林產品物流系統研究現狀與展望

陳 誠，邱榮祖

(福建農林大學交通與土木工程學院，福州350002)

林產品涉及的范圍較廣，所包括的種類繁多，品種多樣。從國際通用的口徑來看，林產品是包括以森林資源為基礎而生產的木材和以木材為原料的各種產品，主要包括原木、鋸材、木質人造板、各種木質成品和半成品、木漿、以木材為原料的各種紙及紙制品和林化產品等。從我國目前的統計口徑來看，林產品除了包括上述各類產品外，同時還包括種苗、花卉、種子、林區土特產品和林果類產品等［1］。一般地，可以把林產品分為兩大類:木質林產品和非木質林產品。木質林產品主要包括原木類、鋸材類、單板類、膠合板、纖維板、刨花板、木制品、紙類、家居類和其他［2］。

林產品物流是指為了滿足消費者需求以最小成本而進行的林產品物質實體及相關信息從生產者到消費者之間的物理性流動;包括林產品生產、收購、運輸、儲存、裝卸、搬運、包裝、配送、流通加工、分銷和信息活動等一系列環節。

林產品物流系統效率的高低將對森林資源效率產生重要影響。森林資源雖然是可再生資源，但由于樹木生長周期較長，且森林對于生態環境具有重要作用，因此要求林產品物流系統在運作時需要充分考慮其特殊性。第一，森林資源分布的地域性，森林資源的分布并不與其需求地成對應關系，因而可能造成物流路線長，物流節點多的情況;第二，森林資源產出的季節性，由于森林砍伐和培育受自然條件的影響較大，因而森林資源的產出具有明顯的季節性;第三，森林資源產出量的有限性，樹木的生長有一定的周期性，因而在某一特定的砍伐策略下，一定面積林地的木材產量是有限的。這將影響森林資源(木材)供應作為供應鏈源頭的原材料供應量。

1 國內外研究現狀

已有文獻中有關林產品物流系統的研究多集中于木質林產品物流系統的研究。研究對象主要是以森林生產中的木質產品為核心的林產品供應鏈，包括原木用于鋸木的生產，紙漿木用于制漿造紙的生產，枝椏材作為人造板的生產以及采伐剩余物用于生物質能源的生產等。

有關林產品物流系統的研究內容大致可以分為4大類。第一類是林產品供應物流的研究，主要研究林產品(生物質)作為原材料的供應情況。第二類是林產品生產物流的研究，主要研究針對林產品供應鏈的一種原料，多種產品的特性進行生產物流系統決策，以達到系統最優。第三類是林產品物流網絡的研究，多集中于林產品加工廠、物流中心和配送中心等物流節點的選址以及最優運輸路徑選擇方面的研究。第四類是組合研究，即以上三類的兩者或三者的組合研究。

1．1 國外研究現狀

國外已有的林產品物流文獻的研究對象大致可以分為3大類。一類是森林提供傳統原木到鋸木廠進行加工成板材運送至客戶處。第二類是紙漿木經由制漿造紙再運送至客戶處。第三類是近年逐漸成為研究熱點的森林砍伐剩余物、小徑材和枝椏材等用于生物質能源的生產，如熱能、電能或者是生物質燃料。

1．1．1 有關傳統木材物流的研究

Dykstr等研究設施選址在森林砍伐區域的應用問題［3］;Forsberg等設計了瑞典森林區域木材運輸規劃決策支持系統，運輸方式包括卡車運輸和長途的火車運輸，考慮企業間的協作，通過統籌減少跨區域運輸量［4］;Chauhan等研究了多品種林產品調運問題，考慮了木材生產的不同區塊以及造材的影響，木材需求者則設為木材加工廠［5］;Hirsch和Derigs等研究了從森林伐區至需材工廠間的卡車運輸問題，分別利用禁忌搜索算法和多層鄰域搜索算法求解了使運輸車輛總空駛路徑最短的運輸方案［6-7］。

也有一些文獻利用仿真模型對木材物流系統進行研究。Moyaux等和Santa-Eulalia等利用基于A-gent的方法建立了森林供應鏈的模型，對供應鏈效率進行評價［8-9］;K?rh?進行了小徑材切片作業地點選擇的仿真研究，利用模擬模型對不同的作業地點進行分析［10］;Spinelli等則利用仿真模型研究了山地森林條件下，裝車前捆扎作業的必要性［11］。

