軸輻式與點對點及組合式的快遞網(wǎng)絡(luò)特征分析

倪玲霖

（1.中南大學(xué) 交通運輸工程學(xué)院，長沙 410075；2.浙江財經(jīng)學(xué)院 工商管理學(xué)院，杭州 310018）

軸輻式與點對點及組合式的快遞網(wǎng)絡(luò)特征分析

倪玲霖1,2

（1.中南大學(xué) 交通運輸工程學(xué)院，長沙 410075；2.浙江財經(jīng)學(xué)院 工商管理學(xué)院，杭州 310018）

快遞網(wǎng)絡(luò)是快遞企業(yè)生產(chǎn)活動的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)，也是快件公司取得競爭優(yōu)勢的關(guān)鍵。軸輻式網(wǎng)絡(luò)與點對點網(wǎng)絡(luò)是兩種基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，快遞企業(yè)網(wǎng)絡(luò)一般由兩種結(jié)構(gòu)根據(jù)其各自優(yōu)勢組合而成。文章通過分析快遞的基本業(yè)務(wù)流程，以軸輻式網(wǎng)絡(luò)與點對點網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)、成本構(gòu)成、送達時間構(gòu)成為基礎(chǔ)，詳細研究了軸輻式網(wǎng)絡(luò)、點對點網(wǎng)絡(luò)以及組合網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)與成本及網(wǎng)絡(luò)耗時特征，為快遞網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的選擇與優(yōu)化奠定基礎(chǔ)。

快遞；軸輻網(wǎng)絡(luò)；點對點網(wǎng)絡(luò)；軸輻式與點對點組合結(jié)構(gòu)；網(wǎng)絡(luò)特征

0 引言

快遞是指快遞企業(yè)收取寄件人托運的快件后，按規(guī)定時限要求將其運至寄件人指定的地點，遞交收件人的過程?？爝f對象主要是函件或包裹，快遞需求具有小批量、方向多和時限性強等特點。快遞網(wǎng)絡(luò)是快遞生產(chǎn)活動的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)，是決定快遞的送達時間和送達成本的關(guān)鍵，合適的快遞網(wǎng)絡(luò)能以較低的成本將快遞準時運送至指定地點。

快遞網(wǎng)絡(luò)的研究主要集中城市網(wǎng)點的布局與優(yōu)化、快遞配送系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計兩方面。葉耀華、王律、楊文濤等（2004）對郵政的省際轉(zhuǎn)運網(wǎng)和市內(nèi)轉(zhuǎn)運網(wǎng)進行優(yōu)化設(shè)計。沈睿（2006）對鐵路行包快運的專列和客運普包的服務(wù)網(wǎng)絡(luò)進行設(shè)計研究。Hua Yang（2009）應(yīng)用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論對快遞網(wǎng)絡(luò)進行了分析，得出快遞網(wǎng)絡(luò)具有小世界、異配混合行為和富人俱樂部特征，并與航空網(wǎng)絡(luò)就邊緣密度和平均最短路徑進行了差異比較。而國外對快遞服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的研究一方面集中于應(yīng)用軸輻理論進行快遞網(wǎng)絡(luò)的布局與選址優(yōu)化，如文獻[4～6]，另一方面對快遞運送路徑、車輛的開行方案以及班次的選擇等展開優(yōu)化，如文獻[7～11]。快遞網(wǎng)絡(luò)特征分析是進行網(wǎng)絡(luò)布局和優(yōu)化的前提，而目前對快遞網(wǎng)絡(luò)的特征進行分析的文獻比較缺乏?？爝f網(wǎng)絡(luò)按其特點可分為軸輻式網(wǎng)絡(luò) （Hub and Spoke Network）和點對點直達網(wǎng)絡(luò)（Peer to Peer Network），或者為這兩種結(jié)構(gòu)的混合形式。本文擬通過分析快遞的基本業(yè)務(wù)流程，分析軸輻式快遞網(wǎng)絡(luò)、點對點網(wǎng)絡(luò)以及軸輻式網(wǎng)絡(luò)與點對點組合網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)、成本構(gòu)成和快遞送達時間構(gòu)成等方面，分析不同快遞網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的特征，為快遞網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化奠定基礎(chǔ)。

