轴_辐式现代物流网络构建及实证分析_丁伟

轴)辐式现代物流网络构建及实证分析

丁 伟,张 亮,李 健

(中南大学 商学院,湖南长沙410083)

摘 要:现代物流必须将散布在不同区域的服务网点连接起来,构筑现代物流服务网络。轴一辐模型是整合物流资源、提高物流资源利用效率、降低物流成本的有效网络结构。本文在梳理轴)辐式物流网络理论框架的基础上,提出了网络构建的思路和方法,选取广西西江流域城市进行实例分析,确定了评价网络节点等级的指标体系,构建了西江流域城市轴)辐式物流网络。通过定量计算,明确在物流网络整体规划下各个物流城市的发展次序,为现代物流网络的构建提供方法指导。关键词:现代物流;轴)辐式网络;评价指标体系

中图分类号:F 511131 文献标识码:A 文章编号:1002-9753(2010)08-0161-08

The Construction of H ub -and -Spoke Logistics Net w orks

and Its Empirical R esearch D I N G W e,i Z ANG L iang ,L I Jian

(Business School of Cen t ral South U ni ver sit y,Chang sha 410083,China )

A bstrac t :In order t o buil d a m odern log i sti cs serv i ce net w ork ,the scattered serv i ce net work in d ifferen t areas should be connected by the m ode rn l og istics 1T he hub-and-spoke m ode l i s an effecti ve ne t w ork struc t ure for i ntergrad i ng the lo -g istics resources ,i m prov i ng its effic i ency ,and cut off t he l og istics co st 1Th is paper put for w ard the eva l uated i nd ica t o rs syste m and the m ethod f o r log i sti cs net w ork bu il d i ng ,and constructed t he X iji ang R iver Basi n c iti es .hob-and-spoke log i sti cs net w ork 1T h i s pape r defi n itely sho w ed the overall planning of urban develop ment i n var i ous l og i stics o rders by quantitati ve ca lcu l a tion ,and prov i ded a me t hodo l og ical guidance for the construction o fm odern log i stics ne t w ork 1K ey word s :modern l og istics ;hub-and-spoke model

收稿日期:2010-02-16 修回日期:2010-06-26

基金项目:教育部哲学社会科学重大课题(08J ZD0016);国家自然科学基金委创新群体项目(70921001);广西壮族自治区/西江黄金水道水铁联运机制研究0资助。

作者简介:丁 伟(1977-),男,贵州贵阳人,中南大学商学院博士研究生,广西铁路建设办公室,研究方向:现代管理理论、物流管理。

一、引言

随着竞争激烈,顾客需求多样化,促使厂商采取集中生产与分配,缩短库存成本,进而改变物流组织策略。现代物流已走向规模效益、标准化信息平台的物流网络,成为推动区域性贸易流通的重要手段之一[1],也对地方经济增长有重大的影

响[2]。发展现代物流,必须在建立现代物流设施的同时,采用网络技术将物流企业散布在不同区域的服务网点连接起来,从而改变过去有点无网、有网无流的状况,构筑基于开放性、资源共享性,并运用网络组织模式构建的新型物流服务系统[3]。以枢纽站为核心的轴-辐式(hub -and -