早期有較多文獻對森林生產優化問題進行了研究，近期人們將森林生產和木材物流活動結合起來研究［12-13］;Troncoso等則利用混合整數規劃模型將森林生產和物流規劃問題結合起來，同時求解了木材砍伐量的確定、木材物流中心選址和木材至須材點的調研問題三個子問題［14］;Vila等根據森林生產發散性的特點設計了發散工業的生產網絡，將發散型生產中的產品組合生產決策和生產工廠選址結合起來進行決策［15］;Chauhan等將造材決策結合到木材物流網絡設計中［16］;Acuna等則研究了切片作業與運輸車輛調度的聯合優化［17］。

1．1．2 有關林漿紙物流系統的研究

林漿紙物流系統的研究報道也不少見。其中較典型的是以瑞典森林紙漿公司(S?dra Cell AB)為例，Bredstrǒm等對制漿工廠的生產物流系統進行了規劃，求解結果為日生產計劃［18］;Carlsson等闡述了包括從森林立木開始，砍伐、分類、運輸到節點、切片和制漿造紙的供應鏈環節，描述了供應鏈規劃中的決策支持工具的使用［19-20］;Gunnarsson等研究了制漿工廠多周期的生產計劃和配送整合的優化問題，考慮的決策變量有制漿廠的產品組合、庫存、紙漿產品從工廠到客戶的配送方案，使用兩種不同的啟發式算法進行求解［21］。

Koskinen闡述分析了制漿造紙公司的全球化物流策略，主要針對部門間工作的整合及協作策略［22］;Jones等考慮土地獲得成本和輪伐期，將輪伐期作為決策變量并假設木材需求量是一個獨立的、具有確定分布的變量求解了林漿紙一體化工廠原料供應問題［23］;Santos等將制漿、造紙和能源生產車間三者的生產規劃結合在一起進行求解，使收益最大［24］。

1．1．3 有關森林生物質用于能源生產的研究

近年來，隨著森林資源利用技術的提高以及人們環保意識的增強，有關森林生物質用于能源生產的研究越來越多。Gunnarsson等研究了生物質燃料供熱廠的物流問題，包括廠址選擇，原材料供應及存儲;建立了問題的混合整數線性規劃模型，并進行了求解［25］。Gronalt等對澳大利亞從森林供應木質生物質給轉化車間的總費用進行了評價，比較了集中切片和分散切片兩種方式的費用，總系統費用包括運輸費用、操作費用等［26］，但未包括砍伐費用。Flisberg等考慮森林燃料供應和普通木材物流的不同:配送前需要切片以及燃料的需求量隨溫度的不同而不同;并考慮了切片操作與運輸能力間的平衡，建立了線性規劃模型，決策內容包括切片技術的選擇，何時切片以及熱處理車間的燃料分配［27］。

有一些文獻采用基于GIS的方法進行了森林生物質物流系統的研究。Panichelli等提出了一個基于GIS的以最小費用的生物能源工廠選址為目的的決策支持系統，能處理生物質出廠價變化較大以及在同一區域有多個規模已知的生物能源工廠的選址問題;通過基于最小費用的生物質數量的定位-分配模型的使用解決能源工廠間的資源競爭問題［28］。Zhang等提出了確定生物燃料工廠最佳位置的兩階段方法論［29］。第一階段，利用GIS確定潛在可行的生物燃料工廠的位置;第二階段再應用總運輸費用最小模型選擇最佳位置。Kurka等研究了中等規模的熱電聯產車間的選址問題［30］，通過GIS中不同圖層的疊加，首先確定出適合的位置，再通過與打分層的疊加，確定出最佳位置。

也有文獻采用建立模擬模型的方法對該問題進行了研究。Rauch建立了評價風險情況下森林燃料供應模型的模擬模型［31］，模擬了在隨機風險條件下(如暴風雪、蟲害等)兩種燃料供應模型對一個熱電聯產車間的原料供應:僅有森林木片的供應及存儲以及在木片短缺期利用回收紙漿木的存儲補充原料。Mobini等建立了整合的生物質供應分析和物流模擬模型(Integrated Biomass Supply Analysis and Logistics，IBSAL)，對森林生物質的配送費用以及碳排放進行了評價［32］。

1．2 國內研究現狀

國內有關林產品物流的研究多集中于林產品物流網絡的構建或是網絡中的節點和運輸路徑和運輸方式的選擇。邱榮祖等研究了林產品物流系統中的集材及運材經濟模式;以GIS技術為基礎研究了木材運輸計劃決策支持系統、伐區楞場位置決策系統;將ArcGIS與遺傳算法相結合進行了木材物流中心選址問題的研究［33-36］。其中，GIS技術的應用主要用于提供供材地與需材點的空間位置。于蒙等用層次分析法進行了張家港木材流通中心的選址問題研究［37］。林雅惠等用遺傳算法進行了木材物流中心選址模型的求解［38］，劉娜翠等用遺傳算法進行了木材運輸方案的優化［39］，僅考慮了木材運輸子系統的優化。張淑芬等構建了伐區運輸路線優化模型，確定了伐區木材運輸(集材)的最優路線［40］。顏浩龍等討論了再聯合預測下的林產品庫存補充模型，通過提高庫存補充過程中需求函數的準確度，降低預測結果與實際需求的誤差，制定合理的庫存補充策略［41］。