1 快遞作業(yè)流程分解

為了更好理解快遞網(wǎng)絡(luò)對成本和時間的影響，簡要介紹下快遞的基本作業(yè)流程，如圖1。首先客戶發(fā)出寄件請求，快件員上門取貨，取回網(wǎng)點后統(tǒng)一送至本地的中轉(zhuǎn)場，到達中轉(zhuǎn)場后，按方向進行貨物分揀，并在各自位置集結(jié)存儲，然后安排運輸，如不是直達運輸，則還需經(jīng)過樞紐點中轉(zhuǎn)，直至送達至目的中轉(zhuǎn)場，目的中轉(zhuǎn)場按照快件目的地進行分揀至相應(yīng)網(wǎng)點，最后由派件員送至收件客戶手中。其中樞紐中轉(zhuǎn)需要對貨物再次分揀、儲存，并進行一定的裝卸搬運等活動，本文將樞紐中轉(zhuǎn)過程中除分揀、儲存活動之外發(fā)生的活動稱之為中轉(zhuǎn)額外活動，產(chǎn)生的成本為中轉(zhuǎn)額外成本，耗費的時間稱為中轉(zhuǎn)額外耗時。

2 快遞網(wǎng)絡(luò)特征分析

下面就分別對軸輻式快遞網(wǎng)絡(luò)、點對點網(wǎng)絡(luò)以及軸輻式網(wǎng)絡(luò)與點對點組合網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)、成本構(gòu)成、送達時間構(gòu)成進行分析與比較。

2.1 快遞網(wǎng)絡(luò)拓撲特征分析

為分析問題的簡便明了，暫都不考慮區(qū)域內(nèi)快遞運送。點對點網(wǎng)絡(luò)（Peer to Peer）是一種完全圖式的網(wǎng)絡(luò)，點對點網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)如圖2（a）。軸輻網(wǎng)絡(luò)根據(jù)其軸心數(shù)量可分為單軸心網(wǎng)絡(luò)和多軸心網(wǎng)絡(luò)，其中后者是物流網(wǎng)絡(luò)發(fā)展主導(dǎo)方向。在多軸線軸輻網(wǎng)絡(luò)中，如節(jié)點只能與指定一個軸心相連接，軸心間完全互連，則該軸輻式網(wǎng)絡(luò)稱為純軸輻式網(wǎng)絡(luò)，如圖2（b），若節(jié)點不但與指定軸心相連，且允許與其他軸心及不同屬一個軸心區(qū)的節(jié)點相連的網(wǎng)絡(luò)，則稱該軸輻網(wǎng)絡(luò)為軸輻式與點對點組合網(wǎng)絡(luò)，如圖2（c）。

反映拓撲特征的指標主要有γ指數(shù)、網(wǎng)絡(luò)效率和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可靠性。下面就從這幾個指標分析軸輻式與點對點組合網(wǎng)絡(luò)的拓撲特征。

①γ指數(shù)。γ指數(shù)主要分析不同網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)下的網(wǎng)絡(luò)的實際連接數(shù)與可能連接數(shù)之間的關(guān)系。設(shè)有目的地節(jié)點數(shù)n、節(jié)點間的實際連接數(shù)k，則γ(n,k)=2k/n(n-1)。

點對點網(wǎng)絡(luò)的γ指數(shù)為γp-p=1；軸輻式網(wǎng)絡(luò)的γ指數(shù)為γh-s=2/n；而軸輻式與點對點組合網(wǎng)絡(luò)的 γh-p指數(shù)有 γh-s＜γh-p＜γp-p，其中γh-p越小，則說明該組合網(wǎng)絡(luò)更趨近于軸輻式網(wǎng)絡(luò)，反之，越大就越趨近于點對點網(wǎng)絡(luò)。

則根據(jù)圖2得：

從網(wǎng)路效率指標可以看出，如果有足夠的運量支撐，則點對點的網(wǎng)絡(luò)效率最高，其次為軸輻式與點對點組合網(wǎng)絡(luò)，最后是軸輻式網(wǎng)絡(luò)。

③網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可靠性。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可靠性指某個節(jié)點破壞或從網(wǎng)絡(luò)中刪除后，對網(wǎng)絡(luò)連通性的影響。根據(jù)圖2可知，點對點網(wǎng)絡(luò)的可靠性最高，任何一個節(jié)點被破壞或從網(wǎng)絡(luò)中刪除，對網(wǎng)絡(luò)的連通性都不造成任何影響。而軸輻式網(wǎng)絡(luò)，其樞紐節(jié)點的可靠性很差，一旦樞紐節(jié)點找到破壞或從網(wǎng)絡(luò)中刪除，則整個網(wǎng)絡(luò)都不能連通。軸輻式與點對點組合的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)由于某些點之間可以不通過樞紐點而直接運輸，對樞紐節(jié)點的依賴程度相對較低，所以其網(wǎng)絡(luò)的可靠性要高于軸輻式網(wǎng)絡(luò)，但低于點對點網(wǎng)絡(luò)。

