前言：

中國現(xiàn)代物流十年的發(fā)展，已經(jīng)建立了大量的物流基礎設施，如高速公路、鐵路、物流園、倉庫等，但物流公司對于網(wǎng)絡建設一直沒有太大的起色，偶有較為成功的，就會很快被兼并掉。到底應該怎樣解決網(wǎng)絡布局問題，建立起支撐全國性運營的運輸網(wǎng)絡，成為物流公司成長中一個邁不開的檻兒。

本文就是著眼于這一事關物流企業(yè)核心能力的網(wǎng)絡布局問題，就快遞（快運）公司的運輸網(wǎng)絡布局的理念、模型與方法進行研究。

其實，快遞與快運、速運等在服務時限上有快慢之分，貨物單件重量上有些許差異，但有兩個共同的特點，一是取派地點隨機，二是有確定的服務時限承諾。所以，這幾種服務有著相類似的運輸網(wǎng)絡，只是運輸工具的選擇不同罷了�；�于此，本文將這幾種服務統(tǒng)稱為快遞；運輸方式也不區(qū)分陸運、鐵路和空運等，只就線路、成本等做考慮。

一、快遞運輸網(wǎng)絡的特點

在供應鏈一體化的大趨勢下，企業(yè)傾向于采取零庫存、小批量采購和快速配送的運作方式，傳統(tǒng)整車運輸?shù)哪Ｊ绞艿搅颂魬?zhàn)。據(jù)中國物流與采購聯(lián)合會調查，在生產(chǎn)企業(yè)中60%的企業(yè)銷售范圍是全國覆蓋，也就說大部分企業(yè)的銷售需要全國范圍的物流網(wǎng)絡的支持。商貿業(yè)也呈現(xiàn)類似的傾向，2009年上半年全國網(wǎng)購人數(shù)就達到了8788萬，全國網(wǎng)絡購物消費總金額為1195.2億元，全年估計會達到2500億元，比2008年幾乎翻番，快遞業(yè)務發(fā)展前景不可估量。淘寶網(wǎng)總裁陸兆禧認為，與中國互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的趨勢相對應，另一個重要的趨勢是二三線城市，甚至中西部區(qū)域和農(nóng)村，將成為掀起網(wǎng)絡購物下一浪的重鎮(zhèn)。這樣，快遞企業(yè)必須要具備強大的物流配送網(wǎng)絡，進一步完善村鎮(zhèn)級的物流網(wǎng)絡覆蓋，否則將無法實現(xiàn)對二三線城市的快遞需求的有效滿足。

某中型陸運企業(yè)，在幾個省市設立了自己的倉庫和辦事處，但是卻宣稱管理著300多條線路。我們都清楚，這里所說的線路都是指直通式線路（起點直接到終點）,也就是配貨站司機的操作方式。如果每車次都是滿載，這種線路安排當然具有節(jié)省時間、節(jié)省費用的優(yōu)勢；但如果不是，直通式線路將面臨很大的問題：滿載率低、運輸資源浪費嚴重、管理成本高等。更何況，單程的滿載不代表回程滿載，整體的滿載率如何更是連自己都心中沒底。

軸輻式網(wǎng)絡則可以較好地解決這些問題。假設網(wǎng)絡中有個節(jié)點，相互之間都存在雙向貨物流，則要將全部的個節(jié)點相連，直通式網(wǎng)絡需要條節(jié)線。假設每條線上需要一輛運輸車輛，則總共需要輛車。如果采用軸輻式網(wǎng)絡，選定一個節(jié)點作為中心樞紐點，它與網(wǎng)絡中各個節(jié)點相連，在總節(jié)點數(shù)量仍是個的相同情況下，只需條節(jié)線，也就是說班車數(shù)量僅需要輛。軸輻式網(wǎng)絡不僅大幅度降低了車輛數(shù)和運輸成本，也同時減少了管理成本和運營風險。

快遞企業(yè)通常會建立起自己的軸輻式運輸網(wǎng)絡，依靠班車連接各個節(jié)點，實現(xiàn)貨物的集散。通過對聯(lián)邦快遞、宅急送、天地華宇等企業(yè)在國內運輸網(wǎng)絡的分析，我們可以把快遞運輸網(wǎng)絡歸納為如下三個層面：