161

spoke)物流网络是整合物流资源、提高物流资源利用效率、降低物流成本的有效网络结构,已成为现代物流网络结构发展的主流趋势。

O p K elly(1987)首先提出了轴一辐式网络枢纽设施选址和网络设计模型[4];Current 提出层级式网络设计问题(H ierarch ica lNet w ork Desi g n),试图找到最小运营成本的运输网络支线[5];Aykin (1995)研究了航空运输轴-辐式系统设计中的网络政策问题[6],并针对中转站有容量限制的轴辐式网络问题提出两种有效率的算法[7];Sung 和Jin (2001)研究了带限制性政策的轴-辐式网络设计问题,提出了一个容许节点之间互连的混合轴一辐式网络设计模型[8];张世翔和霍佳震(2005)针对长三角地区城市群物流体系构建,运用MAHM P 选址模型进行优化设计与规划,并为该地区区域物流运输通道建设和城市物流发展规划提供技术对策[9];卞文良等(2006)网络在发挥物流网络功能中的作用等进行理论探究[10];Foster(2006)提出了开放网格服务结构体系OGSA (Open G ri d Serv -ices A rchtecture)[11];薛青(2007)围绕选址与路线优化,以多分配枢纽站中位问题(MAHM P)为基本切入点,研究了轴-辐式物流网络设计的问题[12]。以上文献研究表明,国内外学者均从不同角度对轴-辐式物流网络的构建做了大量的研究,本文在文献梳理的基础上,提出了一种网络构建的思路和方法,分析了网络节点评价等级的指标体系,针对广西西江流域,构建了西江流域城市轴)辐式物流网络,为现代物流网络的构建提供方法指导。

二、轴-辐式物流网络模式及其构建轴-辐式物流网络模式依据了点轴开发理论,它是增长极理论的延伸,其中心思想是运用网络分析方法,将交通运输线路看做由点、轴组成的空间组织形式,即/点0和/轴0两个要素结合在同一空间。随着连接各中心地的重要交通干线如铁路、公路,河流、航线等的建立,形成有利的区位,方便人口的流动,降低运输费用,从而降低了生产成本[13]。/轴-辐0模型已被广泛应用于物流产业、计算机研发机构(R &D)、信息产业等领域。基于轴-辐式网络模型的城市群物流网络体系,体现了便捷性、准时性、灵活性以及网络化、集成化等特点,可以充分利用网络内部能源,协调各种运输方式,进而形成规模效应,极大地满足物流运输的时效性、经济性,满足地方经济发展的快速性,达到实现多方面共赢的局面。

(一)轴-辐式物流网络模式构成

物流网络结构是指由执行物流运动使命的线路和执行物流停顿使命的结点两种基本元素所组成的网络结构。/轴)辐0物流模式是指以主要物流节点)轴(物流枢纽城市、枢纽港口、车站、空港等)为轴心,以次要物流节点)辐为附属,形成具有密切联系的空间网络系统。

如图1所示,轴-辐系统的空间形态是一个节点)路径系统。货物从不同的出发地(spoke)到达不同的目的地(spoke),或者从相同的出发地到达不同的目的地,货物在轴-辐系统中,必须先到达一个中间地点(hub),通过转载,享受优惠的直达式运输服务[8]

。

图1 轴-幅式网络原理图

162

轴-辐式网络中存在多个中间节点,中间节点间为支柱链路,其他链路为分支链路。实践证明,轴-辐系统最大的特征是交通流量在支柱链路上高度集聚,导致交通流单位距离的运输成本降低,基于这一特点,即使运输链路稍长,还是有利于整个网络成本的降低[14]。在轴-辐分支网络中,链路空间结构有星状网络(star net w o r k)、环状网络(r i n gnet w or k)、路径网络(path net w o r k)、树状网络(treenet w ork)以及由它们组合而成的混合网络等[15],轴辐式网络的结构被广泛应用于旅客或货物的公路与航空运输以及通讯业中[16]。/轴)辐0网络模式已成为不同区域经济发展战略的重要组成部分,任何一个区域或城市一旦在全球性或区域性物流网络体系中赢得/枢纽中心0(轴)地位,就意味着其在区域经济网络中处于优势支配地位。

