiàn)梳理發(fā)現(xiàn)，目前學(xué)者們在研究物流網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法時，采用定性方法較多，定量實證研究較少，且往往忽略了城市間的距離。因此，本文以前人研究和2015年發(fā)布的《京津冀協(xié)同發(fā)展綱要》為基礎(chǔ)，綜合運用主成分分析法、引力模型和最大覆蓋模型，構(gòu)建綜合考慮區(qū)域物流引力和空間距離的京津冀城市群現(xiàn)代物流網(wǎng)絡(luò)布局模型，以期為京津冀現(xiàn)代物流網(wǎng)絡(luò)布局提供參考。

二、京津冀經(jīng)濟區(qū)現(xiàn)代物流網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建模型

（一）引力模型

引力模型是牛頓經(jīng)典力學(xué)萬有引力公式在經(jīng)濟學(xué)領(lǐng)域延伸發(fā)展得到，該模型認(rèn)為兩個經(jīng)濟體之間的單項貿(mào)易流量與它們各自的經(jīng)濟規(guī)模成正比，與它們之間的距離成反比，其基本計算公式如下：

Fij=GMiMjt-γij（1）

式中，F(xiàn)ij為研究主體之間的物流引力；Mi和Mj為研究主體的“質(zhì)量”，本文中沿用李全喜等[9]提出的“區(qū)域物流質(zhì)量”概念；tij為研究主體i和j之間的最短行駛時間；G為引力系數(shù)；γ為引力衰減系數(shù)，一般取值為2。

（二）修正的最大覆蓋模型

最大覆蓋模型最早由學(xué)者Church等[16]提出，后來諸多學(xué)者從不同的角度對其擴展。因此，本文以前人研究成果為基礎(chǔ)，結(jié)合引力模型，構(gòu)建京津冀城市群現(xiàn)代物流網(wǎng)絡(luò)布局模型。

1.模型假設(shè)

為簡化問題，本文提出如下假設(shè)：①備選物流區(qū)域中心城市（文中統(tǒng)稱設(shè)施點）和物流需求城市（文中統(tǒng)稱需求點）的位置已知，且在平面內(nèi)離散分布；②任意設(shè)施點和需求點之間的最短行駛距離可知；③每個需求點僅由與其區(qū)域物流引力最大的設(shè)施點為其提供服務(wù)；④設(shè)施點可以為多個需求點提供服務(wù)；⑤需要建立的設(shè)施點數(shù)量已知。

2.符號說明

三、區(qū)域物流質(zhì)量和區(qū)域物流引力的確定

（一）研究區(qū)域背景

京津冀城市群是我國經(jīng)濟實力最強的三大經(jīng)濟區(qū)之一，在我國沿海經(jīng)濟布局中與珠三角、長三角處于同等地位。目前京津冀經(jīng)濟區(qū)包括北京、天津及河北省的石家莊、承德、張家口、秦皇島、唐山、廊坊、保定、滄州、衡水、邢臺和邯鄲。經(jīng)過多年發(fā)展，雖然取得了一系列重大成果，但京津冀城市群發(fā)展中兩大問題逐漸顯現(xiàn)，一是京津冀城市群整體發(fā)展水平有待進(jìn)一步提高，該區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展水平遠(yuǎn)低于珠三角和長三角；二是核心城市對區(qū)域內(nèi)其他城市的輻射帶動能力較低，出現(xiàn)北京和天津發(fā)展水平較高，而河北各市經(jīng)濟實力與京津差距顯著。

隨著我國經(jīng)濟增長進(jìn)入新常態(tài)，國家為了促進(jìn)京津冀城市群的協(xié)同和錯位發(fā)展，增強整體性，2015年發(fā)布了《京津冀協(xié)同發(fā)展規(guī)劃綱要》（以下簡稱為《綱要》），《綱要》中提出京津地區(qū)的區(qū)域物流產(chǎn)業(yè)向河北省遷移，把河北省定位為“全國現(xiàn)代商貿(mào)物流重要基地”。因此，新形勢下，如何科學(xué)構(gòu)建京津冀城市群現(xiàn)代物流網(wǎng)絡(luò)，對提高區(qū)域內(nèi)物流效率具有重要的現(xiàn)實意義。

