陜西省公路煤炭物流網絡節點布局優化研究
——基于AHP—因次分析法

王新平，王亞寧 （西安科技大學管理學院，陜西 西安 710054）

從2006 年到2020 年，雖然我國煤炭資源消費量占能源消費總量的比重從72.4%下降至56.8%，呈現不斷下降的趨勢，但在未來十年甚至更長一段時間內，我國的能源結構仍將以煤炭資源為主。中國作為全球最大的煤炭消費國家，其煤炭資源密集省份物流節點的條件以及功能不斷完備，已形成較穩定的物流節點類型，主要包括煤礦、大型物流園區、存儲加工基地以及煤炭消費客戶。陜西、山西、內蒙古等地區煤炭資源比較密集，煤炭運輸主要采用以鐵路、公路為主，水路為輔的運輸方式。鐵路運輸應用范圍較廣泛，主要適合長途運輸，由于線路基本固定，而我國地域遼闊，煤炭資源生產地與需求地不平衡，因而鐵路運輸方式目前仍有較大局限性。相比之下，公路運輸則具有較強的靈活性和適應性。隨著我國公路交通網絡體系的不斷發展與完善，煤炭公路運輸已成為發展速度最快的一種運輸方式。公路煤炭物流網絡是指以實現煤炭存儲、加工、配送為目的的物流節點、節點間的公路運輸線路及方式組成的運行高效、要素協同的網絡。

目前，隨著我國大型煤炭基地產能的不斷提升，現有公路運力的擴張速度低于煤炭市場擴張速度，常常會造成主干道路擁堵。陜西作為我國煤炭資源大省，每年大約有63%的煤炭運往外省，其余煤炭用于本省的火力發電、煤化工以及生活供熱等。因此，為降低煤礦運輸成本、緩解公路運輸壓力，需要依據不同地區的資源密集程度以及運輸方式特征，確定城市物流的發展規劃和定位。在成本可控的條件下，降低庫存，優化公路煤炭物流網絡各級節點的合理布局。綜上所述，本文主要研究陜西省公路煤炭物流網絡節點的布局優化問題。

1 文獻綜述

國內外學者從不同視角出發，對煤炭物流網絡優化問題進行了研究。關于物流網絡模型構建方面的研究較為豐富，大多以利潤最大化、客戶滿意度最大化等作為單一或多目標進行研究。Peng 等以最大化利潤與客戶滿意度為目標，構建了煤炭綜合物流系統關于生產運輸問題的動態優化模型。彭永濤等以煤炭企業的運輸能力和倉儲能力為限制約束，構建了煤炭物流網絡均衡模型，并求解出煤炭物流網絡中均衡條件下各級設施間的運輸量以及煤炭產品價格。范志強以最小化成本為目標，構建了混合整數規劃模型，研究了煤炭物流網絡優化問題。

袁旭梅等在文獻的研究基礎上，綜合考慮港口的物流能力以及固定設施成本，構建了海運煤炭物流網絡混合整數規劃模型，并發現港口的物流能力以及成本關系系數均為影響網絡優化結果的重要因素。Benalcazar 等提出了一種用于煤炭生產貿易公司的倉儲和配送網絡重構的混合整數線性規劃模型。Zhou 等建立了兩級隨機整數規劃模型，以解決多級煤炭物流在不確定性條件下的聯合產能規劃和配電網絡優化問題。為了提高求解效率，李丹等建立了以利潤最大化為目標的煤炭物流網絡優化模型，并通過實證分析得出該模型可用于解決大型煤炭企業實際問題。

關于物流網絡的系統分析方面的研究，主要是物流理論、系統的影響因素以及節點的布局優化等。彭晨等對基于信息共享的煤炭物流開放式功能體系結構進行了研究。金飛等建立了煤炭物流網絡中企業選擇合作伙伴的評價指標體系。韓麗萍等分析了內蒙古煤炭物流網絡節點存在的主要問題，并對該省的煤炭物流網絡布局進行了優化研究。