(二)轴-辐模式网络特点

轴-辐式物流系统的优点主要体现为:提升物流枢纽站间的运输规模效益。在直通式物流网络中,单条线路需求量一般较少,运输车辆满载率往往不高,并且如果两点之间的物流需求是单向需求的话,那么将会产生空车返回的局面,物流成本损失较大。在轴-辐式物流网络结构中,枢纽站之间的干线运输以汇集的支线运输(需求节点)枢纽站)为基础,运输量很大,满载率可以大大提高,并且很少会出现空车返回的局面。同时,在大量运输需求的基础上,如果条件允许的话,可以通过改变运输模式,如在内陆港口城市设置物流枢纽站并以水运代替公路运输,或利用铁路运输代替公路运输,在很大程度上减少干线运输成本。在轴-辐式物流网络中,每个运营节点只需要与一个物流枢纽站发生物流关系即可,中枢系统之间的运营相对独立,可以构成单一的独立部门,易形成专门的物流外包业务。此外,还能减少运输工具。对一个直通网络来说,需要为每条运输线路设置运输工具,且全部是长途运输工具。而对一个轴-辐物流来说,运输线路少于直通式网络,且全部是相对的短途运输,因此可以节约大量的运输工具。

当然,轴-辐式物流系统也存在不足:干线运输的规模效益难以实现,干线运输的规模效益是轴-辐式物流系统存在的核心条件,在同一运输方式下,物流成本符合规模效益递减规律,当直通物流需求达到一定程度后,干线运输的规模效益将不再明显,比如在公路运输中,如果原先直通式网络的运输满载率与实载率已经较高,在不改变运输方式的前提下,建设轴-辐式物流系统就显得没有意义;产生了绕道运输成本,轴-辐式物流网络往往要求原来的直通物流运输必须经过枢纽站后再分发配送,其运输路线往往不再是最短路,这就造成了绕道运输的成本。此外,这种物流运输系统还可能增加装卸次数,轴-辐式网络意味着更多的装卸、搬运次数,这都增加了搬运成本,降低了服务质量。

(三)计算方法选择

网络中心节点选取是轴-辐式物流网络构建的关键。城市群一级网络节点即城市群的各地级城市,由于城市具有较好的设施设备条件、区位优势成为省级或国家级物流网络的重要节点,省级或国家级的物流通道就是由物流网络节点城市及其间的运输联系构成。将不同城市进行合理的物流节点功能划分,可以实现分工合理、建设投资合理、物流系统优化等目标。

根据以上思路及原则,先对各个城市进行等级划分,再根据分析结果结合定性分析,确定城市群各节点城市流功能。

采取主成分分析方法,其主要步骤为:

将原始数据进行标准化处理,设样本的原始资料矩阵为:

X=

x

11

x

12

,x

1p

x

21

x

22

,x

2p

,,,,

x

p1

x

p2

,x

pp

(1)

变量标准化的公式为:

x*

ij

=

x

ij

-x

j

var(x j)

,(i=1,2,,,n,j=1,2,,,P)

(2)

其中,x

j

和var(x

j

)分别是第j个变量的平均

163

值和标准差,为方便计算,将数据标准化后的矩阵仍认为是X。

计算样本矩阵R。设

S=

1

n-1

E n

k=1

(x ki-x j)(x k i-x i)(3)

x i=1

n

E n

k=1

x ki,(i=1,2,,,p)(4)

r ij=

S ij

S

ii

S

jj

(5)

相关矩阵R=(r

ij

)pxp,而矩阵S=(S ij)pxp为样本的协方差矩阵。

求出相关矩阵R的特征值和特征向量以及特

征值贡献率和累积贡献率,选择m(m

构造综合评价函数

F=a1y^1+a2y^2+,+a m y^m。

计算综合得分。其中y^

1

(i=1,2,,,m)为第i

个主成分得分,a

i

为第i个主成分的特征值贡献率。

三、指标体系设计及实证数据分析

(一)实例背景介绍

本文选取广西西江流域城市物流网络规划为例。广西壮族自治区地处我国西南边陲,北接中南地区,东临珠三角,是西南地区最便捷的出海大通道。广西西江是珠江水系的重要组成部分,西接云贵,贯穿广西,东连粤港澳,是我国重要的通航河流,是两广水路交通运输的大动脉,全长2129公里,流域面积34157万平方公里,多年平均年径流总量为2277亿立方米,其流量之大仅次于长江。西江流域沿江城市包括南宁、柳州、贵港、梧州、来宾、百色、崇左等7市,其资源丰富,农业尤其是经济作物产量较高,矿产资源和水力资源丰富,旅游资源和劳动力资源充足。

