輻射式網(wǎng)絡(luò)讓配送少走彎路

胡安康

美國(guó)航空管制政策放松導(dǎo)致軸輻式配送模式的興起，實(shí)現(xiàn)較少的連接或路徑為貨主提供更多的需求及服務(wù)。（重點(diǎn)）

二十世紀(jì)八十年代以來(lái)，隨著航空市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的不斷加劇，在美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家，航空公司采用軸輻式網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行航空運(yùn)輸服務(wù)，以降低成本，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，使航空公司的效益最大化。如今，軸輻式網(wǎng)絡(luò)模型被進(jìn)一步發(fā)展，廣泛應(yīng)用于物流等領(lǐng)域。

軸輻式網(wǎng)絡(luò)研究引起大家的重視，是和美國(guó)航空管制政策放松直接相關(guān)。航空管制放松后，美國(guó)的航空產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大變化。除了航線(xiàn)可以自主定價(jià)外，放松管制還放寬了市場(chǎng)進(jìn)入和退出的條件，有利于承運(yùn)人擴(kuò)張服務(wù)地域、重新配置航線(xiàn)結(jié)構(gòu)，這種靈活性導(dǎo)致軸輻式航空網(wǎng)絡(luò)得到快速擴(kuò)張，現(xiàn)實(shí)需求引起有關(guān)軸輻式網(wǎng)絡(luò)的研究得到廣泛開(kāi)展。

軸輻式網(wǎng)絡(luò)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)中的特殊節(jié)點(diǎn)—樞紐節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中其它相互作用的節(jié)點(diǎn)之間網(wǎng)絡(luò)流的轉(zhuǎn)換服務(wù)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的規(guī)模效應(yīng)和范圍效應(yīng)，降低網(wǎng)絡(luò)服務(wù)總成本。帶有樞紐設(shè)施的軸輻式網(wǎng)絡(luò)，將樞紐作為網(wǎng)絡(luò)流切換、網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)轉(zhuǎn)運(yùn)或貨物分揀中心，可以用較少的連接或路徑為更多的需求節(jié)點(diǎn)提供服務(wù)。

軸輻式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的主要優(yōu)勢(shì)包括:將網(wǎng)絡(luò)流集中在少量通路上產(chǎn)生流的規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，如軸輻式航空網(wǎng)絡(luò)使用大型貨車(chē)可以提供更低的單位運(yùn)輸成本，為貨主提供更高的服務(wù)頻率;通過(guò)樞紐設(shè)施轉(zhuǎn)換降低網(wǎng)絡(luò)投資總量，軸輻式包裹配送網(wǎng)絡(luò)通過(guò)分揀中心能對(duì)所有包裹流向進(jìn)行控制。軸輻式網(wǎng)絡(luò)也存在網(wǎng)絡(luò)樞紐設(shè)施需要較大的固定投資，網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的中轉(zhuǎn)功能需要額外投資，經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)樞紐的轉(zhuǎn)運(yùn)帶來(lái)更遠(yuǎn)的服務(wù)距離或更多的服務(wù)時(shí)間等不足。

運(yùn)行及網(wǎng)絡(luò)效應(yīng)

軸輻式網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)和發(fā)展，扎根于軸輻式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)自身的經(jīng)濟(jì)性，使用少量樞紐節(jié)點(diǎn)來(lái)作為集中、分配網(wǎng)絡(luò)流的中心，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)流合并，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商可以使用大型、相對(duì)更經(jīng)濟(jì)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，可以以更高的服務(wù)頻度來(lái)提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，而網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)則可以從更高的服務(wù)密度中受益。在這個(gè)發(fā)展過(guò)程中，通過(guò)樞紐實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)流合并產(chǎn)生的規(guī)模經(jīng)濟(jì)，是其中的主要因素。

