快遞公司快件配送中心選址研究——以AA公司華東地區配送網絡為例

2011-07-10 01:36:46韓瑞珠東南大學經濟管理學院江蘇南京211189

物流科技 2011年9期

來源，韓瑞珠（東南大學經濟管理學院，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，物流業的發展如火如荼，各國對物流業的發展都給予高度的重視。雖然物流業被定義為新興的產業，然而物流自古以來就伴隨著經濟活動的存在而存在。發展到經濟活動高度發達的現代社會，物流業對經濟的發展起著重要的推動作用，另一方面物流業的發展瓶頸也會制約經濟的發展。

物流配送中心選址是指在一個具有若干供應網點及若干需求網點的經濟區域內，選一個或多個地址設置物流配送中心的規劃過程，它在整個物流系統中占有非常重要的地位。

近年來，學術界對配送網絡優化生成了眾多重要的研究成果，各種優秀的數學算法層出不窮，如模擬退火算法、遺傳算法、蟻群算法、緊急搜索算法、神經網絡等。并且很多學者將這些優秀的算法巧妙地應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]對傳統的遺傳算法進行了嘗試性的創新改進，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建物流配送中心選址的目標函數，同時結合GIS技術，在物流中心優化方面取得了較好的效果；潘超杰（2010）[3]建立了模糊評價矩陣，并且利用了BP人工神經網絡來處理，相對客觀地評價了多個選址方案的優劣，避免了傳統算法的不足。此外，許多學者[4-5]對選址問題的深入和不懈研究也形成了許多優秀的數學模型，如最大覆蓋模型、P—中介方法、Kuehn—Hamburger模型法、動態選址模型、Baumol—Wolfe模型。

在眾多物流方式中，航空以其快速、安全、準確等優勢得到重視和快速發展，學術界對航空網絡的建設與優化也做出了許多深入地研究。通過多年的研究與發展，目前學術界逐漸承認了樞紐輻射模式，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規劃模型；翁克瑞等人（2006）[6]對中樞航線網絡的規模效益與建站數量進行了評估，利用多分配樞紐站中位模型計算中國航空樞紐港選址城市，最終從全國范圍上優化了航空網絡，節省了大量的運營費用。

在研究過程中，大量的現代計算工具也被應用于數學模型的計算，提高了準確率和計算速度，如Lingo、Matlab等。王林等人（2008）[7]很好地利用了Lingo對復雜的數學模型進行了求解；張潛（2009）[8]、李小川等人（2010）[9]也在文章中應用了這一優秀的工具。基于前人的研究，本文通過建立混合整數規劃模型并用Lingo進行求解，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

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。

一是速度快。現代社會的發展使得個人、企業等對時間的要求越來越高，時間會直接影響利益的取得、業務的成敗。而快遞是基于此種客戶需求發展起來的，因此速度成為快遞必要的特點之一。

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

三是準確性。快遞服務要求的是門到門送達，最終送達到客戶手中的快件是不允許出現錯誤的，這樣的服務理念決定了快件配送必須有高度的準確性。

1.2 配送中心選址原則

對一個以配送為主要工作環節的企業來說，配送中心是整個企業的核心。配送中心的地理位置直接影響到整個企業服務的質量和效率，最終影響到企業本身的利益。因此，建設配送中心需遵循科學合理的原則。一般來說，在規劃物流配送中心的時候，要遵循四條原則：

一是戰略性原則。配送中心的選址會在全局和長遠方面影響企業。選擇不當，不僅會立即、直接地給企業帶來經濟損失，還會阻礙企業長遠的發展和戰略目標的實現。因此，為配送中心選址時要有戰略眼光和長遠的目光，才能是企業立于不敗之地；

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

三是適應性原則。外部環境條件如區域經濟發展政策、交通條件、成本及價格等因素是不斷變化的。因此，在選址時不能將外部環境因素絕對化，規劃時要有足夠的柔性，適應當地經濟和社會的發展，在外部環境發生變化時能夠做出相應的變化。

2 A公司華東地區二級分撥中心的選址

2.1 A公司航空運輸網絡現狀分析

目前，世界主要航空貨運巨頭的快遞網絡遍布我國眾多城市，航空貨運市場中的高價位快件、包裹、電子元器件由外航主導的趨勢日趨顯著。面對這種局勢，A公司提出 “隔日送達”的以客戶服務為中心的理念，組建了自己的全貨機航空公司——A航空有限公司，構建起獨立的航空運輸網絡，此網絡主要由全貨機航線和租賃貨機航線組成，航空網點包括了北京、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，這也構成了A公司空中運輸的主要力量[10]。但是，公司在實際運行過程中還存在著一些有待提高的地方：

