社會(huì)物流系統(tǒng)及綜合運(yùn)輸系統(tǒng)協(xié)同分析

方陽(yáng)劼，孫 焰

（同濟(jì)大學(xué)交通運(yùn)輸工程學(xué)院）

雖然我國(guó)物流業(yè)近年來(lái)發(fā)展迅速，但是存在的問(wèn)題和矛盾也日益突出?，F(xiàn)階段，全國(guó)已建、在建的物流園區(qū)常常出現(xiàn)周邊交通擁堵交通環(huán)境遭到破壞，或者物流園區(qū)場(chǎng)地設(shè)施閑置、運(yùn)作效率低下等一系列問(wèn)題。案例分析發(fā)現(xiàn)，造成這些問(wèn)題的重要原因即社會(huì)物流系統(tǒng)與綜合運(yùn)輸系統(tǒng)發(fā)展不協(xié)調(diào)。

如何衡量區(qū)域綜合運(yùn)輸系統(tǒng)是否能很好地為社會(huì)物流系統(tǒng)服務(wù)，能否滿足社會(huì)物流系統(tǒng)產(chǎn)生貨運(yùn)量的運(yùn)輸需求兩者是否能夠協(xié)調(diào)發(fā)展已經(jīng)成為理論和實(shí)踐界共同關(guān)注的問(wèn)題。。

1 基本概念

1.1 社會(huì)系統(tǒng)與綜合運(yùn)輸系統(tǒng)概念界定

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《物流術(shù)語(yǔ)》對(duì)“社會(huì)物流”給出的定義為“企業(yè)外部的物流活動(dòng)的總稱”，是指以一個(gè)社會(huì)為范疇，面向社會(huì)廣大用戶的物流。綜合運(yùn)輸系統(tǒng)由客貨流系統(tǒng)、載運(yùn)機(jī)具系統(tǒng)、路網(wǎng)系統(tǒng)、運(yùn)輸管理系統(tǒng)、生產(chǎn)組織系統(tǒng)、信息系統(tǒng)幾個(gè)方面構(gòu)成。按照運(yùn)輸方式分，綜合運(yùn)輸系統(tǒng)又可以分為鐵路、公路、水路、管道和航空五個(gè)部分。

1.2 協(xié)同學(xué)原理

協(xié)同學(xué)是研究系統(tǒng)中子系統(tǒng)之間是怎樣合作以產(chǎn)生宏觀的結(jié)構(gòu)、時(shí)間結(jié)構(gòu)或功能結(jié)構(gòu)的學(xué)科，是由著名學(xué)者哈肯于1969年創(chuàng)立的。從協(xié)同學(xué)的角度看，協(xié)調(diào)是指系統(tǒng)之間或系統(tǒng)組成要素之間在發(fā)展演化過(guò)程中彼此的和諧一致；這種和諧一致的程度稱為協(xié)調(diào)度。協(xié)同是為了達(dá)到系統(tǒng)總體發(fā)展目標(biāo)，各子系統(tǒng)、各要素之間通過(guò)有效合作，使得各個(gè)子系統(tǒng)、子要素從無(wú)序到有序、從低效到高效的運(yùn)作發(fā)展過(guò)程。為了描述系統(tǒng)的實(shí)際狀態(tài)和結(jié)構(gòu)并研究系統(tǒng)演化中的共同性特征，首先需要在各種微觀變量或宏觀變量中選擇出描述系統(tǒng)宏觀狀態(tài)、結(jié)構(gòu)和行為的最主要、最有效、最具決定性的參量。為此，哈肯采用了蘭道在平衡相變理論中所使用的序參量概念。

2 協(xié)同機(jī)理分析

社會(huì)物流系統(tǒng)與綜合運(yùn)輸系統(tǒng)的協(xié)調(diào)性指兩個(gè)系統(tǒng)中構(gòu)成要素間具有合作、互補(bǔ)、同步、制約等多種關(guān)系，以及由于這些關(guān)聯(lián)關(guān)系導(dǎo)致最終呈現(xiàn)出的協(xié)調(diào)結(jié)構(gòu)和狀態(tài)。只有不斷進(jìn)行調(diào)節(jié)，才能保持二者之間的動(dòng)態(tài)平衡協(xié)調(diào)關(guān)系，達(dá)到區(qū)域總體發(fā)展的最佳系統(tǒng)整體效應(yīng)。