经过近几年的建设,广西综合交通取得了巨大发展,公路、铁路、水运、民航等多种现代化运输方式在各自的地域和范围发挥着独特的作用。2010年铁路运营里程达3360公里以上,路网复线率和电气化率将得到大幅度提高。公路建设在通车里程大幅度增加的同时,技术标准和通行能力不断提高。到2012年,全区公路总里程达8万公里,其中高速公路通车里程达3000公里,将新增内河港口吞吐能力超过7700万吨,总吞吐能力达到1亿吨以上。

由于西江流域各地区的经济发展不平衡,物流网络节点的功能分配不尽合理。多种交通运输方式之间周转衔接不畅,致使货物在多交通方式运输中周期较长,不能提供一站式、一条龙服务。建立高效的多种运输方式联运协调机制对提升多种交通运输方式的运能,提高物流效率有着重要的作用。因此,本文将采用主成分分析法,通过实际统计数据,分析经济指标间的关系,对西江流域地区物流网络节点的功能进行等级划分。

(二)指标体系设计

本文针对广西西江流域现状,认为影响区域物流网络节点城市等级的因素主要有资源因素、需求因素和环境因素。资源因素,即经济发展现状,包括地区生产总值、全社会固定资产投资、规模以上工业生产总值等;需求因素,即反映物流需求的因素,包括人口、工业企业的个数、工业增加值、社会消费品零售总额等;环境因素指影响物流需求和服务供给的外部基础因素,包括公路里程、内河通航里程、港口吞吐量、铁路运营里程、铁路货运量等。环境因素是区域物流发展的外因,资源因素和需求因素是区域物流发展的内因。内因是区域物流发展的基础,外因通过内因而起作用。该区域物流相关内因影响因素指标体系,如图2所示。

(三)数据分析

通过统计年鉴等相关资料进行分离、整理,得到表1的原始数据。

根据表1数据,利用主成分分析法,运用SPSS 软件先对原始数据进行标准化处理,求协方差矩阵的特征值,并求出各特征值贡献率及累计供献率。

由计算结果可知:前3个主成分的方差之和占总方差的82.78%,己经基本上保留了原来指标的信息,所以选前3个主成分进行问题的分析。

164

图2指标体系表1原始数据

人口(万)地区生

产总值

(亿元)

全社会固

定资产投

资(亿元)

工业企

业个数

规模以上

工业总产

值(亿元)

工业增

加值

社会消费

品零售总

额(亿元)

公路里程

(公里)

内河通

航里程

(公里)

港口货

物吞吐

量(万吨)

铁路运

营里程

(公里)

铁路货运

量(万吨)

X1X2X3X4X5X6X7X8X9X10X11X12

南宁683151131612169314480766910722510051516299565361320717193583100柳州3621507551124301362011491813391462741087565785317123801097100梧州31011031915719813134526914892168115160464218174316400

贵港491159338102186149263198171711221231804567363250787111100百色385190350135325145187267185110172661221045021317137279195100来宾250120245134105109121197216364108451322699347169221863100崇左236189231187128149145169173621613617161955831567181830资料来源:中国城市统计年鉴(2008)。

表2因子得分系数矩阵

C o m ponen t

123 X11232-12151012

X21185-10301011

X311781030-1066

X411781025-1057

X5-1078-11421518

X610631290-1144

X71197-10651016

X81083-12021419

X

9

-10151404-1212 X101085-1235-1022

X11-10871395-1069

X12-102710661289

用表中数据除以各主成分相对应的特征值开平方根便得到两个主成分中每个指标所对应的系数。表达式如下所示:

F1=01322X1+01185X2+01178X3+01178X4-

01078X

5

+01063X6+01197X7+01083X8-

01015X

9

+01085X10-01087X11-01027X12

(6)

F2=-01215X1-0103X2+0103X3+0105X4-

01142X

5

+01029X6-01065X7-01202X8+ 01404X

9

-01235X

10

+01395X

11

+01066X

12

(7)

F3=01012X1+01011X2-01066X3-01057X4+ 01518X

5

-01144X

6

+01016X

7

+01419X

8

-

01212X

9

-01022X

10

-01069X

11

+01289X

12

(8)

然后以每个主成分所对应的特征值占所提取主成分总的特征值之和的比例作为权重计算主成分综合模型:

165

表3物流节点得分

南宁柳州梧州贵港百色来宾崇左

第一主成分13041074726160324261335860718199388147854601521323912725第二主成分-1372149-6081827-4991763-8621667-3101244-1269196-4313927第三主成分329012882523188670615133681156499751445364112875041349总得分10561196786144252471921724010588339135147311935522516851排名1256437

F=

K

1

K

1

+K2+K3

F1+

K

2

K

1

+K2+K3

F2+

K

3

K

1

+K2+K3

F3(9)

即:F=01510888F

1

+01261509F2+01227603F3

(10)

根据第一、二、三主成分模型和,即可计算各城市的相应分值,并根据综合主成分值对其进行排序,即可对西江流域各城市的物流节点等级进行评价。计算结果如表3。

四、结果讨论与实例网络构建

(一)实证结果讨论

从以上物流节点计算结果,并结合广西地理区位图,本文对广西西江流域沿江城市进行排序,结果如下:

排名第一位的是南宁,其综合得分远高于其他城市,在整个西江流域占据绝对主导地位,这表明南宁无论从经济社会发展情况,还是从基本交通运输情况看,都是广西的中心城市。

排名第二位的是柳州,其物流节点等级在西江/黄金水道0沿江各市排在第二位,一方面是因为和南宁相距不远,是广西北上连接云贵、湖南的最近通道,具有很好的区位优势;一方面柳州本身就是一个重要的铁路枢纽(曾经的柳州铁路局就座落于此),也是我国西部重要的工业基地。

排名第三的是来宾。虽然来宾的经济综合实力在7个城市当中靠后,但从地理区位上来说,来宾位于整个广西自治区的中心位置,且与柳州相距很近,可以说空间上与柳州连成一体,柳州的发展对其有着较强的辐射作用。鉴于来宾自身实力和地理区位,应该成为西江沿江地区的物流集散中心,并以柳州腹地的区位优势同柳州组成与南宁相呼应的另一个/星座0节点。

排在第四位的是百色,百色虽然经济基层较薄弱,但从物流节点评分中可以看出,百色发展势头强劲,并且作为西江流域上的重要港口,百色还是广西乃至泛珠地区连接云南的重要通道。百色将成为西江/黄金水道0沿江各市辐射广西西部、联系云南的重要节点。

排在第五位的是梧州,梧州经济实力在7个城市当中处于中上位置,之所以得分较低是由于梧州铁路运输的匮乏。随着广西铁路规划的不断落实,梧州将结束没有铁路货运的历史。并且梧州靠近珠三角地区,是广西同泛珠地区联系的第一站。另外梧州机场的建成,使其兼具了国际、国内及省内的物流周转及配送功能。

排在第六位的是贵港,突出显示了贵港优良的区位条件和综合实力。贵港是全国十大港口之一,铁路运输畅通,也是最早探索水铁联运的重要城市,是继南宁节点和柳州-来宾节点之后,广西最重要的物流集散中心。