（1）網絡規劃混亂

A公司目前是以單個網點的業務運輸量為基礎構成自身航空運輸網絡的，各網點的運輸流動僅僅依靠規劃人員的經驗以及對網絡運營的熟悉而制定的，缺乏對整個網絡的戰略規劃、區域功能規劃和區域輻射設計。例如，因為北京與上海和杭州都有業務運輸量流動，于是就開設了杭州—北京和北京—上海兩條運輸航線，而沒有考慮到華北運輸區域和華東運輸區域的規劃設計，不僅占用了有限的空運資源而且貨機使用率低下。

（2）貨運飛機調度使用不完善

全貨機資源的運營成本較高且屬稀缺資源，現有的規劃方法和規劃手段相對比較原始，更多依靠規劃人員的經驗以及對網絡運營方面的熟悉程度，而且每一次的規劃調整耗時較長，難以適應外部資源及需求變化，而做到規劃和評價快速響應，整個工作缺乏一個有效的規劃工具和評價工具來實現高效、科學的航空網絡規劃及評價。同時，現有的全貨機航線基本都是 “點對點”以及 “環型”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）各網點間貨運量極不平衡

公司現有17個直接航空運輸網點，根據各網點的運輸貨物量，如圖1所示，各個網點之間均有航空運輸往來，往來的運輸工具包括了自營全貨機和租賃貨機以及客機副艙。對這一信息進行不完全統計，公司在這17個網點之間共開設了至少225條航線，實際運作中每條航線均需專人負責維護，將會耗費大量的成本，而且這種分散的、點對點的航空運輸網絡構成也沒能實現公司戰略中的 “多級分撥配送網絡”規劃。

2.2 基于華東地區配送網絡的分析

根據地域特征與配送量的分布特點，結合輻射理論，本文將全國配送網絡大致劃分為4塊區域：華北地區、華南地區、西南地區以及華東地區。為了方便研究，以地區內吞吐量最大的城市作為各地區的代表進行研究分析，即3個全國一級分撥中心為北京（華北地區）、深圳（華南地區）、成都（西南地區）。

目前，華東地區的3個二級分撥中心（上海、杭州、無錫）分別承擔著所屬區域的貨物集散。這種區域劃分是歷史遺留下來的，是按照3個省的行政區劃嚴格區分分撥場所對應地區。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個二級分撥中心之間存在大量的三角運量，而長三角地區是中國經濟最發達最具活力的區域之一，也是速遞業務量最大、行業競爭最激烈的區域，不但兩地的流向和流量呈現出輻射全國的狀態，而且兩地各城市之間的對開運量也非常大。

（2）華東地區的3個二級分撥中心之間距離不是很長，屬于公路運輸的合理運輸范圍，沒有必要全部進行航空運輸。

因此，調整華東地區二級分撥中心的選址設計對于節約資源和合理化調度具有重大意義。

2.3 華東地區二級分撥中心選址模型

（1）假設條件

A公司的華東地區二級分撥中心選址問題是在給定某一地區所有備選點的地址集合中選出一定數目的地址建立分撥中心，從而建立一系列的配送區域，實現各個三級分撥中心點的配送，以實現選出點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總物流費用最小。

為了便于建立數學模型，作如下假設：

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輸價格均已知；

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）二級分撥中心的運營費用包括收派件費用和管理成本，且為已知。

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

（2）混合整數規劃模型建立

根據模型有3個一級分撥中心出貨，11個三級分撥中心接受二級分撥中心的出貨，有3個二級分撥中心待選城市，則快件的分撥關系和流通情況形成了整個華東地區快件配送系統的網絡結構。需要特別考慮的是：3個二級分撥中心之間也有快件運量對流的情況，因此，實際的三級分撥中心為14個（將同一個城市之間的運費設為0）。

模型中分撥中心的數量和位置是固定的，通過對運輸費用、二級分撥中心的運營費用最小化，求出各級分撥中心之間的貨物運輸關系，從3個候選城市中選出若干個二級分撥中心，從而完成選址問題。通過以上的假定和說明，可以建立A公司華東地區二級分撥中心選址模型。

目標函數[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：

每個二級分撥中心的收貨需求都能得到滿足：

上式中

ckj——單位產品從一級分撥中心k到二級分撥中心i的航空運輸費用

wkj——從一級分撥中心到二級分撥中心的運貨量

hij——單位快件從二級分撥中心i到三級分撥中心j的公路運輸費用

xij——從二級分撥中心到三級分撥中心的運貨量

ui——二級分撥中心單位收派件費用

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二級分撥中心的選址問題

設一級分撥中心有3個，分別是：北京、成都、深圳，待選的華東地區二級分撥中心有3個，分別是：上海、杭州、無錫，三級分撥中心有14個（考慮到二級分撥中心的快件對流，上述3個城市也包含在內）。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輸費用如表2所示，二級分撥中心的單位收派件費用、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輸費用如表5所示。