社會(huì)物流系統(tǒng)和綜合運(yùn)輸系統(tǒng)的整體協(xié)調(diào)性主要包括以下幾個(gè)方面：

空間結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)：物流基礎(chǔ)設(shè)施必然與各種運(yùn)輸方式中的一種或幾種相連接，要求與場(chǎng)站、路網(wǎng)在空間上相協(xié)調(diào)；同時(shí)，大型物流基礎(chǔ)設(shè)施會(huì)吸引大量車流，給區(qū)域帶來(lái)較大交通影響，要求交通需求和承載能力在空間上相協(xié)調(diào)。

時(shí)間結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)：對(duì)物流系統(tǒng)和綜合運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)施建設(shè)程度的合理性，以及物流基礎(chǔ)設(shè)施和運(yùn)輸系統(tǒng)發(fā)展速度在時(shí)間上的協(xié)調(diào)性。

系統(tǒng)功能協(xié)調(diào)：不同類型的物流園區(qū)側(cè)重的系統(tǒng)功能也不相同，貨運(yùn)服務(wù)型、生產(chǎn)服務(wù)型、商貿(mào)服務(wù)型和綜合服務(wù)型的物流園區(qū)應(yīng)與綜合運(yùn)輸系統(tǒng)能夠提供的服務(wù)要求相協(xié)調(diào)；不同品種的貨物運(yùn)輸需求與運(yùn)輸條件相協(xié)調(diào)。

3 社會(huì)物流系統(tǒng)與綜合運(yùn)輸系統(tǒng)協(xié)同分析數(shù)學(xué)模型

協(xié)同分析數(shù)學(xué)模型建立整體思路如下：首先建立協(xié)同分析指標(biāo)體系，接著輸入交通統(tǒng)計(jì)年鑒數(shù)據(jù)，利用主成分分析法提取序參量指標(biāo)，計(jì)算系統(tǒng)協(xié)調(diào)度。根據(jù)計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行靜態(tài)協(xié)調(diào)度與動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)度分析，最后進(jìn)行協(xié)調(diào)度分級(jí)和綜合協(xié)同分析，給出優(yōu)化意見(jiàn)。

3.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)分析與選取

評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建是為了建立對(duì)區(qū)域物流系統(tǒng)分析、評(píng)價(jià)、規(guī)劃的綜合參考指標(biāo)體系，選取指標(biāo)如表1。其中，部分指標(biāo)具體含義及計(jì)算方法如下。

路網(wǎng)密度：是指某一計(jì)算區(qū)域內(nèi)所有的道路的總長(zhǎng)度與區(qū)域總面積之比，單位為千米每平方千米。

路段負(fù)荷均勻性：該指標(biāo)用于衡量路網(wǎng)負(fù)荷的均勻性φ。φ反映路段負(fù)荷率ηi=Vi/Ci偏離平均負(fù)荷率的程度，φ值越小，路網(wǎng)負(fù)荷均勻性越好。

路網(wǎng)貨運(yùn)平均速度：綜合運(yùn)輸系統(tǒng)路網(wǎng)一天中平均運(yùn)輸速度Q可以反映路網(wǎng)運(yùn)送貨物質(zhì)量的好壞。

表1 社會(huì)物流系統(tǒng)與綜合運(yùn)輸系統(tǒng)協(xié)同分析指標(biāo)體系

其中Nij，tij為（i，j）點(diǎn)對(duì)之間的貨運(yùn)流量，dij（i，j）之間的直線距離，Tz為路網(wǎng)折算換乘總時(shí)間。

交通擁堵平均時(shí)間：由于路段平均速度值的大小是對(duì)交通擁堵?tīng)顟B(tài)最直觀的感受，所以可以根據(jù)平均速度將擁堵?tīng)顟B(tài)進(jìn)行分級(jí)。

