前言：

中國現代物流十年的發展，已經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絡布局問題，建立起支撐全國性運營的運輸網絡，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核心能力的網絡布局問題，就快遞（快運）公司的運輸網絡布局的理念、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絡，只是運輸工具的選擇不同罷了。基于此，本文將這幾種服務統稱為快遞；運輸方式也不區分陸運、鐵路和空運等，只就線路、成本等做考慮。

一、快遞運輸網絡的特點

在供應鏈一體化的大趨勢下，企業傾向于采取零庫存、小批量采購和快速配送的運作方式，傳統整車運輸的模式受到了挑戰。據中國物流與采購聯合會調查，在生產企業中60%的企業銷售范圍是全國覆蓋，也就說大部分企業的銷售需要全國范圍的物流網絡的支持。商貿業也呈現類似的傾向，2009年上半年全國網購人數就達到了8788萬，全國網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，快遞業務發展前景不可估量。淘寶網總裁陸兆禧認為，與中國互聯網發展的趨勢相對應，另一個重要的趨勢是二三線城市，甚至中西部區域和農村，將成為掀起網絡購物下一浪的重鎮。這樣，快遞企業必須要具備強大的物流配送網絡，進一步完善村鎮級的物流網絡覆蓋，否則將無法實現對二三線城市的快遞需求的有效滿足。

某中型陸運企業，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省時間、節省費用的優勢；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。

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

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

（1）終端取派。在業務開始時，快遞公司各地的站點（節點）派出車輛上門從發貨客戶處收取貨物；在業務后端，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絡從根本上是一體的，雖然對一票貨物在甲地表現為取件，在乙地表現為派件；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絡配置方式，整體上是按照區域來配置和劃分車輛，并針對訂單采取牛奶路線方式優化。

（2）區內運輸或稱支線運輸。區內運輸是由區內中心站（樞紐點）和區內各節點之間的運輸，保證樞紐點對于覆蓋范圍內的節點之間的物流量進行內部集散，并對進出樞紐點區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。

（3）區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絡，中心之間的干線運輸（區間配送）通常是由飛機來完成的，對于快運業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絡，干線運輸方式的選擇則可以根據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（節點）則視為是聚類以后的底層架構。整體上，節點、樞紐點和中心樞紐點可視為一個三級樹型軸輻式物流網絡，其最長的路由表現為：節點樞紐點中心樞紐點 樞紐點 節點。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絡，在樞紐點較少的情況下，也是一個可取的方案，但隨著區域的擴大，這種方式的經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、快遞運輸網絡布局方法

快遞運輸網絡本身網點數量眾多，優化設計的計算量非常大。快遞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絡的較好的柔性，能根據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品，如2D18、3D12等，既給客戶一定的選擇權利，又能夠根據產品設定有競爭力的路由，在某些線路上獲取規模優勢和穩定的利潤。這種趨勢就逐步使快遞網絡固定化和優化。

由于我們研究的是運輸網絡第二、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據的設定做如下假設：

(1) 要研究的所有節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。企業根據運作的歷史數據和發展趨勢進行合理的預測，明確節點間的貨物流量及流向數據。

(3) 任意節點（或者稱為場站、集散等）的貨物操作總成本（含節點租賃費用、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) 任意兩個節點間貨物運輸費率（噸公里費率，包含運輸環節所有相關費用）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，適用于本環節的外包計費。

同時，我們對相關的一些重要因素作如下假設：

(1) 快遞運輸網絡的場站和集散中心只會在目前有業務發生的網點中選擇，而不會放在其它無關位置。即，網絡的樞紐點全部在節點中產生。

(2) 快遞運輸網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，節點間的同一班車運輸成本符合運輸費率函數。

(3) 快遞班車已經選擇高速交通，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。本文中網絡設計不以服務時間為限制條件。

(4) 設計樹型軸輻式網絡，以滿足班車數量最小的原則。

根據以上假設，我們就可以構建網絡運行總成本最小的數學模型，并研究求解。軸輻式網絡的規劃，國內外很多學者作了研究，也積累了很多經驗，但較少涉及到變動費率函數的情況，而且沒有現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，Floyd算法提出了一個較好的求解最短路徑的思路，其次，Floyd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。經拓展后的用于快遞運輸網絡分析的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絡，比完全直通式網絡降低成本50-60%，達到基于數據分析的合理網絡布局，體現出模型和算法較好的經濟性。

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

(3) 操作費率對網絡優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絡的復雜程度。

(4) 三級樹型軸輻式網絡可以作為其它網絡形式構建的基礎，可根據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形網絡線路。如，兩個樞紐點之間的對流貨量已經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）。環形線路的出現客觀上增加了班車數量和整體運營成本，但根據實際需求，可以適當進行調整。

(5) 樹型軸輻式網絡結構簡單，成本較低，但是網絡的重聯通度較低，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，軸輻式物流網絡可以作為運輸公司網絡拓展的方向。