基于集合覆盖模型的航空快递中转场整合优化研究
摘要：快递网络是一个名副其实的多式联运网络，需要建立空中一张网，地上一张网，整个快件生命周期需要靠所有环节的密切配合才能实现，仅仅依靠航空网络的规划还不能实现整个快递网络的最优化运作。因此，必须在空网规划的基础上，合理规划地面网络，实现配套资源利用最大化．本文立足于覆盖模型分析，基于航空快递中转场整合，最终形成快递网络空网与地网的无缝式衔接，保障整体快件的时效性与利润率。
关键词：全货机快递运营 覆盖模型 中转场整合
以全货机为核心的航空网络规划解决的是干线运输问题，整个快件生命周期需要靠所有环节的密切配合才能实现，因此，必须在空网规划的基础上，合理规划地面网络，实现配套资源利用最大化，最终形成快递网络空网与地网的无缝式衔接，保障整体快件的时效性与利润率。
本研究立足航空网络合理规划的基础上，主要从中转场整合角度对地面配套资源提出了可行性的分析和整合，力求全货机快递运营之航空配套资源利用最大化。
1.中转场的整合优化——集合覆盖模型
集合覆盖问题(Loeation Set Covering problem，LSCP)的目标：是在满足覆盖所有服务网点的情况下，确定建立服务设施的个数或使建设费用最小，并配置这些服务设施使所有的服务网点都能被覆盖到。
集合覆盖模型的航空快递中转场的特点包含如下几点：
1.中转场网点区域覆盖面积扩大
2.单位中转场服务设施个数及建设费用最小
1.1集合覆盖模型的构建与求解
第一步，找到每一个候选地址可以提供服务的所有需求点的集合A (j)，它们距离该候选地址的距离小于或者等于指定距离。
第二步，找到可以给每一个需求点提供服务的所有候选地址的集合B(i)，一般说来，它与A(j)是一样的，但是考虑到其他条件的限制，也有不一样的情况，这要视具体情况而定。
第三步，设变量 ＝1 表示位于i 点的物流中心向位于j点的需求点供货，否则 ＝0； ＝1 表示在i 点建立物流中心，否则 =0。由于每个需求点都可以从一个或者多个物流中心进货，由此决定了物流服务分配的约束条件为1 ，根据 可以写出各个约束条件。但是为了减少物流中心建设的成本，应该选取能够覆盖所有需求点的最小数量的候选地址的组合。
第四步，检验。根据集合 ，验证求得的物流中心选址是否覆盖了所有需求点。
选址问题是一个0－1规划问题，而0－1规划是整数规划的特殊情况，整数规划中有整数变量，因此求解方法与线性规划不尽相同，求解此类模型，可以采用分枝定界法和割平面法，但是由于0－1规划问题的特殊性，我们可以使用一种比较简单的求解方法——LINDO。LINDO 是一种专门用于求解数学规划问题的软件包，主要用于解线性规划、非线性规划、二次规划和整数规划等问题。它的基本算法仍然是分支定界法与割平面法。
2.以某速运企业为例的珠三角地区中转场整合
某速运企业以全部自主经营、自有资源规模化发展的模式在全国稳步推进网络建设。以珠三角为例，为了满足快件时效性和流量的要求，该企业构建了一张以各级分拨中心为节点，航空、公路干线为弧线，自动识别系统和运营信息系统为神经中枢的干线网络。
目前在珠江三角洲地区，广东和福建之间还没有全货机运行，互寄快件主要通过陆运干线和散航两种运输方式，网络其他区域有一大部分至福建的快件也是通过华南分拨区进行中转，由陆运干线进入福建的三个中转场。随着各线路派件量的攀升，各线路运载压力增大，为了平衡各线路运输运载压力，本方案立足实际，由目前多点对开模式，逐渐转变为以干线集散为中心，结合支线运输的集散模式。
表1-1 珠江三角洲重点城市网点直线距离 （单位：km）
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广州 |
深圳 |
泉州 |
福州 |
厦门 |
惠州 |
湛江 |
莆田 |
漳州 |
|
广州 |
— |
97.2 |
583.5 |
684.1 |
520.6 |
116.9 |
345.8 |
638.0 |
483.0 |
|
深圳 |
|
— |
532.9 |
663.9 |
468.6 |
78.3 |
411.9 |
601.2 |
430.8 |
|
泉州 |
|
|
— |
155.6 |
69.5 |
462.1 |
927.1 |
78.4 |
105.9 |
|
福州 |
|
|
|
— |
221.0 |
591.4 |
1045.1 |
77.0 |
243.5 |
|
厦门 |
|
|
|
|
— |
403.6 |
865.8 |
142.1 |
45.5 |
|
惠州 |
|
|
|
|
|
— |
469.9 |
531.1 |
358.8 |
|
湛江 |
|
|
|
|
|
|
— |
993.8 |
829.9 |
|
莆田 |
|
|
|
|
|
|
|
— |
169.9 |
|
漳州 |
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|