樞紐網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可以分成兩層網(wǎng)絡(luò)。第一層是樞紐節(jié)點(diǎn)組成的樞紐網(wǎng)絡(luò)，在電信、通訊領(lǐng)域稱(chēng)這部分網(wǎng)絡(luò)為主干網(wǎng)。第二層網(wǎng)絡(luò)是非樞紐節(jié)點(diǎn)與樞紐之間的輻網(wǎng)絡(luò)。軸輻式網(wǎng)絡(luò)的最主要的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)—規(guī)模經(jīng)濟(jì)性主要發(fā)生在第一層網(wǎng)絡(luò)，即樞紐節(jié)點(diǎn)組成的網(wǎng)絡(luò)。軸輻式網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化分析主要集中在第一層的樞紐節(jié)點(diǎn)選址和第二層的網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)計(jì)兩大領(lǐng)域。軸輻式網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計(jì)的第一步是將已知數(shù)量的樞紐布置在可選的樞紐候選點(diǎn)上。第二步是將網(wǎng)絡(luò)中的非樞紐節(jié)點(diǎn)分配給第一步中確定的各樞紐節(jié)點(diǎn)。兩者結(jié)合實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)總成本最小化或網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍最大化的目標(biāo)。軸輻式網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)一般涉及網(wǎng)絡(luò)出發(fā)地、目的地、潛在的樞紐候選節(jié)點(diǎn)、連接這些節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)連接，以及網(wǎng)絡(luò)流量、節(jié)點(diǎn)間距離、單位服務(wù)成本等模型參數(shù)。網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商通常為樞紐網(wǎng)絡(luò)中的樞紐節(jié)點(diǎn)之間的服務(wù)提供折扣服務(wù)(降低單位流服務(wù)的服務(wù)成本或服務(wù)時(shí)間)。

兩種模型

傳統(tǒng)的運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)大都采用起點(diǎn)與終點(diǎn)間直接相連的直通網(wǎng)絡(luò)，如圖1所示:

另一種基本的貨運(yùn)網(wǎng)絡(luò)形態(tài)即軸輻式網(wǎng)絡(luò)(Hub—and—spokeNetwork)，以一個(gè)簡(jiǎn)單的單中轉(zhuǎn)站指派的純軸輻式網(wǎng)絡(luò)為例，如圖所示:

假設(shè)直通網(wǎng)絡(luò)中有n個(gè)貨運(yùn)站，相互之間都存在物流需求，則要將全部的n個(gè)貨運(yùn)站相連，需要n(n一1)/2條節(jié)線(xiàn)，每條節(jié)線(xiàn)上都需要運(yùn)輸車(chē)輛進(jìn)行運(yùn)輸，假設(shè)每條線(xiàn)上需要一輛運(yùn)輸車(chē)輛，則總共需要。(n一l)/2輛車(chē)。軸輻式網(wǎng)絡(luò)與直通網(wǎng)絡(luò)相比，多了一個(gè)中轉(zhuǎn)站，但將網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)相連，在貨運(yùn)站數(shù)量仍是n個(gè)的前提下，只需n條節(jié)線(xiàn)。如果各個(gè)貨運(yùn)站之間的物流量都較大，可以保證運(yùn)輸車(chē)輛有較高的滿(mǎn)載率，則網(wǎng)絡(luò)中的貨運(yùn)站之間點(diǎn)點(diǎn)直達(dá)，既可以節(jié)省運(yùn)輸里程，又可以節(jié)省運(yùn)輸時(shí)間，這樣直通網(wǎng)絡(luò)不失為一種理想的選擇。但對(duì)公路快速貨運(yùn)而言，貨源分布較為零散且單批次貨量較小，因此快速貨運(yùn)公司往往設(shè)置較多的貨運(yùn)站和網(wǎng)點(diǎn)以收集相當(dāng)數(shù)量的貨物。

在貨運(yùn)站數(shù)量n較大的情況下，直通網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)線(xiàn)數(shù)n(n一1)/2就會(huì)遠(yuǎn)大于軸輻式網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)線(xiàn)數(shù)n，如果仍然采用直通網(wǎng)絡(luò)模式，就會(huì)造成運(yùn)輸車(chē)輛裝載率低且數(shù)量龐大，極大的增加了成本。而在軸輻式網(wǎng)絡(luò)中，各貨運(yùn)站貨物通過(guò)中轉(zhuǎn)站集中后再進(jìn)行運(yùn)輸，以較少的轉(zhuǎn)運(yùn)成本達(dá)到提高車(chē)輛裝載率，降低平均運(yùn)輸成本的目的，這樣能獲得規(guī)模效益，減少運(yùn)輸成本。實(shí)踐證明，軸輻式物流網(wǎng)絡(luò)是整合物流資源、提高物流資源利用效率、降低物流成本的有效網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，已成為現(xiàn)代物流網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)發(fā)展的主流趨勢(shì)。