（二）指標(biāo)體系的構(gòu)建

城市經(jīng)濟和物流發(fā)展情況一直是學(xué)者們研究的熱點問題之一，如王佩佩等[17]以軸輻射理論為基礎(chǔ)，構(gòu)建節(jié)點城市物流水平綜合評價指標(biāo)體系，利用引力模型度量軸心城市與邊境貿(mào)易口岸的物流引力，構(gòu)建了絲綢之路經(jīng)濟帶新疆三大通道軸輻式區(qū)域物流網(wǎng)絡(luò)；丁偉[7]、李文博等[8-11]學(xué)者在研究區(qū)域物流網(wǎng)絡(luò)時，分別從不同的角度出發(fā)，構(gòu)建了相應(yīng)的物流水平綜合評價指標(biāo)體系。因此，本文結(jié)合前人的研究成果和京津冀城市群的區(qū)域特點，選取如下11個指標(biāo)來衡量該區(qū)域的物流質(zhì)量，包括GDP、全社會固定資產(chǎn)投資、人均GDP、社會消費品零售總額、規(guī)模以上工業(yè)生產(chǎn)總值、規(guī)模以上企業(yè)數(shù)量、公路通車?yán)锍?、干線鐵路數(shù)量、人口、互聯(lián)網(wǎng)用戶數(shù)和移動電話用戶數(shù)。

（三）數(shù)據(jù)分析

首先，由《北京市統(tǒng)計年鑒2015》《天津市統(tǒng)計年鑒2015》和《河北省經(jīng)濟統(tǒng)計年鑒2015》獲取以上11個指標(biāo)的具體數(shù)據(jù)；然后，標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)并運用SPSS20.0軟件對所有指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，得到特征值、方差貢獻(xiàn)率和兩個主成分得分（如表1和表2）。

由表1可知，當(dāng)設(shè)定特征值大于1時，提取的兩個主成分的累積貢獻(xiàn)率達(dá)到87.793%，能夠很好地解釋原有變量的信息。將表1中兩個主成分的特征根帶入公式i=λi（∑2i=1λi）-1，得兩個主成分的權(quán)重為（0.88，0.12）。結(jié)合表2進(jìn)行加權(quán)計算，得各城市區(qū)域物流質(zhì)量，“+1”進(jìn)行非負(fù)處理后，如表3所示。

將表3中各城市的區(qū)域物流質(zhì)量得分帶入公式（1）（為方便計算，令G=100且各城市對自身的物流引力為200），得各城市間的區(qū)域物流引力，如表4所示。

四、京津冀現(xiàn)代物流網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建

（一）配置依據(jù)與算法選擇[18]

根據(jù)《綱要》對區(qū)域內(nèi)各城市的功能定位，本文中備選設(shè)施點為河北省各市；各市之間的交通時間可通過百度地圖獲取，各市GDP由2015年北京、天津和河北省統(tǒng)計年鑒獲得。由于目前求解最大覆蓋模型一般選用近似算法或啟發(fā)式算法，因此，本文選用免疫優(yōu)化算法求解模型。

1.抗體編碼和抗體群的產(chǎn)生

本文選用簡單直觀的實數(shù)編碼方式，每個選址方案形成一個長度為p的抗體（p為區(qū)域物流中心的個數(shù)），每個抗體代表一組被選為區(qū)域物流中心的序列。由于免疫優(yōu)化算法需要從一個初始抗體群開始計算，因此本文通過隨機的方式產(chǎn)生一個群體規(guī)模為60的初始抗體群。為了提高算法的收斂速度，因而在每次迭代過程中選出10個最優(yōu)抗體存入記憶庫，并在下一代計算中取出與子代抗體組合成新的抗體群進(jìn)行下一步迭代運算。

2.抗體親和度評價函數(shù)

本文首先采用求解多目標(biāo)規(guī)劃中常用的線性加權(quán)法將模型中的兩個目標(biāo)函數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)閱文繕?biāo)函數(shù)；之后，設(shè)計出抗體親和度評價函數(shù)為U=max（λ1Z1-λ2Z2），其中，λ1和λ2根據(jù)Z1和Z2的重要程度進(jìn)行賦值，且λ1+λ2=1。

