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快递(快运)班车运输网络如何规划?

2021-06-07 12:23

前言: 中国现代物流十年的发展,已经建立了大量的物流基础设施,如高速公路、铁路、物流园、仓库等,但物流公司对于网络建设一直没有太大的起色,偶有较为成功的,就会很快被

前言:

中国现代物流十年的发展,已经建立了大量的物流基础设施,如高速公路、铁路、物流园、仓库等,但物流公司对于网络建设一直没有太大的起色,偶有较为成功的,就会很快被兼并掉。到底应该怎样解决网络布局问题,建立起支撑全国性运营的运输网络,成为物流公司成长中一个迈不开的槛儿。

本文就是着眼于这一事关物流企业核心能力的网络布局问题,就快递(快运)公司的运输网络布局的理念、模型与方法进行研究。

其实,快递与快运、速运等在服务时限上有快慢之分,货物单件重量上有些许差异,但有两个共同的特点,一是取派地点随机,二是有确定的服务时限承诺。所以,这几种服务有着相类似的运输网络,只是运输工具的选择不同罢了。基于此,本文将这几种服务统称为快递;运输方式也不区分陆运、铁路和空运等,只就线路、成本等做考虑。

一、快递运输网络的特点

在供应链一体化的大趋势下,企业倾向于采取零库存、小批量采购和快速配送的运作方式,传统整车运输的模式受到了挑战。据中国物流与采购联合会调查,在生产企业中60%的企业销售范围是全国覆盖,也就说大部分企业的销售需要全国范围的物流网络的支持。商贸业也呈现类似的倾向,2009年上半年全国网购人数就达到了8788万,全国网络购物消费总金额为1195.2亿元,全年估计会达到2500亿元,比2008年几乎翻番,快递业务发展前景不可估量。淘宝网总裁陆兆禧认为,与中国互联网发展的趋势相对应,另一个重要的趋势是二三线城市,甚至中西部区域和农村,将成为掀起网络购物下一浪的重镇。这样,快递企业必须要具备强大的物流配送网络,进一步完善村镇级的物流网络覆盖,否则将无法实现对二三线城市的快递需求的有效满足。

某中型陆运企业,在几个省市设立了自己的仓库和办事处,但是却宣称管理着300多条线路。我们都清楚,这里所说的线路都是指直通式线路(起点直接到终点),也就是配货站司机的操作方式。如果每车次都是满载,这种线路安排当然具有节省时间、节省费用的优势;但如果不是,直通式线路将面临很大的问题:满载率低、运输资源浪费严重、管理成本高等。更何况,单程的满载不代表回程满载,整体的满载率如何更是连自己都心中没底。

轴辐式网络则可以较好地解决这些问题。假设网络中有个节点,相互之间都存在双向货物流,则要将全部的个节点相连,直通式网络需要条节线。假设每条线上需要一辆运输车辆,则总共需要辆车。如果采用轴辐式网络,选定一个节点作为中心枢纽点,它与网络中各个节点相连,在总节点数量仍是个的相同情况下,只需条节线,也就是说班车数量仅需要辆。轴辐式网络不仅大幅度降低了车辆数和运输成本,也同时减少了管理成本和运营风险。

快递企业通常会建立起自己的轴辐式运输网络,依靠班车连接各个节点,实现货物的集散。通过对联邦快递、宅急送、天地华宇等企业在国内运输网络的分析,我们可以把快递运输网络归纳为如下三个层面:

(1)终端取派。在业务开始时,快递公司各地的站点(节点)派出车辆上门从发货客户处收取货物;在业务后端,快递公司需要派出车辆上门向收货客户派送货物。这两个层面的运输网络从根本上是一体的,虽然对一票货物在甲地表现为取件,在乙地表现为派件;但对于另外一票货物则可能恰好相反。这种取派件的需求和网络配置方式,整体上是按照区域来配置和划分车辆,并针对订单采取牛奶路线方式优化。

(2)区内运输或称支线运输。区内运输是由区内中心站(枢纽点)和区内各节点之间的运输,保证枢纽点对于覆盖范围内的节点之间的物流量进行内部集散,并对进出枢纽点区域的货物进行集散处理。这一层面的运输一般是由公路班车来实现。

(3)区间运输或称干线运输。对于多“中心枢纽点”的轴辐式标准快递网络,中心之间的干线运输(区间配送)通常是由飞机来完成的,对于快运业务则多由公路班车来运输完成。对于单“中心枢纽点”的树型和星型轴辐式网络,干线运输方式的选择则可以根据实际情况来合理分析和配置。

另外,各个快递公司在组织结构上并不完全相同,快递公司的站点(节点)可能还会有下级组织,比如收货点或者其他层级单位。我们在分析的时候,可以将这些下级组织进行聚类,而站点(节点)则视为是聚类以后的底层架构。整体上,节点、枢纽点和中心枢纽点可视为一个三级树型轴辐式物流网络,其最长的路由表现为:节点枢纽点中心枢纽点 枢纽点 节点。如下图:

 

 

 