單中轉(zhuǎn)站指派的軸輻式網(wǎng)絡(luò)，即貨運(yùn)站與一個(gè)中轉(zhuǎn)站相連。這里需要注意的是，貨運(yùn)站只與一個(gè)中轉(zhuǎn)站相連，并不等于網(wǎng)絡(luò)中只有一個(gè)中轉(zhuǎn)站，也可能存在多個(gè)中轉(zhuǎn)站的情況。但本文中只介紹單個(gè)中轉(zhuǎn)站的情況。

對(duì)網(wǎng)絡(luò)中有中轉(zhuǎn)站的軸輻式網(wǎng)絡(luò)而言，網(wǎng)絡(luò)中所有的貨運(yùn)站均與此中轉(zhuǎn)站相連，各貨運(yùn)站在集貨之后向中轉(zhuǎn)站派出運(yùn)輸車(chē)輛，各個(gè)貨運(yùn)站的貨物在中轉(zhuǎn)站按貨物目的地的不同進(jìn)行重新分理，經(jīng)過(guò)中轉(zhuǎn)站的轉(zhuǎn)運(yùn)到達(dá)目的地。

快遞業(yè)受益

包裹配送網(wǎng)絡(luò)是軸輻式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)得到應(yīng)用成功的又一個(gè)典型領(lǐng)域。在全球著名的聯(lián)合包裹服務(wù)公司的軸輻式包裹配送網(wǎng)絡(luò)中(圖3)，每個(gè)包裹需要經(jīng)過(guò)三個(gè)主要環(huán)節(jié):

一是收集環(huán)節(jié)UPS根據(jù)服務(wù)時(shí)間計(jì)劃，精心設(shè)計(jì)每一條包裹收集路線(xiàn)，及收集?？奎c(diǎn)。每個(gè)區(qū)域操作中心收集的包裹都要送到網(wǎng)絡(luò)樞紐進(jìn)行分揀作業(yè)，由于UPS在全球只建立了六個(gè)超級(jí)樞紐，因此有的區(qū)域操作中心到樞紐的距離可能會(huì)很遠(yuǎn)。

二是分揀環(huán)節(jié)到達(dá)樞紐的包裹經(jīng)過(guò)卸車(chē)作業(yè)后，根據(jù)包裹目的地的地理位置進(jìn)行分揀，然后所有同一方向的包裹被裝運(yùn)到飛往該方向的同一架飛機(jī)上。

三是分發(fā)環(huán)節(jié)到達(dá)目的區(qū)域操作中心的包裹通過(guò)卡車(chē)或小車(chē)分發(fā)到用戶(hù)手中。

目前聯(lián)邦快遞(FeDex)、聯(lián)合包裹服務(wù)(UPS)、敦豪(DHL)等世界主要包裹快遞服務(wù)公司均采用軸輻式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，通過(guò)將北美、亞洲和歐洲的包裹集中到孟菲斯、新加坡、法蘭克福等地的樞紐節(jié)點(diǎn)，經(jīng)過(guò)分揀后，轉(zhuǎn)運(yùn)到世界各地，再通過(guò)地面運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)配送到用戶(hù)手中。我國(guó)的一些民營(yíng)快遞公司，也開(kāi)始嘗試建立自己的軸輻式網(wǎng)絡(luò)，來(lái)提高運(yùn)營(yíng)效率、縮短服務(wù)時(shí)間，全面提升企業(yè)綜合競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

隨著需求的改變，F(xiàn)edex、UPS等傳統(tǒng)包裹快遞服務(wù)商都向物流服務(wù)綜合供應(yīng)商轉(zhuǎn)型。軸輻式網(wǎng)絡(luò)也成為物流產(chǎn)業(yè)的典型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。軸輻式物流網(wǎng)絡(luò)的樞紐是配送中心(物流中心)，配送中心通過(guò)將各地不同供應(yīng)商、生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)品集中，經(jīng)過(guò)分類(lèi)、再包裝等作業(yè)后，打包、組合配送到各零售商或直接配送到客戶(hù)手中。目前美國(guó)主要的物流運(yùn)營(yíng)商N(yùn)orfolk southern、Yellow Freight等都采用軸輻式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。實(shí)踐證明，采用軸輻式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可以降低物流運(yùn)輸成本，提高倉(cāng)庫(kù)利用率，降低庫(kù)存積壓，從而實(shí)現(xiàn)最大程度的成本節(jié)省。