3.免疫操作

該部分內(nèi)容與遺傳算法的主要步驟一致，包括選擇、交叉和變異。

選擇，本文選用常用的輪盤賭法進(jìn)行選擇操作。

交叉，采用單點交叉法進(jìn)行交叉操作。

變異，選擇常用的隨機選擇變異位進(jìn)行變異操作。

4.算法步驟

根據(jù)以上分析，具體步驟如下。

第一步：初始化參數(shù)，定義免疫優(yōu)化算法的抗體群規(guī)模、記憶庫規(guī)模、最大遺傳代數(shù)、交叉概率、變異概率等。

第二步：產(chǎn)生初始抗體群。如果記憶庫為非空，則初始抗體群從記憶庫中選取，否則，從可行解空間中隨機生成。

第三步：解的多樣性評價。首先，分別計算抗體和抗原間的親和力、抗體和抗體之間的相似程度及抗體濃度；然后再以目標(biāo)函數(shù)作為適應(yīng)度函數(shù)，計算抗體的親和力，并進(jìn)一步得到各抗體的期望繁殖概率。

第四步：免疫操作。此部分與遺傳算法相似，主要包括選擇、交叉和變異操作。

第五步：判斷是否滿足結(jié)束條件，如果是則轉(zhuǎn)到第三步，否則結(jié)束，輸出結(jié)果。

（二）區(qū)域物流中心個數(shù)確定

經(jīng)過筆者走訪區(qū)域經(jīng)濟研究有關(guān)專家學(xué)者，并利用MatlabR2013b編寫免疫優(yōu)化算法程序，在華碩F450V筆記本上進(jìn)行計算，確定模型中λ1=0.6和λ2=0.4，且京津冀城市群區(qū)域物流中心個數(shù)為3個較為合適。

（三）布局結(jié)果

通過計算得到京津冀城市群現(xiàn)代物流網(wǎng)絡(luò)布局結(jié)果，如表5所示。

由表5第1列可知，在λ1=0.6、λ2=0.4、p=3且河北省各市為備選城市的情況下，石家莊、唐山和廊坊被選定為京津冀城市群的區(qū)域現(xiàn)代物流中心建設(shè)地點。

由表5第2列可知，落在石家莊服務(wù)覆蓋范圍內(nèi)的城市為石家莊、保定、滄州、衡水、邢臺和邯鄲；落在唐山服務(wù)覆蓋范圍內(nèi)的城市為承德、張家口、秦皇島、唐山和天津；落在廊坊服務(wù)覆蓋范圍內(nèi)的城市為廊坊和北京。

由表5第3列可知，3個區(qū)域物流中心的最大服務(wù)覆蓋半徑和最遠(yuǎn)服務(wù)覆蓋城市為：石家莊最大服務(wù)覆蓋半徑為2.45h，最遠(yuǎn)服務(wù)城市為滄州；唐山最大服務(wù)覆蓋半徑為5.05h，最遠(yuǎn)服務(wù)城市為張家口；唐山最大服務(wù)覆蓋半徑為1.17h，最遠(yuǎn)服務(wù)城市為北京。

（四）京津冀城市群現(xiàn)代物流網(wǎng)絡(luò)

結(jié)合表5，可得京津冀城市群現(xiàn)代物流網(wǎng)絡(luò)布局如圖1所示。

由圖1可知，京津冀城市群的3個區(qū)域物流中心在空間分布上較為科學(xué)，分別形成了以省會石家莊為區(qū)域中心的石家莊物流圈，該物流圈服務(wù)覆蓋范圍最大，依托省會石家莊發(fā)達(dá)的交通網(wǎng)絡(luò)和政治經(jīng)濟優(yōu)勢，匯集物流資源，增強物流服務(wù)能力，提高第三方物流產(chǎn)業(yè)的發(fā)展水平，依托通往各市的高速公路，逐步增強對保定、滄州等河北省南部城市的輻射能力；以唐山為區(qū)域中心的唐山物流圈，該物流圈依托唐山較強的物流服務(wù)能力和優(yōu)越的區(qū)位優(yōu)勢，銜接京津冀核心城市天津，突出公路、鐵路和港口多式聯(lián)運優(yōu)勢，提高對天津、承德等北部城市的輻射能力；以廊坊為區(qū)域中心的廊坊物流圈，該物流圈作為承接北京物流產(chǎn)業(yè)向外轉(zhuǎn)移的重要衛(wèi)星城市，具有優(yōu)越的區(qū)位優(yōu)勢，應(yīng)進(jìn)一步完善交通體系，增強對核心城市北京的保障能力。京津冀城市群現(xiàn)代物流網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的重點在于加速推進(jìn)北京和天津兩大核心城市的物流等勞動密集型產(chǎn)業(yè)向河北轉(zhuǎn)移，完善河北各市與京津兩大核心城市的物流通道建設(shè)，在提高河北對北京保障能力的同時，進(jìn)一步促進(jìn)三地之間各產(chǎn)業(yè)的協(xié)同發(fā)展。