綜上，現有研究成果大多是采用運籌學等方法對煤炭物流的決策體系結構以及生產各環節進行優化研究，但對于煤炭物流網絡布局進行綜合性分析或采用定性定量相結合的方法來優化公路煤炭物流網絡的文獻相對較少。陜西作為我國能源資源領域不可或缺的重要基地，研究其公路煤炭物流網絡節點布局優化問題具有較為重要的理論與實踐意義。

本文擬通過科學分析陜西省煤炭物流網絡節點的屬性和功能來探討其公路煤炭物流節點布局的影響因素，通過對節點的選取建立AHP—因次分析法量化標準模型，對公路煤炭物流節點布局進行科學合理的研究，優化陜西省公路煤炭物流網絡節點布局。

2 陜西省公路煤炭物流網絡節點布局現狀

陜西省煤炭資源豐富且分布較為密集，煤炭產品種類多且質量較高，煤炭產能約占國內總產能的1/6。國家能源局于2019 年3 月15 日公布的數據顯示，陜西省生產煤礦共有239 家，合計產能44 378 萬噸/年，建設煤礦共有153 家，新增煤炭產能合計為15 237 萬噸/年，煤礦分布具體情況如表1 所示。

表1 陜西省各市煤礦分布情況

通過調研發現，陜西省煤炭物流網絡具有煤炭產量高、分布廣、品種多等優勢特征，但是在運輸過程和物流節點等方面仍然存在如下問題：

（1） 公路煤炭運輸的過程中，運輸路線安排不合理，存在著重復運輸、過長運輸等現象，造成此類現象的主要原因有兩種：其一是煤炭產品原本可以直接運往目的地，但是由于倉儲中心的設置不合理，從而造成運輸過程中煤炭不停周轉；其二是煤炭產品的過遠運輸，目的地超出了煤炭貨物的輻射范圍。這兩種問題延長了煤炭的運輸距離和在途時間，無形中增加了運輸費用。因此，煤炭運輸前需要進行處理加工，這樣可以降低煤炭運輸成本，并且提高煤炭產品的質量。

（2） 在物流節點方面：首先，節點層級劃分不明確。目前，陜西省公路煤炭物流節點較多，但是節點功能沒有明確定位且較為分散，存在同質化、功能定位交叉等現象，各個物流節點單獨運作，因此，需要對物流節點進行合理的層級劃分。其次，節點現代化程度較低。物流企業與煤炭客戶之間信息不對稱，信息的共享程度較低，難以維護客戶關系。再者，在倉儲方面，缺乏自動化的設備，效能較低，信息化水平落后。最后，物流節點出現資源浪費問題。科學數字化配煤的技術已經成熟，但是在實際的配煤加工過程中，技術人員經常依靠以往經驗進行工作，部分企業未嚴格采用科學配煤技術，往往會造成煤炭資源的浪費。

3 基于AHP—因次分析法的陜西省公路煤炭物流網絡節點布局優化

通過對煤炭物流網絡布局進行優化可有效降低煤炭運輸的成本，因而本文聚焦陜西省公路煤炭物流現狀以及各級節點選址所存在的問題，通過對各級節點的功能屬性進行評估，并且采用定量與定性相結合的AHP—因次分析法來優化公路煤炭物流網絡節點布局問題。

基于AHP—因次分析法的公路煤炭物流網絡優化主要包括三個步驟：首先，提煉影響因素指標并計算各指標權重；然后，根據類別計算出不同節點各個評價指標的數值；最后，根據各指標值分析評價結果，并依據指標值的大小以及與該節點有關聯的其余節點，確定最終的公路煤炭物流網絡布局。

3.1 建立影響因素指標體系

3.1.1 定量因素

通過查找《統計年鑒》并結合現有的相關研究成果，本文選取的煤炭物流節點的定量因素包括：各煤炭產能、煤礦分布數量以及公路里程數。

（1） 煤炭產能

煤炭產能是影響煤炭物流網絡節點布局的關鍵因素，它直接反映該節點所要承擔的煤炭運輸量，決定節點的功能定位以及重要程度。煤炭產能較高的地區通常需要根據實際情況設置多個大中型物流園區或者物流中心，以保證煤炭的正常運輸和配煤加工，滿足物流節點的運輸集散效應。