（1）終端取派。在業(yè)務開始時，快遞公司各地的站點（節(jié)點）派出車輛上門從發(fā)貨客戶處收取貨物；在業(yè)務后端，快遞公司需要派出車輛上門向收貨客戶派送貨物。這兩個層面的運輸網(wǎng)絡從根本上是一體的，雖然對一票貨物在甲地表現(xiàn)為取件，在乙地表現(xiàn)為派件；但對于另外一票貨物則可能恰好相反。這種取派件的需求和網(wǎng)絡配置方式，整體上是按照區(qū)域來配置和劃分車輛，并針對訂單采取牛奶路線方式優(yōu)化。

（2）區(qū)內運輸或稱支線運輸。區(qū)內運輸是由區(qū)內中心站（樞紐點）和區(qū)內各節(jié)點之間的運輸，保證樞紐點對于覆蓋范圍內的節(jié)點之間的物流量進行內部集散，并對進出樞紐點區(qū)域的貨物進行集散處理。這一層面的運輸一般是由公路班車來實現(xiàn)。

（3）區(qū)間運輸或稱干線運輸。對于多“中心樞紐點”的軸輻式標準快遞網(wǎng)絡，中心之間的干線運輸（區(qū)間配送）通常是由飛機來完成的，對于快運業(yè)務則多由公路班車來運輸完成。對于單“中心樞紐點”的樹型和星型軸輻式網(wǎng)絡，干線運輸方式的選擇則可以根據(jù)實際情況來合理分析和配置。

另外，各個快遞公司在組織結構上并不完全相同，快遞公司的站點（節(jié)點）可能還會有下級組織，比如收貨點或者其他層級單位。我們在分析的時候，可以將這些下級組織進行聚類，而站點（節(jié)點）則視為是聚類以后的底層架構。整體上，節(jié)點、樞紐點和中心樞紐點可視為一個三級樹型軸輻式物流網(wǎng)絡，其最長的路由表現(xiàn)為：節(jié)點樞紐點中心樞紐點 樞紐點 節(jié)點。如下圖:

考慮到時間的因素，快遞公司傾向于不設立中心樞紐點，而是在樞紐點之間形成直通式網(wǎng)絡，在樞紐點較少的情況下，也是一個可取的方案，但隨著區(qū)域的擴大，這種方式的經(jīng)濟性越來越顯示出其弊端。而且，如何合理配置樞紐點、構建軸輻式運輸網(wǎng)絡，也是一個需要綜合考慮運輸費用、管理費用和場站操作費用的棘手問題，也是本文重點關注的問題。

二、快遞運輸網(wǎng)絡布局方法

快遞運輸網(wǎng)絡本身網(wǎng)點數(shù)量眾多，優(yōu)化設計的計算量非常大�？爝f運輸服務不同于合同外包物流的大批量、固定目的地和計劃性強等特點，快遞的客戶來自于個體、來自于電子商務、來自于突發(fā)的快速遞送需求，所以通常不可預測。這就需要保持快遞運輸網(wǎng)絡的較好的柔性，能根據(jù)實際需求快速調整車型和運力。因此，快遞服務提供商通常會推出幾種固定的快遞產(chǎn)品，如2D18、3D12等，既給客戶一定的選擇權利，又能夠根據(jù)產(chǎn)品設定有競爭力的路由，在某些線路上獲取規(guī)模優(yōu)勢和穩(wěn)定的利潤。這種趨勢就逐步使快遞網(wǎng)絡固定化和優(yōu)化。

由于我們研究的是運輸網(wǎng)絡第二、三層面的問題，為將盡可能多的實際性影響因素包括在內，我們首先對有關基礎數(shù)據(jù)的設定做如下假設：

(1) 要研究的所有節(jié)點的地理位置即相對距離都是已知的。

(2) 任意兩點間的貨量及流向是給定的。企業(yè)根據(jù)運作的歷史數(shù)據(jù)和發(fā)展趨勢進行合理的預測，明確節(jié)點間的貨物流量及流向數(shù)據(jù)。

(3) 任意節(jié)點（或者稱為場站、集散等）的貨物操作總成本（含節(jié)點租賃費用、設備折舊、水電費用、人工成本、信息處理成本、損耗等）費率是給定的，貨物在場站的處理費用與貨量呈線性遞增關系。