鐵路運(yùn)輸網(wǎng)密度：一個(gè)區(qū)域的鐵路營(yíng)業(yè)里程與該區(qū)域的面積之比。

貨運(yùn)周轉(zhuǎn)量：指運(yùn)輸貨物的數(shù)量（噸）與運(yùn)輸距離（公里）的乘積。

貨物平均運(yùn)輸延誤時(shí)間：采取抽樣調(diào)查方式，同濟(jì)各運(yùn)輸方式貨物運(yùn)輸?shù)钠骄诱`時(shí)間。

物流結(jié)點(diǎn)可達(dá)性平均值：指規(guī)劃區(qū)內(nèi)某一物流結(jié)點(diǎn)出發(fā)抵達(dá)任意目的地的行程距離、行程時(shí)間大小。網(wǎng)絡(luò)中物流結(jié)點(diǎn)i的可達(dá)性，用平均行程時(shí)間或者Ti或者距離Di表示，計(jì)算如下：

其中：N為區(qū)域內(nèi)物流結(jié)點(diǎn)數(shù)，T為物流結(jié)點(diǎn)時(shí)間可達(dá)性平均值，D為物流結(jié)點(diǎn)空間可達(dá)性平均值。

3.2 主成分分析模型

主成分分析就是把原有的多個(gè)指標(biāo)轉(zhuǎn)化成少數(shù)幾個(gè)代表性較好的綜合指標(biāo)，這少數(shù)幾個(gè)指標(biāo)能夠反應(yīng)原來(lái)指標(biāo)的大部分信息，并且各個(gè)指標(biāo)之間保持獨(dú)立，避免出現(xiàn)重疊信息。主成分分析的基本原理是降維的數(shù)學(xué)方法。

（1）模型建立

設(shè)實(shí)際問(wèn)題中有p個(gè)指標(biāo)，將這p個(gè)指標(biāo)看作p個(gè)隨機(jī)變量，記為X1，X2，…，Xp，主成分分析的目標(biāo)即把這 p個(gè)指標(biāo)的問(wèn)題，轉(zhuǎn)變?yōu)橛懻搈個(gè)新的指標(biāo)F1，F(xiàn)2，…，F(xiàn)m（m＜p），按照保留主要信息量的原則充分反映原指標(biāo)的信息，并相互獨(dú)立。

滿足下列條件：1）每個(gè)主成分的系數(shù)平方和為1；主成分之間相互獨(dú)立，即無(wú)重疊的信息；主成分的方差依次遞減，重要性依次遞減。

（2）序參量計(jì)算

為消除量綱影響，計(jì)算之前先將原始數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化。

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化變量求出相關(guān)矩陣，標(biāo)準(zhǔn)化后協(xié)方差矩陣與相關(guān)矩陣完全一樣。

其中，F(xiàn)為綜合發(fā)展指數(shù)，i=1，… p，ai為第i個(gè)主成分的貢獻(xiàn)率，F(xiàn)i為第i個(gè)主成分的得分。

（3）協(xié)調(diào)度計(jì)算

協(xié)調(diào)度模型指出，系統(tǒng)之間的離差越小，系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)度越高，離差表示為：

C為［0，1］之間的數(shù)。C的值反應(yīng)系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)程度，C越接近1則系統(tǒng)發(fā)展越協(xié)調(diào)；C的值越小，則系統(tǒng)發(fā)展越不協(xié)調(diào)。

3.4 狀態(tài)協(xié)調(diào)發(fā)展度

系統(tǒng)發(fā)展的適應(yīng)性具有靜態(tài)和動(dòng)態(tài)雙重特性。靜態(tài)協(xié)調(diào)度可以反映某一段時(shí)期系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)狀況，動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)度可以反映出隨著時(shí)間變化協(xié)調(diào)發(fā)展的趨勢(shì)。

靜態(tài)協(xié)調(diào)度用于評(píng)價(jià)特定時(shí)期社會(huì)物流系統(tǒng)和綜合運(yùn)輸系統(tǒng)協(xié)調(diào)狀況，用S表示

其中C為協(xié)調(diào)度，T為社會(huì)物流系統(tǒng)和綜合運(yùn)輸系統(tǒng)的綜合評(píng)價(jià)指數(shù)，α與β為待定權(quán)數(shù)。本文認(rèn)為社會(huì)物流系統(tǒng)與綜合運(yùn)輸系統(tǒng)同等重要，取α=β=0.5。

動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)發(fā)展度反映子系統(tǒng)之間相互發(fā)展的動(dòng)態(tài)程度：

對(duì)于任意兩個(gè)不同時(shí)刻t2＞t1，若D（t2）＞D（t1），則系統(tǒng)向著更加協(xié)調(diào)的方向發(fā)展，反之同理。