排在第七位的是崇左,这一得分主要来自于中国与东盟紧密联系的不断加强,崇左将成为西江/黄金水道0沿江地区乃至全国同东盟联系的陆路重要通道。

综合来说,数据分析结果体现了西江流域主要城市的基本的实际情况,反映了城市的经济发展现状和交通运输情况。

(二)广西西江流域轴辐式物流运输网络构建分析

根据物流节点的得分以及实际节点的地理区位、经济发展、物流设施基础、未来水铁联运物流发展潜力等因素,本文初步构建广西西江流域轴辐式物流运输网络,如图3所示。

166

图3广西西江流域轴-辐式物流网络

物流节点分类:一级节点,南宁、柳州-来宾;二级节点,百色、梧州;三级节点,贵港、崇左。由于这三级节点所处地理位置重要,经济较为发达,人口密度大,产业结构较为完整,交通设施完备,物流发展迅速,在西江沿江各市物流网络中属于基础力量,被定义为物流中心节点。还有其他一些行政区划里的地级市、县级市定义为物流节点,它们可以作为依附物流节点发展的物流供应地,并且通过物流中心节点城市与区划外的物流区域相连接,构筑完全型的物流链网。

物流通道功能分析:干线通道,即轴-轴通道,是物流中心节点间的交通线。广西西江流域前三级节点间的通道为干线通道,其中南宁到柳来(柳州-来宾)通道,是/轴)辐0系统模式的核心部分。干线一般具有较高的车船密度和大规模的客货流,运行距离较长,多采用大型飞机、客车、卡车、火车、轮船等。干线的客货源包括两部分:一是干线始发地和目的地的客货源,这是基本客货源,来自于各物流中心的直接腹地;二是支线网络的客货源补给,通过轴所衔接的支线网络,吸引大量的支线客货源,这来自于支线网络所覆盖的间接腹地。

支线通道,即轴)辐通道。支线是物流中心节点与物流节点间的通道,也可称作喂给辐。在广西西江流域轴辐式物流网络中,是前三级节点与其他城市节点的通道。支线通道网络的构建遵循以下原则:完全覆盖原则,构建的轴)辐模式辐射所有的喂给辐;时间最短原则,以时间距离最近而非距离最近来决定喂给辐的所属问题;多重枢纽配置原则,即根据现有的交通状况和各中心城镇之间的经济联系强度,一个喂给辐可以同时向多个枢纽输入客货流。

总之,南宁、柳州-来宾为物流中心城市,在广西自治区中地理位置重要,需要充分发挥物流中心城市的作用,加强电子商务在第三方物流过程中的重要作用[17],从而在物流网络中实现信息流、货流的及时流通,起到物流枢纽的作用,物流中心城市的经济结构也决定了其货源生成地的地位。要在城市内部建立大型仓储中心、加工中心,大力发展内陆港口,建立物流中心至各物流中心城市的/绿色物流通道0实现货物的及时运输,减少库存量,建设公路、铁路路网,向物流节点城市延伸,将各物流节点城市紧密连接。梧州等二级中心节点城市要分担一级中心节点城市的物流压

167

力,并和三级物流中心节点城市一同构成保证物流网络畅通的的基础,既要充分发挥自身的地缘优势,增加货物生成量,又要喂给其他物流节点,减轻物流中心的压力。各节点的物流发展规模既要依据自身物流生成量,物流发展水平,同时也需在整个物流网络中协调发展。各节点在建设自己的物流节点的同时,也要不断扩大物流网络规模,辐射县、镇物流的发展。

五、结论

采用轴一辐网络模型构建现代物流网络,既体现了网络发展的重心,同时依托现存的物流网络,避免了重新建设物流网络和与原有网络脱离的弊病。本文利用主成分分析法确定因子得分系数,然后以每个主成分所对应的特征值占所提取主成分总的特征值之和的比例,作为权重计算主成分综合模型,确定城市物流节点等级,将不同城市进行合理的物流节点功能划分,可以实现分工合理、建设投资合理、物流系统优化的目的。在此基础上,对广西西江流域轴)辐式物流网络进行实证研究,为未来物流网络顺利构建提供了发展方向。

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