（2） 煤礦分布數量

煤礦數量是影響煤炭物流選擇的重要因素，包括生產煤礦數量和建設煤礦數量。地區的煤礦分布數量可以間接反映該地區的煤炭運輸壓力、輻射范圍的大小和煤炭資源的密集程度。若一個地區的煤礦分布越密集，則周圍的煤炭開采企業越多，相應地對于物流園區的需求量也會增多。因此，煤礦分布數量是選擇物流節點的重要因素。

（3） 公路里程數

公路里程數是衡量一個地區運輸密度、運輸壓力等的重要指標，可以反映該地區公路建設的發展規模及速度，也間接反映了該地區的交通運輸水平。

3.1.2 定性因素

結合現有相關研究成果與企業實際調研，陜西省公路煤炭物流網絡節點布局的定性因素主要有：備選節點的經濟發展水平、交通運輸能力、客戶規模以及環境情況4 個指標，如圖1 所示。

圖1 定性因素的衡量指標體系

對各指標進行如下具體解釋：

（1） 經濟發展水平

物流行業的發展速度與物流節點地區的經濟發展水平是相互促進的。一般來說，一個地區的經濟發展水平越高，那么該地區的商品貿易越發達，對于交通運輸的需求和投入也會越高，物流行業的發展速度就越快。與之對應的是，物流行業的不斷發展，同樣會給該地區帶來經濟效益，從而提高經濟發展水平。因此，在選擇節點時需要考慮地區生產總值以及經濟增加值等。

（2） 交通運輸能力

四通八達的交通運輸網絡是公路煤炭物流網絡的基礎條件。大型物流網絡節點通常需要建立在公路、鐵路等各種運輸方式的交點位置，因為交通運輸能力約束著煤炭物流節點的運營效率以及運輸速率，是該節點能否進行煤炭集散的前提條件，并且影響服務質量以及客戶滿意度。交通運輸能力一般通過該地區的公路里程數、公路貨運量、公路周轉量、公路交通網的建設情況等指標進行衡量。

（3） 客戶規模

物流節點的職能是為客戶服務，上游為煤炭生產企業，下游是消費者。客戶規模的大小決定著該節點的建設規模。因此，物流節點的客戶規模不能過小，并且需要具有合適大小的輻射區域。

（4） 環境情況

近年來，煤炭物流的發展逐漸轉向綠色可持續發展，實現煤炭企業與大自然和諧共處。煤炭物流節點的選擇需要考慮對環境的影響程度，遵守國家相關規定，盡量降低對大自然的消極影響。環境情況通過環境污染、環境質量等指標進行衡量。煤炭物流的環境影響越小，可持續競爭能力就越大，就越有潛力成為備選物流節點。

3.2 因次分析法計算定量因素的重要性因子Ti

根據定量因素重要性因子的計算結果來看，物流節點的優先排序依次為：榆林市、延安市、渭南市、咸陽市、漢中市、安康市、寶雞市、銅川市、商洛市、西安市。

表2 陜西省備選物流節點定量因素權重值

3.3 AHP—因次分析法計算定性因素重要性因子Li

3.3.1 AHP 確定定性因素各級指標權重

根據圖1 所建立的定性因素評價指標體系，運用專家打分法（發放問卷25 份，回收25 份） 分別對一級和二級指標的重要性程度進行評價，通常采用1～9 及其倒數的數量標度方法來對指標進行兩兩比較，從而構造各級指標的判斷矩陣。

首先建立經濟發展水平、交通運輸能力、客戶規模和環境情況4 個一級評價指標的判斷矩陣X，具體的權重賦值如下所示：

同樣，構建經濟發展水平、交通運輸能力、客戶規模和環境情況4 個一級評價指標下對應的二級評價指標的判斷矩陣X、X、X和X，具體的權重賦值如下所示：

其中：RI 表示平均一致性指標，通過查找參考表，可得RI=0.90。結果表明，一級評價指標判斷矩陣X 通過了一致性檢驗，其權重賦值均滿足要求。

采用同樣方法來計算二級評價指標的判斷矩陣，得出權重分配與一致性指標數值，如表3 所示：

表3 二級指標權重分配與一致性指標

3.3.2 因次分析法確定定性因素重要性因子

通過AHP 方法確定了一級指標和二級指標的相對權重。首先根據二級指標及其權重確定各節點二級指標下的重要程度，然后使用一級指標的相對權重計算出各節點總的重要程度。那么，各備選節點的某一定性因素j 的重要性程度因子D為該節點定性因素重要性與重要性程度總和的比值，公式如下：