(4) 任意兩個節(jié)點間貨物運輸費率（噸公里費率，包含運輸環(huán)節(jié)所有相關費用）是給定的，且隨著總貨量遞增呈分段遞減關系。這個假設與第三方物流的分段計費方案是一致的，適用于本環(huán)節(jié)的外包計費。

同時，我們對相關的一些重要因素作如下假設：

(1) 快遞運輸網(wǎng)絡的場站和集散中心只會在目前有業(yè)務發(fā)生的網(wǎng)點中選擇，而不會放在其它無關位置。即，網(wǎng)絡的樞紐點全部在節(jié)點中產(chǎn)生。

(2) 快遞運輸網(wǎng)絡的每一條班車線路都可以選擇適合大的車型來完成運輸，不會因為貨量的變動而增加車次或過度浪費運力。即，節(jié)點間的同一班車運輸成本符合運輸費率函數(shù)。

(3) 快遞班車已經(jīng)選擇高速交通，對于中長距離的快遞服務時限具備基本的保證條件。關于服務時間的設定，按照正常班車線路的運行能力來承諾。本文中網(wǎng)絡設計不以服務時間為限制條件。

(4) 設計樹型軸輻式網(wǎng)絡，以滿足班車數(shù)量最小的原則。

根據(jù)以上假設，我們就可以構建網(wǎng)絡運行總成本最小的數(shù)學模型，并研究求解。軸輻式網(wǎng)絡的規(guī)劃，國內外很多學者作了研究，也積累了很多經(jīng)驗，但較少涉及到變動費率函數(shù)的情況，而且沒有現(xiàn)成的完全有針對性的算法，如：重心法不能很好地處理變動費率的情況；聚類法不能很好地處理運輸線路的有向性；Floyd法不能很好地兼顧貨量的規(guī)模效應和有向性等。通過對上述算法的分析和比較，本文認為Floyd算法在整體思路上適合于求解類似問題。首先，F(xiàn)loyd算法提出了一個較好的求解最短路徑的思路，其次，F(xiàn)loyd算法的插點法分析方法有利于簡化分析過程，具有較好的拓展空間。經(jīng)拓展后的用于快遞運輸網(wǎng)絡分析的Floyd算法如下圖所示：

三、基本結論：

為了對模型和算法進行驗證，我們對一個包含43個快遞節(jié)點的案例進行布局分析，并通過VB設計程序進行運算，得到如下結論：

(1) 本案例中通過構建三級樹型軸輻式物流網(wǎng)絡，比完全直通式網(wǎng)絡降低成本50-60%，達到基于數(shù)據(jù)分析的合理網(wǎng)絡布局，體現(xiàn)出模型和算法較好的經(jīng)濟性。

(2) 各節(jié)點的幾何中心點、貨量最大節(jié)點和根據(jù)貨量與里程計算的最佳初始中心樞紐點都不一定是最優(yōu)方案的中心樞紐點。但最佳初始中心樞紐點很接近。

(3) 操作費率對網(wǎng)絡優(yōu)化的結果有較大的影響。運費與操作費率之間的相對變化將影響整個網(wǎng)絡的復雜程度。

(4) 三級樹型軸輻式網(wǎng)絡可以作為其它網(wǎng)絡形式構建的基礎，可根據(jù)貨量和時間情況在低運行成本下調整出適合特殊需求的環(huán)形網(wǎng)絡線路。如，兩個樞紐點之間的對流貨量已經(jīng)超過最大型整車貨量，則可以考慮在這兩個樞紐點之間增加班車線路。另外，如果兩個樞紐點之間的樹型班車線路不能夠滿足物流時間需求，如快遞的特殊服務時間承諾，則可以考慮增加直通式班車線路（航班）。環(huán)形線路的出現(xiàn)客觀上增加了班車數(shù)量和整體運營成本，但根據(jù)實際需求，可以適當進行調整。

(5) 樹型軸輻式網(wǎng)絡結構簡單，成本較低，但是網(wǎng)絡的重聯(lián)通度較低，抗風險能力較差。若客戶要求的服務水平和服務穩(wěn)定性高，就應做好備選方案的準備。

(6) 對于以零擔和小批量訂單為主要貨源的運輸公司而言，構建適合的軸輻式物流網(wǎng)絡將會更好地降低運行成本、改善服務質量、增強整體競爭力，軸輻式物流網(wǎng)絡可以作為運輸公司網(wǎng)絡拓展的方向。