五、結(jié)論和建議

本文以京津冀城市群為研究對象，以三地2015年統(tǒng)計數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，首先，采用主成分分析法計算得到各城市的區(qū)域物流質(zhì)量，其次，通過引力模型對各城市間的區(qū)域物流引力進(jìn)行測度，最后，構(gòu)建了綜合考慮區(qū)域物流引力大小和行駛時間的雙目標(biāo)最大覆蓋模型，并選用免疫優(yōu)化算法求解模型。研究結(jié)果表明，在物流產(chǎn)業(yè)向河北轉(zhuǎn)移的背景下，石家莊、唐山和廊坊憑借優(yōu)越的空間位置和完善的物流基礎(chǔ)設(shè)施被選定為區(qū)域物流中心城市，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了三大物流圈，分別是石家莊物流圈、唐山物流群和廊坊物流圈。根據(jù)本文研究結(jié)論，并結(jié)合京津冀城市群當(dāng)前物流產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，提出以下政策建議。

第一，完善規(guī)劃細(xì)則，明確推進(jìn)步驟。目前《綱要》已于2015年底對外發(fā)布，雖然《綱要》中對三地的功能定位作了明確說明，但物流等相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的詳細(xì)規(guī)劃及推進(jìn)步驟還有待進(jìn)一步豐富完善。因此，京津冀三地相關(guān)產(chǎn)業(yè)管理部門應(yīng)建立健全協(xié)調(diào)機制，突破行政區(qū)概念，破除地方保護(hù)主義思想，以《綱要》內(nèi)容為核心，結(jié)合三地各自優(yōu)勢，盡快出臺相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展對接細(xì)則，提高《綱要》可操作性。

第二，加快產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移升級步伐，實現(xiàn)三地聯(lián)動發(fā)展。面對當(dāng)前我國經(jīng)濟發(fā)展進(jìn)入新常態(tài)，傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)處于升級換代的關(guān)鍵時期。一方面，北京和天津作為京津冀城市群的核心城市，應(yīng)加快物流等勞動密集型產(chǎn)業(yè)向河北轉(zhuǎn)移的步伐，從而為信息技術(shù)、高端裝備制造等新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供更多發(fā)展空間；另一方面，河北作為承接北京和天津物流等產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的主陣地，各個城市應(yīng)根據(jù)自己的區(qū)位特點和發(fā)展現(xiàn)狀，進(jìn)一步完善自身能力，提高承接產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移能力。

第三，加快基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，提高城市群運轉(zhuǎn)效率?；A(chǔ)設(shè)施在經(jīng)濟發(fā)展中起著基礎(chǔ)性和支撐性作用，是提高城市群內(nèi)部各城市之間聯(lián)通性的重要“橋梁”。因此，針對當(dāng)前河北與北京、天津兩大核心城市間“斷頭路”較多的現(xiàn)狀，三地應(yīng)進(jìn)一步打破行政限制，統(tǒng)籌規(guī)劃建設(shè)區(qū)域內(nèi)的道路和物流園區(qū)等物流基礎(chǔ)設(shè)施，增強三地間的互聯(lián)互通，實現(xiàn)京津冀城市群的協(xié)同發(fā)展。

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Abstract：Thispapersummarizestheresearchofmodernlogisticswhichplaysanimportantroleinregionaleconomicdevelopment，anddiscusseshowtoscientificallybuildtheregionallogisticsnetwork.Bytheintegrateduseofprincipalcomponentanalysis，gravitymodelandthemaximumcoveragemodel，wehavecarriedoutanempiricalstudybasedonBeijingTianjinHebeiurbanagglomeration，todeterminethepositionandscopeofaxisurban，obtainShijiazhuang，TangshanandLangfangregionallogisticscircle.ItpointsoutthatinordertopromotethecoordinateddevelopmentofBeijingTianjinHebeiurbanagglomeration，weshouldimprovepolicyrulesoflogisticsandrelatedindustry，tostrengthentheconstructionofregionallogisticscentercitysinfrastructureandenhancethecapacityofconnectivitybetweentheBeijingTianjinHebeiurbanagglomeration.

Keywords：[WT]BeijingTianjinHebeiurbanagglomeration；modernlogisticsnetwork；thegravitymodel；doublegoalsmaximumcoveragemodel

（責(zé)任編輯：潘江曼鄧澤輝）