因為木材資源的有限性，也有關于廢舊木材逆向物流網絡的研究［42-43］。鄭哲文等建立了第三方逆向物流企業參與情況下的廢舊木材再制造逆向物流網絡混合整數規劃模型，廢舊木材產品從回收點運往分類倉庫再運往處理中心，經處理后最后進入需求企業，無法利用的部分進行無害化填埋處理，模型求解結果為分類倉庫和處理中心的最優選址［42］。張鷹華等就北京市廢棄木質材料回收管理問題，提出了包含處理廠、回收中心和初始收集點的三層逆向物流網絡優化模型，根據回收中心到處理廠和初始收集點所產生的運輸費用以及各回收中心和處理廠的運營費用，選擇出最優回收中心位置和最優的回收路徑［43］。

2 研究中存在的不足

設施選址、運輸、原料供應和生產規劃是物流系統中的幾個主要問題，有關林產品物流系統的研究也圍繞這幾個方面展開，取得了不少的進展，但同時也存在一些不足。

2．1 簡化為靜態問題

林產品物流系統具有明顯的動態性。除了需求市場具有和普通產品市場相同的不確定性，其原料供應也因生產周期長、不確定性因素多而呈現出明顯的不確定性，如氣候、政策和森林經營策略等都將導致不同時期出材量的顯著波動。在進行林產品物流系統的規劃設計中將供材量及供材地假定為已知量都顯然與實際生產不符。

2．2 全局性研究較少

已有研究多局限于對林產品物流系統的某一子系統或子問題進行研究，如集材階段的運輸路線/運輸方式、單級木材物流中心選址、兩層/三層結構的木材調運方案優化等;從供應鏈的角度研究林產品物流系統也多集中于對木材作為生產原料的供應物流子系統的研究。而局部優化的結果往往不能使系統全局達到最優。

2．3 優化目標單一

傳統的林產品物流系統規劃目標較為單一，為費用最小或利潤最大。與一般物流系統優化類似，林產品物流系統優化，無論是設施選址還是運輸規劃都以經濟利益作為目標函數進行，僅有少數文章進行了林產品物流系統的碳排放研究。

林產品供應鏈與一般產品供應鏈的顯著區別是林產品原材料的綠色性以及森林經營的多效益性。森林經營具有經濟效益、生態效益和社會效益，好的林產品物流系統應當有利于這三者效益的共同發揮。經濟利益僅僅應是林產品物流系統優化考慮的目標之一，有時生態效益和社會效益對物流系統的影響更大，增加的經濟利益可能是以生態效益和社會效益為代價的。

2．4 區域性研究

已有的林產品物流系統研究在空間上大多限制在某一區域，尤其是有關物流系統的優化設計的研究，假定不存在跨區域的木材供應，但這與實際是十分不符的。隨著經濟全球化的發展，木材資源以及林產品的全球化采購和供應十分廣泛，林產品物流活動全球化整合的潛在收益和物流系統的戰略以及全球化的物流網絡(包括生產、配送等戰術決策)密切相關。進行全球化林產品物流系統的研究將有利于促進林產品國際貿易的發展，促進林產品在全球范圍的流動，進一步提高林產資源的利用效率。各國貿易政策的變化對國際木材供應量和供應價格的影響很大，直接導致木材及林產品的國際價格波動幅度很大。作為資源導向型物流系統，原料供應的成本對其規劃決策及策略選擇具有決定性作用。已有研究對全球化的林產品物流網絡僅停留在概念設計層面，深入詳細的策略及技術層面的研究還未涉及。

2．5 信息技術的深入應用不足

信息技術的應用能為物流系統的優化帶來顯著效益，但現代信息技術在林產品物流上的應用則明顯不足［46-47］。在已有文獻中，僅有小部分應用了GIS輔助進行林產品物流系統的決策，利用了GIS的一部分空間分析功能和地圖顯示功能，而GIS強大的信息存儲和處理功能并未利用。而很多在一般產品物流系統上已有成功應用的現代信息技術，如條形碼、RFID和GPS等在林產品物流系統中的應用仍處于探索階段。加快信息技術在林產品物流系統中的深入應用有利于促進傳統林產品物流系統向現代林產品物流系統的發展，有利于將林產品物流系統規劃及優化手段和水平推向一個新的階段。

