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區(qū)域物流系統(tǒng)及物流園規(guī)劃方法
物流規(guī)劃理論的研究在國(guó)際上是一個(gè)非常活躍的研究領(lǐng)域，但是在我國(guó)的發(fā)展還相對(duì)滯后，基本處于研究的起步階段，沒有形成科學(xué)的方法體系，不能為區(qū)域物流系統(tǒng)和物流園規(guī)劃提供足夠的決策支持和理論依據(jù)，導(dǎo)致我國(guó)物流建設(shè)過程中出現(xiàn)了諸多問題，比如重復(fù)建設(shè)、設(shè)施雍余、服務(wù)瓶頸等等。為了提高我國(guó)物流規(guī)劃和建設(shè)的科學(xué)性，加快區(qū)域物流系統(tǒng)和物流園規(guī)劃理論的研究，形成科學(xué)的、操作性強(qiáng)的決策方法是我國(guó)物流理論與方法研究的當(dāng)務(wù)之急和重點(diǎn)研究方向。
在對(duì)物流系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃時(shí)，只有綜合考慮各組成部分，合理配置，才能實(shí)現(xiàn)物流系統(tǒng)的整體功效。根據(jù)物流系統(tǒng)各個(gè)組成部分的特點(diǎn)和相關(guān)性，可以將物流系統(tǒng)分為“基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)”、“物流作業(yè)系統(tǒng)”和“物流信息系統(tǒng)” 三大部分。物流系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施是物流系統(tǒng)高效運(yùn)作的基本前提和條件。雖然各組成部分的功能和作用不同，但就物流系統(tǒng)的整體最優(yōu)而言，各組成部分都具有不可或缺和相關(guān)性。物流作業(yè)系統(tǒng)包括運(yùn)輸、儲(chǔ)存、包裝、裝卸搬運(yùn)、配送和流通加工等。其中，運(yùn)輸子系統(tǒng)在物流過程中具有非常重要的作用，因?yàn)槲锲返挠行б苿?dòng)是物流系統(tǒng)最基本的職能。所以區(qū)域運(yùn)輸線路網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)（物流園、配送中心）的規(guī)劃是物流作業(yè)系統(tǒng)優(yōu)化的基本前提和設(shè)施保障，也是本文討論的重點(diǎn)。
1. 規(guī)劃總體框架
在研究國(guó)外物流規(guī)劃理論最新發(fā)展的基礎(chǔ)上，根據(jù)我國(guó)物流發(fā)展的現(xiàn)狀，將區(qū)域物流系統(tǒng)規(guī)劃分為兩大部分：區(qū)域物流網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和物流園規(guī)劃。如下圖1所示為物流規(guī)劃理論研究的內(nèi)容和方法構(gòu)成。
從圖1可以看出區(qū)域物流系統(tǒng)規(guī)劃分為網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和節(jié)點(diǎn)規(guī)劃兩部分，其中網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃沿用傳統(tǒng)的運(yùn)輸規(guī)劃程序（即“四階段法”）的思想，節(jié)點(diǎn)規(guī)劃則根據(jù)節(jié)點(diǎn)功能的不同劃分為：生產(chǎn)型配送、消費(fèi)型配送和運(yùn)輸轉(zhuǎn)運(yùn)三類中心進(jìn)行選址和規(guī)模的研究和規(guī)劃。物流園規(guī)劃主要包括物流園功能預(yù)測(cè)、物流園用地規(guī)劃、物流園交通影響分析和物流園微觀仿真評(píng)價(jià)四個(gè)部分。圖1中橢圓表示將區(qū)域物流系統(tǒng)及物流園規(guī)劃的理論方法用軟件工程理論進(jìn)行設(shè)計(jì)，用計(jì)算機(jī)語言實(shí)現(xiàn)，形成實(shí)用的物流規(guī)劃設(shè)計(jì)軟件。
