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關(guān)于物流系統(tǒng)及物流園規(guī)劃方法論文
物流規(guī)劃理論的研究在國際上是一個非常活躍的研究領(lǐng)域，但是在我國的發(fā)展還相對滯后，基本處于研究的起步階段，沒有形成科學(xué)的方法體系，不能為區(qū)域物流系統(tǒng)和物流園規(guī)劃提供足夠的決策支持和理論依據(jù)，導(dǎo)致我國物流建設(shè)過程中出現(xiàn)了諸多問題，比如重復(fù)建設(shè)、設(shè)施雍余、服務(wù)瓶頸等等。為了提高我國物流規(guī)劃和建設(shè)的科學(xué)性，加快區(qū)域物流系統(tǒng)和物流園規(guī)劃理論的研究，形成科學(xué)的、操作性強的決策方法是我國物流理論與方法研究的當(dāng)務(wù)之急和重點研究方向。
在對物流系統(tǒng)進行規(guī)劃時，只有綜合考慮各組成部分，合理配置，才能實現(xiàn)物流系統(tǒng)的整體功效。根據(jù)物流系統(tǒng)各個組成部分的特點和相關(guān)性，可以將物流系統(tǒng)分為“基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)”、“物流作業(yè)系統(tǒng)”和“物流信息系統(tǒng)”三大部分。物流系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施是物流系統(tǒng)高效運作的基本前提和條件。雖然各組成部分的功能和作用不同，但就物流系統(tǒng)的整體最優(yōu)而言，各組成部分都具有不可或缺和相關(guān)性。物流作業(yè)系統(tǒng)包括運輸、儲存、包裝、裝卸搬運、配送和流通加工等。其中，運輸子系統(tǒng)在物流過程中具有非常重要的作用，因為物品的有效移動是物流系統(tǒng)最基本的職能。所以區(qū)域運輸線路網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點（物流園、配送中心）的規(guī)劃是物流作業(yè)系統(tǒng)優(yōu)化的基本前提和設(shè)施保障，也是本文討論的重點。
1.規(guī)劃總體框架
在研究國外物流規(guī)劃理論最新發(fā)展的基礎(chǔ)上，根據(jù)我國物流發(fā)展的現(xiàn)狀，將區(qū)域物流系統(tǒng)規(guī)劃分為兩大部分：區(qū)域物流網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和物流園規(guī)劃。如下圖1所示為物流規(guī)劃理論研究的內(nèi)容和方法構(gòu)成。
可以看出區(qū)域物流系統(tǒng)規(guī)劃分為網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和節(jié)點規(guī)劃兩部分，其中網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃沿用傳統(tǒng)的運輸規(guī)劃程序（即“四階段法”）的思想，節(jié)點規(guī)劃則根據(jù)節(jié)點功能的不同劃分為：生產(chǎn)型配送、消費型配送和運輸轉(zhuǎn)運三類中心進行選址和規(guī)模的研究和規(guī)劃。物流園規(guī)劃主要包括物流園功能預(yù)測、物流園用地規(guī)劃、物流園交通影響分析和物流園微觀仿真評價四個部分。圖1中橢圓表示將區(qū)域物流系統(tǒng)及物流園規(guī)劃的理論方法用軟件工程理論進行設(shè)計，用計算機語言實現(xiàn)，形成實用的物流規(guī)劃設(shè)計軟件。
所以物流規(guī)劃理論應(yīng)該囊括區(qū)域物流網(wǎng)絡(luò)、物流節(jié)點和物流園內(nèi)部規(guī)劃設(shè)計的方法的研究，從宏觀層面到微觀層面對構(gòu)成區(qū)域物流系統(tǒng)要素及其之間的關(guān)系進行深入、細致地論述和研究，才能使物流規(guī)劃理論的研究朝著正確的方向發(fā)展，并為物流建設(shè)提供科學(xué)的理論依據(jù)。以下將分節(jié)對物流規(guī)劃理論的主要部分進行闡述，和介紹國外在該領(lǐng)域的研究進展和應(yīng)用，同時指出我國物流規(guī)劃理論研究存在的問題，并指出今后研究主要方向。
2.區(qū)域物流系統(tǒng)設(shè)計
區(qū)域物流系統(tǒng)設(shè)計分為網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點規(guī)劃兩部分。
2.1網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃
所謂物流網(wǎng)絡(luò)是指實現(xiàn)物流系統(tǒng)各項功能的要素之間所形成的網(wǎng)絡(luò)，包括物理層面上的網(wǎng)絡(luò)和信息網(wǎng)絡(luò)。本課題研究的范圍為物理層面上的物流網(wǎng)絡(luò)。