所以，快遞網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)效率與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的可靠性從高到底依次為，點對點網(wǎng)絡(luò)、軸輻式與點對點組合網(wǎng)絡(luò)和軸輻式網(wǎng)絡(luò)。

2.2 快遞網(wǎng)絡(luò)成本特征分析

依快遞基本作業(yè)流程，快遞成本主要由取送貨成本Cd、存儲成本Cw、分揀成本Cs、包裝成本Cp、運輸成本Ct以及中轉(zhuǎn)額外成本Ce構(gòu)成。其中，取送貨成本Cd指從寄件人處取貨至當?shù)貭I業(yè)點，以及從目的地所在地營業(yè)點將快件送至收貨人所產(chǎn)生的費用。包裝成本Cp指快件取回后，將根據(jù)其性質(zhì)進行包裝以便運輸，由于取送貨成本Cd與包裝成本Cp不受其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的影響，所以，為分析問題的簡便，在計算總成本時，不加入該部分，下面著重對存儲成本、分揀成本、運輸成本以及中轉(zhuǎn)成本進行分析。

存儲成本Cw：將快件從寄件人處取回后，將快件暫時存放于營業(yè)點倉庫以便安排運輸所產(chǎn)生的費用，主要與倉儲量Qw、倉儲的現(xiàn)代化水平Ew以及倉管人員素質(zhì)Mw有關(guān)。分揀成本Cs：快件在運輸前，需按照目的地進行分揀作業(yè)。分揀成本主要與分揀量Qs、分揀效率有關(guān)，其中分揀效率受到分揀方向的多少、分揀的現(xiàn)代化水平Es以及人員素質(zhì)的Ms影響。一般來說分揀成本與分揀量成正比，與分揀方向成反比，分揀的現(xiàn)代化水平越高，其分揀效率越高，成本越低。一般來說樞紐地區(qū)投入現(xiàn)代化的分揀設(shè)備，其分揀效率較高。運輸成本Ct：主要與運輸量Qt、運輸里程D、選用的運輸工具以及滿載率有關(guān)。一般來說運輸工具核定載重量越大，在滿載的情況下，單位運輸成本越低。中轉(zhuǎn)額外成本：樞紐中轉(zhuǎn)過程中除分揀、儲存活動之外產(chǎn)生的一定的裝卸搬運等活動的成本，這主要與中轉(zhuǎn)量Qe、中轉(zhuǎn)點的現(xiàn)代化水平Ee以及組織水平Oe有關(guān)。

點對點網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，快件經(jīng)過起點中轉(zhuǎn)場的一次分揀、存儲后，再經(jīng)過一次運輸即到達目的中轉(zhuǎn)場。點對點網(wǎng)絡(luò)與軸輻式網(wǎng)絡(luò)的的快遞成本可分別表示如下：

軸輻式網(wǎng)絡(luò)中，快件經(jīng)過起點中轉(zhuǎn)場的一次分揀、存儲后運輸至樞紐，在樞紐點再次進行分揀、存儲，然后再次進行運輸。

因此，軸輻式網(wǎng)絡(luò)的成本優(yōu)勢主要來自運輸車輛的規(guī)模經(jīng)濟性及快遞貨物集結(jié)分揀的快速經(jīng)濟性。而點對點網(wǎng)絡(luò)的成本優(yōu)勢則主要來自距離的經(jīng)濟性以及中轉(zhuǎn)額外、分揀等環(huán)節(jié)的相應(yīng)減少。

2.3 快遞網(wǎng)絡(luò)的快遞運送耗費時間分析

快遞運送的總時間包括快遞的取送貨時間、分揀時間、儲存時間、包裝時間、中轉(zhuǎn)額外時間和運輸時間。其中，取送貨時間Td包括取貨時間和送貨時間，與網(wǎng)絡(luò)組織結(jié)構(gòu)無關(guān)；分揀時間Ts主要指對貨物進行按方向進行分揀所花費的時間，與分揀量Qs、分揀方向數(shù)n成正比，并受分揀設(shè)備的現(xiàn)代化程度Es及分揀人員素質(zhì)Ms影響；倉儲時間Tw主要是指貨物送至當?shù)丶⒅行暮螅窖b車時止的時間段，再減去分揀時間；包裝時間Tp指對貨物進行包裝以便于運輸所花費的時間；中轉(zhuǎn)額外時間Te指貨物在中轉(zhuǎn)點除分揀、儲存等活動外產(chǎn)生其他活動所耗費的時間，這與中轉(zhuǎn)量Qe、中轉(zhuǎn)點的現(xiàn)代化水平Ee和組織水平Oe有關(guān)；運輸時間Tt與運輸里程D，運輸速度V成正比，Tt=D/V。