考虑到时间的因素,快递公司倾向于不设立中心枢纽点,而是在枢纽点之间形成直通式网络,在枢纽点较少的情况下,也是一个可取的方案,但随着区域的扩大,这种方式的经济性越来越显示出其弊端。而且,如何合理配置枢纽点、构建轴辐式运输网络,也是一个需要综合考虑运输费用、管理费用和场站操作费用的棘手问题,也是本文重点关注的问题。

二、快递运输网络布局方法

快递运输网络本身网点数量众多,优化设计的计算量非常大。快递运输服务不同于合同外包物流的大批量、固定目的地和计划性强等特点,快递的客户来自于个体、来自于电子商务、来自于突发的快速递送需求,所以通常不可预测。这就需要保持快递运输网络的较好的柔性,能根据实际需求快速调整车型和运力。因此,快递服务提供商通常会推出几种固定的快递产品,如2D18、3D12等,既给客户一定的选择权利,又能够根据产品设定有竞争力的路由,在某些线路上获取规模优势和稳定的利润。这种趋势就逐步使快递网络固定化和优化。

由于我们研究的是运输网络第二、三层面的问题,为将尽可能多的实际性影响因素包括在内,我们首先对有关基础数据的设定做如下假设:

(1) 要研究的所有节点的地理位置即相对距离都是已知的。

(2) 任意两点间的货量及流向是给定的。企业根据运作的历史数据和发展趋势进行合理的预测,明确节点间的货物流量及流向数据。

(3) 任意节点(或者称为场站、集散等)的货物操作总成本(含节点租赁费用、设备折旧、水电费用、人工成本、信息处理成本、损耗等)费率是给定的,货物在场站的处理费用与货量呈线性递增关系。

(4) 任意两个节点间货物运输费率(吨公里费率,包含运输环节所有相关费用)是给定的,且随着总货量递增呈分段递减关系。这个假设与第三方物流的分段计费方案是一致的,适用于本环节的外包计费。

同时,我们对相关的一些重要因素作如下假设:

(1) 快递运输网络的场站和集散中心只会在目前有业务发生的网点中选择,而不会放在其它无关位置。即,网络的枢纽点全部在节点中产生。

(2) 快递运输网络的每一条班车线路都可以选择适合大的车型来完成运输,不会因为货量的变动而增加车次或过度浪费运力。即,节点间的同一班车运输成本符合运输费率函数。

(3) 快递班车已经选择高速交通,对于中长距离的快递服务时限具备基本的保证条件。关于服务时间的设定,按照正常班车线路的运行能力来承诺。本文中网络设计不以服务时间为限制条件。

(4) 设计树型轴辐式网络,以满足班车数量最小的原则。

根据以上假设,我们就可以构建网络运行总成本最小的数学模型,并研究求解。轴辐式网络的规划,国内外很多学者作了研究,也积累了很多经验,但较少涉及到变动费率函数的情况,而且没有现成的完全有针对性的算法,如:重心法不能很好地处理变动费率的情况;聚类法不能很好地处理运输线路的有向性;Floyd法不能很好地兼顾货量的规模效应和有向性等。通过对上述算法的分析和比较,本文认为Floyd算法在整体思路上适合于求解类似问题。首先,Floyd算法提出了一个较好的求解最短路径的思路,其次,Floyd算法的插点法分析方法有利于简化分析过程,具有较好的拓展空间。经拓展后的用于快递运输网络分析的Floyd算法如下图所示:

 

三、基本结论:

为了对模型和算法进行验证,我们对一个包含43个快递节点的案例进行布局分析,并通过VB设计程序进行运算,得到如下结论:

(1) 本案例中通过构建三级树型轴辐式物流网络,比完全直通式网络降低成本50-60%,达到基于数据分析的合理网络布局,体现出模型和算法较好的经济性。

(2) 各节点的几何中心点、货量最大节点和根据货量与里程计算的最佳初始中心枢纽点都不一定是最优方案的中心枢纽点。但最佳初始中心枢纽点很接近。

(3) 操作费率对网络优化的结果有较大的影响。运费与操作费率之间的相对变化将影响整个网络的复杂程度。

(4) 三级树型轴辐式网络可以作为其它网络形式构建的基础,可根据货量和时间情况在低运行成本下调整出适合特殊需求的环形网络线路。如,两个枢纽点之间的对流货量已经超过最大型整车货量,则可以考虑在这两个枢纽点之间增加班车线路。另外,如果两个枢纽点之间的树型班车线路不能够满足物流时间需求,如快递的特殊服务时间承诺,则可以考虑增加直通式班车线路(航班)。环形线路的出现客观上增加了班车数量和整体运营成本,但根据实际需求,可以适当进行调整。

(5) 树型轴辐式网络结构简单,成本较低,但是网络的重联通度较低,抗风险能力较差。若客户要求的服务水平和服务稳定性高,就应做好备选方案的准备。

(6) 对于以零担和小批量订单为主要货源的运输公司而言,构建适合的轴辐式物流网络将会更好地降低运行成本、改善服务质量、增强整体竞争力,轴辐式物流网络可以作为运输公司网络拓展的方向。

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