3 林產品物流系統研究展望

隨著社會經濟、技術水平的發展，有關林產品物流的研究將不再局限于已有的研究框架，應用新思想，利用新技術，從新角度對林業物流系統的研究已初現端倪，通過對近期國內外文獻的梳理，對林產品物流系統研究趨勢作出如下幾點展望。

3．1 動態林產品物流系統

將林產品物流系統中的隨機因素、不確定性以及風險因素加入到林產品物流系統的研究中是未來研究的重要趨勢之一;動態模擬、隨機規劃和模糊決策等技術也將被引入林產品物流系統的規劃設計與管理中。將森林經營管理活動和物流活動結合起來進行綜合規劃，區分不同階段的原材料供應特點，確定不同的物流方案和策略。例如，通過動態仿真技術的應用，模擬不同采伐策略和供應鏈結構對森林結構與功能的長期影響，可作為該領域的一個研究內容。

3．2 全局優化的林產品物流系統

隨著研究的深入、研究手段和研究方法的發展，全局性、系統性和綜合性對林產品物流系統進行研究勢在必行。研究從林產品物流的起點森林開始，經過砍伐、集材運輸、物流中心集中、工廠加工生產，直至配送到客戶處的整個過程，同時考慮廢舊產品的回收再利用，從而得出更科學合理的研究結論，為實際生產決策提供依據。

3．3 多目標優化的林產品物流系統

更全面的對林產品物流系統進行分析和評價，不僅限于傳統的經濟目標，加入生態影響和社會影響的評價指標，優化目標也相應地從傳統的單一優化問題轉變成多目標優化問題，優化結果將能更有利于實現可持續發展的現代林產品物流系統的形成。當然，描述多目標優化的林產品物流系統的模型就將成為研究對象，更好的優化工具，效率更高、速度更快的優化手段也將成為研究內容。

3．4 全球化的林產品物流系統

經濟全球化的發展必然帶來林產品物流活動的全球化，而森林資源在全世界范圍內的分布不均以及各國對各級林產品的需求差異較大也加劇了林產品物流活動的全球化發展，進行全球化的林產品物流系統研究是林產品物流系統研究的必然趨勢。全球化的物流系統是一個非常復雜的物流系統，具有更多的隨機性和風險性，復雜的稅費計算、匯率計算、貿易壁壘，更長的運輸距離，涉及更多種的運輸方式等。對全球化林產品物流系統的設施選址、原料供應、運輸等詳細規劃設計的研究將成為林產品物流系統進一步的研究內容。

3．5 信息技術在林產品物流系統中的深入應用

GIS在林產品物流系統中的進一步深入應用還有待研究。包括利用GIS中存儲的海量空間數據進行森林資源的動態監控，從而得出未來木材的動態供應量，輔助林產品物流系統決策;以及利用GIS對某一區域內的林產品加工工廠的動態變化進行分析，合理確定該區域合理的林產品物流設施的位置和規模;還有利用GIS對不同區域的木材流量及流向的動態監控，制定更科學的木材供應及利用規劃等。

隨著信息化工程的不斷深入以及現代信息技術的飛速發展，智慧林業物流系統的建設也是今后的研究發展目標之一。包括RFID技術與條碼技術在內的物聯網技術在林產品物流系統研究中具有巨大的應用潛力，如利用物聯網技術進行木材運輸的動態監管，包括林業監管、來源合法性認證、林產品跟蹤管理以及木材倉儲與庫存管理、林產品的質量管理及流向流量跟蹤等。

4 結術語

林產品物流系統的發展為森林資源的有效利用及林產品市場的有序流動提供了重要支持;但要建立可持續發展的林產品物流系統，還需要更多的深入研究。本文對現有的有關林產品物流系統研究的文獻進行了梳理，對林產品物流系統的研究現狀進行了評述;對林產品物流系統的研究進行了初步的分類，根據研究對象把國外研究現狀分成了三類;而國內有關林產品物流系統方面的研究明顯少于國外，研究差距顯而易見。在對國內外現有文獻的分析上，總結了林產品物流系統的研究趨勢，動態研究、全局研究、多目標研究、全球化研究及信息技術應用研究。

森林資源因其獨特性具有多重效益，因而在林產工業的發展中，林產品物流系統的構建和發展與其他物流系統相比有一定的特殊性。在最大限度發揮物流系統流通作用的同時，需要兼顧森林資源的可持續發展，也要注意保持林產品的綠色本質，打造綠色的林產品物流系統。

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