規(guī)劃是指在一個確定的目標(biāo)下選擇的解決手段，廣義的規(guī)劃還包括目標(biāo)的選定，即政策的擬定等。物流網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃就是為了更加有效地進行物流活動，充分、合理地實現(xiàn)物流系統(tǒng)的各項功能，使物流網(wǎng)絡(luò)在一定外部和內(nèi)部條件下達到最優(yōu)化，而對影響物流系統(tǒng)內(nèi)部、外部各要素及其之間關(guān)系進行分析、權(quán)衡，確定物流網(wǎng)絡(luò)的設(shè)施數(shù)量、容量和用地等。
物流網(wǎng)絡(luò)長期規(guī)劃主要是解決物流基礎(chǔ)設(shè)施和大型物流設(shè)備的建設(shè)問題，按照物流需求制定建設(shè)方案、分析方案優(yōu)劣，并對規(guī)劃方案的實施進行指導(dǎo)，從而使物流網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)滿足規(guī)劃年的需求的過程。
和客運規(guī)劃一樣，在貨運規(guī)劃的發(fā)展中也曾引入了很多方法和模型。但是至今為止，學(xué)者和專家還是認為交通四階段法是有效的，當(dāng)然其中采用的模型有異于客運中采用的模型。貨運規(guī)劃和客運規(guī)劃最大的區(qū)別在于貨物運輸決策者的多樣化（貨主、托運人、運輸者等）、貨物量度的多樣化（有用噸、車、件等等度量單位描述的）和數(shù)據(jù)采集的困難（特別是非集計數(shù)據(jù)的采集），所以貨運規(guī)劃較之客運規(guī)劃更復(fù)雜。交通四階段法在貨運規(guī)劃中的應(yīng)用和含義如下：
產(chǎn)生、吸引：對研究區(qū)域中各小區(qū)產(chǎn)生和吸引的貨運量進行預(yù)測，單位一般為噸（t），也可能以貨幣作為單位。
分布：預(yù)測各小區(qū)之間的貨物往來量，得到區(qū)域的貨運OD量。
貨運模式分擔(dān)：預(yù)測不同運輸方式所承擔(dān)的貨運量，得出不同運輸方式（公路、鐵路、航空、水路、管道和聯(lián)運方式等）所承擔(dān)的不同種類貨物的數(shù)量，即分貨種分模式的貨運OD量。
分配：在將貨運量（噸）轉(zhuǎn)換為運載工具輛之后，按照費用最小的原則將車輛分配到運輸網(wǎng)絡(luò)（道路、鐵路等等）之上。
如圖2所示為區(qū)域物流網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)略規(guī)劃的流程圖，其中右邊是模型，左邊是由模型輸出的數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)流向。基本思想是：首先預(yù)測區(qū)域產(chǎn)生、吸引的貨運量（包括進出貨運量、區(qū)域內(nèi)部的貨運量），再對不同運輸模型所承擔(dān)貨運量經(jīng)常預(yù)測，得到分貨種分模式的貨運量OD，進而轉(zhuǎn)換為不同種類貨車的OD，最后分配到不同的運輸網(wǎng)絡(luò)上，以到達優(yōu)化區(qū)域物流網(wǎng)絡(luò)的目的。從圖中可以看出，其基本思想沿用了傳統(tǒng)的運輸規(guī)劃程序，但是由于物流概念的引入和貨運本身的復(fù)雜性，所以除了傳統(tǒng)的“四階段法”采用的模型之外，規(guī)劃框架中引入了一些客運規(guī)劃所沒有的轉(zhuǎn)換模型，比如價值-重量模型、時間分布模型和貨物-車輛模型。
以下將對網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃各步驟中所采用的模型、方法進行簡單地介紹，包括國外的發(fā)展和應(yīng)用現(xiàn)狀。
(1)宏觀經(jīng)濟模型
主要用于預(yù)測規(guī)劃期區(qū)域的經(jīng)濟指標(biāo)和區(qū)域內(nèi)各小區(qū)與研究區(qū)域外進行的不同貨物的貿(mào)易量（單位一般為貨幣），其中預(yù)測的經(jīng)濟指標(biāo)一般包括GDP、人口、行業(yè)就業(yè)人口等。預(yù)測小區(qū)的進出口貿(mào)易量的模型（以下稱為貨運貿(mào)易模型）是傳統(tǒng)的“四階段法”中很少采用的，模型所采用的形式一般為重力模型，變量為GDP、人口和小區(qū)對外交易的阻抗等，有時也采用Input/Output模型，輸出為各小區(qū)對外貿(mào)易OD量（單位為貨幣），最終通過價值-重量模型轉(zhuǎn)換為小區(qū)對外貨運OD量（單位為噸）。
(2)區(qū)域貨運模型