所以物流規(guī)劃理論應(yīng)該囊括區(qū)域物流網(wǎng)絡(luò)、物流節(jié)點(diǎn)和物流園內(nèi)部規(guī)劃設(shè)計(jì)的方法的研究，從宏觀層面到微觀層面對(duì)構(gòu)成區(qū)域物流系統(tǒng)要素及其之間的關(guān)系進(jìn)行深入、細(xì)致地論述和研究，才能使物流規(guī)劃理論的研究朝著正確的方向發(fā)展，并為物流建設(shè)提供科學(xué)的'理論依據(jù)。以下將分節(jié)對(duì)物流規(guī)劃理論的主要部分進(jìn)行闡述，和介紹國(guó)外在該領(lǐng)域的研究進(jìn)展和應(yīng)用，同時(shí)指出我國(guó)物流規(guī)劃理論研究存在的問題，并指出今后研究主要方向。
2. 區(qū)域物流系統(tǒng)設(shè)計(jì)
區(qū)域物流系統(tǒng)設(shè)計(jì)分為網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)規(guī)劃兩部分。
2.1 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃
所謂物流網(wǎng)絡(luò)是指實(shí)現(xiàn)物流系統(tǒng)各項(xiàng)功能的要素之間所形成的網(wǎng)絡(luò)，包括物理層面上的網(wǎng)絡(luò)和信息網(wǎng)絡(luò)。本課題研究的范圍為物理層面上的物流網(wǎng)絡(luò)。
規(guī)劃是指在一個(gè)確定的目標(biāo)下選擇的解決手段，廣義的規(guī)劃還包括目標(biāo)的選定，即政策的擬定等。物流網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃就是為了更加有效地進(jìn)行物流活動(dòng)，充分、合理地實(shí)現(xiàn)物流系統(tǒng)的各項(xiàng)功能，使物流網(wǎng)絡(luò)在一定外部和內(nèi)部條件下達(dá)到最優(yōu)化，而對(duì)影響物流系統(tǒng)內(nèi)部、外部各要素及其之間關(guān)系進(jìn)行分析、權(quán)衡，確定物流網(wǎng)絡(luò)的設(shè)施數(shù)量、容量和用地等。
物流網(wǎng)絡(luò)長(zhǎng)期規(guī)劃主要是解決物流基礎(chǔ)設(shè)施和大型物流設(shè)備的建設(shè)問題，按照物流需求制定建設(shè)方案、分析方案優(yōu)劣，并對(duì)規(guī)劃方案的實(shí)施進(jìn)行指導(dǎo)，從而使物流網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)滿足規(guī)劃年的需求的過程。
和客運(yùn)規(guī)劃一樣，在貨運(yùn)規(guī)劃的發(fā)展中也曾引入了很多方法和模型。但是至今為止，學(xué)者和專家還是認(rèn)為交通四階段法是有效的，當(dāng)然其中采用的模型有異于客運(yùn)中采用的模型。貨運(yùn)規(guī)劃和客運(yùn)規(guī)劃最大的區(qū)別在于貨物運(yùn)輸決策者的多樣化（貨主、托運(yùn)人、運(yùn)輸者等）、貨物量度的多樣化（有用噸、車、件等等度量單位描述的）和數(shù)據(jù)采集的困難（特別是非集計(jì)數(shù)據(jù)的采集），所以貨運(yùn)規(guī)劃較之客運(yùn)規(guī)劃更復(fù)雜。交通四階段法在貨運(yùn)規(guī)劃中的應(yīng)用和含義如下：
產(chǎn)生、吸引：對(duì)研究區(qū)域中各小區(qū)產(chǎn)生和吸引的貨運(yùn)量進(jìn)行預(yù)測(cè)，單位一般為噸（t），也可能以貨幣作為單位。
分布：預(yù)測(cè)各小區(qū)之間的貨物往來量，得到區(qū)域的貨運(yùn)OD量。
貨運(yùn)模式分擔(dān)：預(yù)測(cè)不同運(yùn)輸方式所承擔(dān)的貨運(yùn)量，得出不同運(yùn)輸方式（公路、鐵路、航空、水路、管道和聯(lián)運(yùn)方式等）所承擔(dān)的不同種類貨物的數(shù)量，即分貨種分模式的貨運(yùn)OD量。
分配：在將貨運(yùn)量（噸）轉(zhuǎn)換為運(yùn)載工具輛之后，按照費(fèi)用最小的原則將車輛分配到運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)（道路、鐵路等等）之上。