通過查閱《2020 陜西省統計年鑒》、《2020 陜西省生態環境狀況公報》等相關材料及文獻，對定性因素指標進行量化，并對陜西省備選物流節點定性因素進行分析計算，得出各物流節點的定性因素的重要性程度匯總表，如表4 所示。

表4 陜西省備選物流節點定性因素重要性程度匯總

3.4 綜合計算總的重要性因子Si

備選節點總的重要性因子S為定量因素與定性因素分別乘其權重并相加，其公式為：

假設定性和定量因素的影響程度相同，均為0.5，那么備選物流節點總的重要性因子排序如表5 所示。陜西省公路煤炭物流備選節點綜合重要性程度的優先排序為：榆林市、渭南市、咸陽市、延安市、漢中市、安康市、寶雞市、西安市、銅川市和商洛市。

表5 陜西省備選物流節點重要性因子排序

3.5 陜西省公路煤炭物流網絡布局方案

根據AHP—因次分析法最終的計算結果，結合各節點的煤礦分布情況以及交通運輸條件，依次選取煤炭物流節點，直至選取節點總的輻射范圍可以覆蓋陜西省所有煤礦，從而可形成陜西省公路煤炭物流網絡節點布局方案，如圖2 所示。

從圖2 中可以看出，榆林市節點處于關鍵的交通樞紐位置，并且可以輻射到大部分煤礦，因此劃分到一級煤炭物流節點，其主要功能是大型綜合物流園區，可為采用多項運輸方式的混合運輸提供倉儲、中轉等服務；二級節點需要覆蓋剩余煤礦區域，因此渭南市、咸陽市、延安市、漢中市、安康市、寶雞市及西安市可劃分為二級煤炭物流網絡節點，功能定位為大中型物流中心；三級物流節點的數量相對較多，對一級節點和二級節點進行重要補充，從而覆蓋煤礦分布地區，其主要功能為中小型煤炭配送中心，主要有：神木縣、府谷縣、榆陽區、橫山縣、黃陵縣、子長縣、鎮巴縣、旬邑縣、彬縣、商州區、韓城、澄城和合陽縣。

圖2 陜西省公路煤炭物流網絡優化布局方案

陜西省公路煤炭物流節點的層級劃分可以全面地了解各備選節點的優勢、劣勢和物流發展水平，從而合理地配置地區資源。不同層級的節點對整個物流網絡布局的重要程度是有差異的，可針對不同層級的節點建立相應的信息共享和監督平臺，更有目的性地完善節點的固定設施和功能。

4 結 論

本文分析了陜西省公路煤炭物流網絡節點的布局問題，考慮節點的煤礦分布、煤炭產能、交通運輸、經濟發展等重要因素，使用AHP—因次分析法，將定性因素定量化，從而將定量因素和定性因素的重要程度進行綜合計算，得到各備選節點的重要性因子排序，并對備選節點進行了層級劃分，分別得到一級、二級和三級公路煤炭物流網絡節點，最終確定了陜西省公路煤炭物流網絡的最優化布局方案，該方案可為政府進行公路煤炭物流網絡整體規劃提供建議。

根據物流網絡的優化布局，可以降低煤炭物流網絡的運輸成本，將公路運輸壓力進行了合理地分配，使得各備選節點可以緩解榆林、延安等煤礦密集區的公路運輸壓力，解決煤炭運輸主要交通樞紐的擁堵問題，并且解決了各個備選節點的功能定位不清晰以及數量多且服務重疊等問題。陜西省公路煤炭物流網絡布局的實例分析表明，該方法具有較強的可操作性以及廣泛的適用性，可為管理者提供可靠性參考。