區(qū)域貨運模型用于預(yù)測區(qū)域內(nèi)各小區(qū)發(fā)生、吸引的貨運量及在各小區(qū)之間的分布，即包括“四階段法”中的產(chǎn)生、吸引和分布兩個步驟的模型。貨運需求取決于區(qū)域的經(jīng)濟活動，而經(jīng)濟活動受很多因素的影響，所以區(qū)域貨運模型的主要目的是預(yù)測在經(jīng)濟正常發(fā)展水平的前提下，經(jīng)濟和政策的變化在中長期對該區(qū)域貨運需求的影響。因此區(qū)域貨運模型關(guān)注的不是短期的需求，也不僅僅是對貨運發(fā)生、吸引增長率的預(yù)測，而是在于描述未來產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變化與貨運需求的關(guān)系。
區(qū)域貨運發(fā)生、吸引量的預(yù)測方法一般有趨勢法、系統(tǒng)動態(tài)模型、Input/Output模型和增長率模型等。趨勢法有簡單的增長率法和復(fù)雜的自回歸法兩種，經(jīng)常選取的外部變量有GDP等，該方法由于需要的數(shù)據(jù)少、簡單易行，所以得到了廣泛的應(yīng)用，但是趨勢法無法考慮政策因素對貨運量的影響，所以一般只用于短期的預(yù)測。系統(tǒng)動態(tài)模型主要對在一定時期內(nèi)經(jīng)濟、土地利用、環(huán)境與貨運量之間的關(guān)系進行模擬，同時可以對貨運量的分布、貨運模式分擔(dān)進行預(yù)測，該方法不需要大量的數(shù)據(jù)，而且模型中可以考慮諸如土地利用和政策因素等，但是該方法很難對參數(shù)進行統(tǒng)計檢驗。Input/Output模型（同時可以預(yù)測貨物的分布）是各國貨運規(guī)劃最常用的模型之一，可以考慮區(qū)域經(jīng)濟、政策因素等，但是需要Input-Output表（投入產(chǎn)出表）和嚴格的假設(shè)。從國外的理論研究和實際應(yīng)用來看，對區(qū)域貨運發(fā)生、吸引量預(yù)測方法的研究并沒有多大的進展，主要集中在對Input/Output模型的改造上和對原有模型標(biāo)定方法的改進上。而國內(nèi)這方面
的研究很少，在發(fā)表的刊物上常見的研究多集中在增長率法、回歸模型和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型之上。
分布模型就是用于預(yù)測各小區(qū)之間的貨運量。使用得最廣泛的是重力模型，即兩小區(qū)之間的貨運量與小區(qū)的產(chǎn)生、吸引貨運量成正比，與小區(qū)間的阻抗（比如小區(qū)間的運輸費用等）成反比，關(guān)于重力模型應(yīng)用的關(guān)鍵在于阻抗的確定，這點我們將在本文的其余部分進行介紹。
(3)價值-重量模型
建立不同種類貨物的重量和貨物價格之間的關(guān)系，將貿(mào)易量（貨幣）轉(zhuǎn)換為貨運量（噸）。預(yù)測貨物的價值是一件相當(dāng)棘手的工作，到現(xiàn)在為止除了時間序列法之外還沒有研究出更合理的模型或者方法。國外在貨運規(guī)劃中對貨物價值-重量模型的研究始于上世紀(jì)80年代，如1983年的TPR模型、1994年的VTI模型等，而至今國內(nèi)還沒有關(guān)于這方面研究的報導(dǎo)。
(4)時間分布模型
預(yù)測不同貨種不同時段的產(chǎn)生、吸引量，輸出分貨種分時段的貨運OD量(單位為t)。應(yīng)用該模型的主要目的是求出區(qū)域在規(guī)劃年間的貨運高峰量，根據(jù)規(guī)劃的需求可以是區(qū)域貨運的季度高峰、月高峰、日高峰和小時高峰貨運量等。隨著劃分的細化，模型也趨于復(fù)雜，所以至今無論是國外還是國內(nèi)還沒有研究人員就這一問題提出完備適用的研究成果。
(5)模式分擔(dān)模型
模式分擔(dān)模型是運輸規(guī)劃中的關(guān)鍵模型之一，用于預(yù)測貨運模式分擔(dān)率，包括公路、鐵路、航空、海運、管道和由不同運輸方式組合而成的聯(lián)運方式的分擔(dān)率，輸出分貨種分模式的貨運OD量，如果輸入的是分貨種分時段的貨運OD量，則輸出的是分貨種分時段分模式的貨運OD量。在貨運規(guī)劃中常用的模型有：彈性模型、集計分擔(dān)模型、非集計模型、微觀仿真模型和多模式網(wǎng)絡(luò)模型等。彈性模型反應(yīng)單一變量（比如運輸費用）對模式分擔(dān)的影響，主要用于粗略的預(yù)測或者在缺少數(shù)據(jù)的時候采用。集計分擔(dān)模型主要有兩項式和多項式logit模型，使用以小區(qū)為單位的集計數(shù)據(jù)，在實際的貨運規(guī)劃中使用最廣泛。非集計模型一般有多項式logit和樹狀logit模型，它與集計模型的區(qū)別在于所使用的數(shù)據(jù)的不同，上個世紀(jì)90年代以來，非集計分擔(dān)模型成為國外貨運分擔(dān)模型研究和應(yīng)用主流。多模式網(wǎng)絡(luò)模型同時進行模式分擔(dān)預(yù)測和貨運分配，典型的有美國的STAN軟件包，其核心部分是運輸成本函數(shù)。
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