圖2 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃流程圖
(1) 宏觀經(jīng)濟(jì)模型
主要用于預(yù)測(cè)規(guī)劃期區(qū)域的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和區(qū)域內(nèi)各小區(qū)與研究區(qū)域外進(jìn)行的不同貨物的貿(mào)易量（單位一般為貨幣），其中預(yù)測(cè)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)一般包括GDP、人口、行業(yè)就業(yè)人口等。預(yù)測(cè)小區(qū)的進(jìn)出口貿(mào)易量的模型（以下稱為貨運(yùn)貿(mào)易模型）是傳統(tǒng)的“四階段法”中很少采用的，模型所采用的形式一般為重力模型，變量為GDP、人口和小區(qū)對(duì)外交易的阻抗等，有時(shí)也采用Input/Output模型，輸出為各小區(qū)對(duì)外貿(mào)易OD量（單位為貨幣），最終通過價(jià)值-重量模型轉(zhuǎn)換為小區(qū)對(duì)外貨運(yùn)OD量（單位為噸）。
(2) 區(qū)域貨運(yùn)模型
區(qū)域貨運(yùn)模型用于預(yù)測(cè)區(qū)域內(nèi)各小區(qū)發(fā)生、吸引的貨運(yùn)量及在各小區(qū)之間的分布，即包括“四階段法”中的產(chǎn)生、吸引和分布兩個(gè)步驟的模型。貨運(yùn)需求取決于區(qū)域的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)，而經(jīng)濟(jì)活動(dòng)受很多因素的影響，所以區(qū)域貨運(yùn)模型的主要目的是預(yù)測(cè)在經(jīng)濟(jì)正常發(fā)展水平的前提下，經(jīng)濟(jì)和政策的變化在中長(zhǎng)期對(duì)該區(qū)域貨運(yùn)需求的影響。因此區(qū)域貨運(yùn)模型關(guān)注的不是短期的需求，也不僅僅是對(duì)貨運(yùn)發(fā)生、吸引增長(zhǎng)率的預(yù)測(cè)，而是在于描述未來產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變化與貨運(yùn)需求的關(guān)系。
區(qū)域貨運(yùn)發(fā)生、吸引量的預(yù)測(cè)方法一般有趨勢(shì)法、系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模型、Input/Output模型和增長(zhǎng)率模型等。趨勢(shì)法有簡(jiǎn)單的增長(zhǎng)率法和復(fù)雜的自回歸法兩種，經(jīng)常選取的外部變量有GDP等，該方法由于需要的數(shù)據(jù)少、簡(jiǎn)單易行，所以得到了廣泛的應(yīng)用，但是趨勢(shì)法無法考慮政策因素對(duì)貨運(yùn)量的'影響，所以一般只用于短期的預(yù)測(cè)。系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模型主要對(duì)在一定時(shí)期內(nèi)經(jīng)濟(jì)、土地利用、環(huán)境與貨運(yùn)量之間的關(guān)系進(jìn)行模擬，同時(shí)可以對(duì)貨運(yùn)量的分布、貨運(yùn)模式分擔(dān)進(jìn)行預(yù)測(cè)，該方法不需要大量的數(shù)據(jù)，而且模型中可以考慮諸如土地利用和政策因素等，但是該方法很難對(duì)參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)。Input/Output模型（同時(shí)可以預(yù)測(cè)貨物的分布）是各國(guó)貨運(yùn)規(guī)劃最常用的模型之一，可以考慮區(qū)域經(jīng)濟(jì)、政策因素等，但是需要Input-Output表（投入產(chǎn)出表）和嚴(yán)格的假設(shè)。從國(guó)外的理論研究和實(shí)際應(yīng)用來看，對(duì)區(qū)域貨運(yùn)發(fā)生、吸引量預(yù)測(cè)方法的研究并沒有多大的進(jìn)展，主要集中在對(duì)Input/Output模型的改造上和對(duì)原有模型標(biāo)定方法的改進(jìn)上。而國(guó)內(nèi)這方面的研究很少，在發(fā)表的刊物上常見的研究多集中在增長(zhǎng)率法、回歸模型和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型之上。