3.3 協(xié)調(diào)度分析評(píng)價(jià)

由于得到的協(xié)調(diào)度是［0，1］內(nèi)連續(xù)的數(shù)值，無(wú)法直觀判斷，必須確定協(xié)調(diào)等級(jí)。按實(shí)際情況，將系統(tǒng)適應(yīng)性分為五個(gè)等級(jí)。

和諧（0.8＜C≤1）：社會(huì)物流系統(tǒng)與綜合運(yùn)輸系統(tǒng)的發(fā)展同步。綜合運(yùn)輸系統(tǒng)運(yùn)力不僅滿足當(dāng)前社會(huì)物流系統(tǒng)需求，而且運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施完備，運(yùn)輸延誤時(shí)間較短，各種運(yùn)輸方式銜接較好，在一定時(shí)期內(nèi)能保持穩(wěn)定狀態(tài)。

協(xié)調(diào)（0.6＜C≤0.8）：綜合運(yùn)輸系統(tǒng)能力能夠滿足社會(huì)物流系統(tǒng)運(yùn)量的需求，基礎(chǔ)設(shè)施良好，各種運(yùn)輸方式銜接基本無(wú)障礙。在設(shè)施利用合理、資源優(yōu)化配置情況下能夠基本滿足不同層次的物流運(yùn)輸需要。

基本協(xié)調(diào)（0.6＜C≤0.8）系統(tǒng)整體發(fā)展協(xié)調(diào)，局部地區(qū)運(yùn)輸系統(tǒng)存在不適應(yīng)社會(huì)物流系統(tǒng)運(yùn)力需求的狀況。社會(huì)物流系統(tǒng)服務(wù)質(zhì)量總體可以接受，綜合運(yùn)輸系統(tǒng)能夠維持正常運(yùn)行。

制約（0.6＜C≤0.8）：綜合運(yùn)輸系統(tǒng)能力不能滿足社會(huì)物流系統(tǒng)的需求，社會(huì)物流系統(tǒng)服務(wù)質(zhì)量較差，延誤時(shí)間較長(zhǎng)。綜合運(yùn)輸系統(tǒng)暢通情況不佳，各運(yùn)輸方式銜接困難。

矛盾（0.6＜C≤0.8）：綜合運(yùn)輸系統(tǒng)與社會(huì)物流系統(tǒng)發(fā)展嚴(yán)重矛盾。綜合運(yùn)輸系統(tǒng)運(yùn)力供不應(yīng)求，運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施落后。社會(huì)物流系統(tǒng)中貨物運(yùn)輸延誤過(guò)長(zhǎng)，造成大量貨損，各種運(yùn)輸方式無(wú)法順利銜接。

4 結(jié)論與展望

本文對(duì)社會(huì)物流系統(tǒng)及綜合運(yùn)輸系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)同分析的方法不僅可以對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)性評(píng)價(jià)，也可以利用預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)待建項(xiàng)目及區(qū)域進(jìn)行協(xié)調(diào)性預(yù)測(cè)，為區(qū)域物流系統(tǒng)、運(yùn)輸系統(tǒng)規(guī)劃提供了一種解決思路。通過(guò)對(duì)靜態(tài)協(xié)調(diào)度和動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)度的分析可以分析區(qū)域協(xié)調(diào)性發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)此能夠及時(shí)采取相應(yīng)措施，減少由于社會(huì)物流系統(tǒng)和綜合運(yùn)輸系統(tǒng)的不協(xié)調(diào)帶來(lái)的損失。

［1］石欽文.綜合運(yùn)輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)發(fā)展理論研究［D］.北京：北京交通大學(xué)，2010：8－9.

［2］H.哈肯.協(xié)同學(xué)［M］.北京：原子能出版社，1984.

［3］顧保南，方青青.城市軌道交通路網(wǎng)規(guī)劃的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系研究［J］.城市軌道交通研究，2000（1）：24－26.

［4］劉娟，孫建平.微觀層次城市道路交通擁堵評(píng)價(jià)指標(biāo)的研究［C］.第三屆中國(guó)智能交通年會(huì)論文集，2007.

［5］廖重斌.環(huán)境與經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展的定量評(píng)判及其分類體系－以珠江三角洲城市群為例［J］.熱帶地理，1999，19（2）：171－177.