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|
|
|
|
— |
在派件过程中，由于涉及到的产品和种类繁多，一般选择业务量相对多一些的城市建立省级分拨中心，可以降低各经销商的派件成本与派件时间。表1-1中列出了珠江三角洲的9个重点城市，其都可以建立省级物流中心，为了节约成本，要求尽可能少建分拨中心。根据珠江三角洲的区域大小，我们假设分拨中心的经济半径为350km，以满足快递时效性。
第一步，找到每一个候选地址可以提供服务的所有需求点的集合 ，它们离该候选地址的距离小于或者等于指定距离350km，如表1-2 所示。
表1-2 需求点集合
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候选地址 |
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广州 |
深圳、惠州、湛江 |
|
深圳 |
广州、惠州 |
|
泉州 |
福州、厦门、莆田、漳州 |
|
福州 |
厦门、莆田、漳州、泉州 |
|
厦门 |
福州、莆田、漳州、泉州 |
|
惠州 |
广州、深圳 |
|
湛江 |
广州 |
|
莆田 |
漳州、泉州、福州、厦门 |
|
漳州 |
福田、厦门、漳州、泉州 |
第二步，找到可以给每一个需求点提供服务的所有候选地址的集合 ，见表1-3。
表1-3 候选地址集合
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需求点 |
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广州 |
深圳、惠州、湛江 |
|
深圳 |
广州、惠州 |
|
泉州 |
福州、厦门、莆田、漳州 |
|
福州 |
厦门、莆田、漳州、泉州 |
|
厦门 |
福州、莆田、漳州、泉州 |
|
惠州 |
广州、深圳 |
|
湛江 |
广州 |
|
莆田 |
漳州、泉州、福州、厦门 |
|
漳州 |
福田、厦门、漳州、泉州 |
第三步，令 ＝1 表示在 i 地建物流中心，否则， ＝0，可以建立模型如下：
目标函数：
Min Z= + + + + + + + +
其中Z即为分拨中心数量最小值。
约束条件：
+ + >=1
+ >=1
+ + + >=1
+ + + >=1
+ + + >=1
+ >=1
>=1
+ + + >=1
+ + + >=1
=0或1(i=1，2，3，……，9)
利用LINDO求解结果如图1-1所示。
图1-1 LINDO求解结果
第四步，由图1-1和表1-2可以看出，选择深圳、厦门、泉州、福州这四个地方建设中转场，能够覆盖到所有的需求点。
3.基于集合覆盖模型的航空快递中转场整合评价
所有的快递产品需要生产出来后才知道品质的好坏，而持续稳定的生产高品质产品才能体现快递网络的稳定性和可持续性。在稳定的网络运营过程中，我们能够清晰的知道每一票快件能够在什么时间段内送达客户手中。然而，实际运营过程中由于各种可控和不可控的因素，导致快递运营网络难以一如既往的提供稳定可靠的快递时效，而同时由于快递网络的上下游环节的衔接缺乏一种弹性，导致某一环节出现异常后，整个快件的生命状况出现断层，难以清楚这部分快件能够什么时候到达最终收方客户手中。
以全货机为核心的中枢辐射式航空网络规划解决的是航空干线运输问题，但整个快件生命周期需要靠所有环节的密切配合才能实现，所以当航空枢纽某一环节出现异常，整个快件的生命状况出现断层时，基于集合覆盖模型的航空快递中转场整合会促进城市配套资源形成无缝式衔接，以至于整体的快件时效不受影响或者受到影响程度最小从而保障快件的时效性，并最终按时保质送达客户手中。
对可利用的航空配套资源在整个快递网络中进行定位与规划，是进一步提升快件时效及速递服务竞争力所需要解决的关键问题。
本文在空网规划的基础上，以中转场整合为核心，对地面网络进行合理规划，实现配套资源利用最大化，以形成航空网络与配套资源的无缝式衔接，最终实现“双线”的有机整合，保障整体快件的时效性与利润率。
参考文献：
[1] 陈雪，宋英华. 我国中部机场航空物流抗风险研究[J]. 科技创业月刊 2011年04期
[2] 陈思云, 谢明华. 第三方物流企业的资源整合[J]. 中国物流与采购 2005年19期
[3] 蒋宁, 王丰, 唐国峰, 供应链集成商——第四方物流[J]. 物流科技 2006年07期
[4] 荣朝和, 重视基于交通运输资源的运输经济分析[J]. 北京交通大学学报(社会科学版) 2006年04期
作者：谢庆红 副教授 成都信息工程学院 研究方向 物流管理
冷宇慧 成都信息工程学院 08物流管理本科生
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