(3) 價(jià)值-重量模型
建立不同種類貨物的重量和貨物價(jià)格之間的關(guān)系，將貿(mào)易量（貨幣）轉(zhuǎn)換為貨運(yùn)量（噸）。預(yù)測(cè)貨物的價(jià)值是一件相當(dāng)棘手的工作，到現(xiàn)在為止除了時(shí)間序列法之外還沒有研究出更合理的模型或者方法。國(guó)外在貨運(yùn)規(guī)劃中對(duì)貨物價(jià)值-重量模型的研究始于上世紀(jì)80年代，如1983年的TPR模型、1994年的VTI模型等，而至今國(guó)內(nèi)還沒有關(guān)于這方面研究的報(bào)導(dǎo)。
(4) 時(shí)間分布模型
預(yù)測(cè)不同貨種不同時(shí)段的產(chǎn)生、吸引量，輸出分貨種分時(shí)段的貨運(yùn)OD量(單位為t)。應(yīng)用該模型的主要目的是求出區(qū)域在規(guī)劃年間的貨運(yùn)高峰量，根據(jù)規(guī)劃的需求可以是區(qū)域貨運(yùn)的季度高峰、月高峰、日高峰和小時(shí)高峰貨運(yùn)量等。隨著劃分的細(xì)化，模型也趨于復(fù)雜，所以至今無論是國(guó)外還是國(guó)內(nèi)還沒有研究人員就這一問題提出完備適用的研究成果。
(5) 模式分擔(dān)模型
模式分擔(dān)模型是運(yùn)輸規(guī)劃中的關(guān)鍵模型之一，用于預(yù)測(cè)貨運(yùn)模式分擔(dān)率，包括公路、鐵路、航空、海運(yùn)、管道和由不同運(yùn)輸方式組合而成的聯(lián)運(yùn)方式的分擔(dān)率，輸出分貨種分模式的貨運(yùn)OD量，如果輸入的是分貨種分時(shí)段的貨運(yùn)OD量，則輸出的是分貨種分時(shí)段分模式的貨運(yùn)OD量。在貨運(yùn)規(guī)劃中常用的模型有：彈性模型、集計(jì)分擔(dān)模型、非集計(jì)模型、微觀仿真模型和多模式網(wǎng)絡(luò)模型等。彈性模型反應(yīng)單一變量（比如運(yùn)輸費(fèi)用）對(duì)模式分擔(dān)的影響，主要用于粗略的預(yù)測(cè)或者在缺少數(shù)據(jù)的時(shí)候采用。集計(jì)分擔(dān)模型主要有兩項(xiàng)式和多項(xiàng)式logit模型，使用以小區(qū)為單位的集計(jì)數(shù)據(jù)，在實(shí)際的貨運(yùn)規(guī)劃中使用最廣泛。非集計(jì)模型一般有多項(xiàng)式logit和樹狀logit模型，它與集計(jì)模型的區(qū)別在于所使用的數(shù)據(jù)的不同，上個(gè)世紀(jì)90年代以來，非集計(jì)分擔(dān)模型成為國(guó)外貨運(yùn)分擔(dān)模型研究和應(yīng)用主流。多模式網(wǎng)絡(luò)模型同時(shí)進(jìn)行模式分擔(dān)預(yù)測(cè)和貨運(yùn)分配，典型的有美國(guó)的STAN軟件包，其核心部分是運(yùn)輸成本函數(shù)。表1為常用的模式分擔(dān)模型及特點(diǎn)。
表1.常用貨運(yùn)模式分擔(dān)模型
模型名稱
優(yōu)點(diǎn)
缺點(diǎn)
彈性模型
快速簡(jiǎn)便、所需數(shù)據(jù)少
只考慮單一因素、不全面
集計(jì)分擔(dān)模型
所需數(shù)據(jù)少
理論依據(jù)薄弱、難以考慮政策因素的影響
非集計(jì)模型
理論依據(jù)強(qiáng)、可以考慮不同的影響因素
需要非集計(jì)數(shù)據(jù)，貨運(yùn)調(diào)查實(shí)施復(fù)雜
多模式網(wǎng)絡(luò)模型
理論依據(jù)強(qiáng)、所需數(shù)據(jù)少
難以考慮政策因素的影響、難以對(duì)參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)
(6) 貨物-車輛模型
將不同種類的貨物量(t<
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