由于取送貨時間Td與包裝時間Tp與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)無關(guān)，暫不考慮。所以，點對點網(wǎng)絡(luò)快遞運送耗費總時間主要是在起點分揀、儲存的時間再加上起點與目的點間的運輸時間，可表示為：

軸輻式網(wǎng)絡(luò)中，快遞運送的時間構(gòu)成包括起點的分揀時間、儲存時間、中轉(zhuǎn)點中轉(zhuǎn)時間和各段運輸時間。

其中，中轉(zhuǎn)時間Teh-s包括在中轉(zhuǎn)點的分揀時間、儲存時間以及其他活動耗費的中轉(zhuǎn)額外時間。分揀時間，雖然增加了分揀次數(shù)，但每次分揀復(fù)雜度降低，且在樞紐點可通過現(xiàn)代化分揀設(shè)備提高分揀效率，降低分揀時間。存儲時間Twh-s，假設(shè)車輛是在貨物集滿后馬上發(fā)車，從起點i至j貨物到達速度為aij，采用核定載重為G的車輛進行運輸，則采用軸輻式網(wǎng)絡(luò)的起點存儲時間明顯少于點對點網(wǎng)絡(luò)的存儲時間，樞紐中轉(zhuǎn)時的存儲時間可通過有效班次銜接消除。運輸時間Tth-s方面，軸輻式網(wǎng)絡(luò)使快件的行駛距離較點對點網(wǎng)絡(luò)更長，導(dǎo)致運輸時間增加。但由于軸輻式網(wǎng)絡(luò)中快件在樞紐集結(jié)后，樞紐間可采用運行速度更高的運輸工具，降低運輸時間。

以上分析可得，軸輻式網(wǎng)絡(luò)的時間優(yōu)勢主要來自：①運行速度高的運輸工具；②貨物集結(jié)時間的降低。而點對點網(wǎng)絡(luò)的時間優(yōu)勢主要來自：①運輸距離的減少；②中轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)的避免。

3 結(jié)論

根據(jù)以上分析：①軸輻式與點對點組合的快遞網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)效率與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可靠性高于軸輻式網(wǎng)絡(luò)，低于點對點網(wǎng)絡(luò)。②快遞量是決定網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)選擇的關(guān)鍵因素。點對點網(wǎng)絡(luò)是一種完全圖式的網(wǎng)絡(luò)，組織需要不僅大量的人力等資源才能確保完成其服務(wù)，而且也為企業(yè)的經(jīng)營管理帶來諸多不便。此外，點對點式的組織模式在應(yīng)對分散、需求不穩(wěn)定的快遞服務(wù)上，無法合理利用企業(yè)資源，加之交易數(shù)量的繁雜，本質(zhì)上無法為企業(yè)提供規(guī)模報酬遞增，從而不能有效保障企業(yè)發(fā)展的競爭優(yōu)勢。軸輻式網(wǎng)絡(luò)能充分發(fā)揮樞紐間運輸?shù)囊?guī)模經(jīng)濟性，并提高網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)密度，但軸輻式網(wǎng)絡(luò)同時因為增加了快件的中轉(zhuǎn)而增加了成本與時間。軸輻式與點對點組合結(jié)構(gòu)的快遞網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是綜合利用軸輻式網(wǎng)絡(luò)和點對點網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)勢的一種混合軸輻式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其目的是充分發(fā)揮軸輻式網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，與點對點模式實現(xiàn)最佳匹配，使快件能在一定的時間內(nèi)以最低的成本從收件人送達至寄件人手中。在經(jīng)濟發(fā)展的雙核結(jié)構(gòu)的情況下，各地經(jīng)濟發(fā)展不平衡，地區(qū)間的快遞量呈現(xiàn)不均衡現(xiàn)象，部分地區(qū)間的信息交流非常頻繁，快遞量非常大，而大部分地區(qū)則較小，采用軸輻式與點對點組合結(jié)構(gòu)的快遞網(wǎng)絡(luò)，能充分發(fā)揮軸輻式網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模經(jīng)濟和密度經(jīng)濟性，并通過與點對點網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)結(jié)合，減少軸輻式網(wǎng)絡(luò)連接的距離不經(jīng)濟以及中轉(zhuǎn)額外環(huán)節(jié)、分揀環(huán)節(jié)增加帶來的成本增加?？爝f企業(yè)的低成本和快遞送達的需求，決定了在社會經(jīng)濟發(fā)展的雙核結(jié)構(gòu)下，軸輻式與點對點組合的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是具有低成本和準時效的一種較適合的快遞網(wǎng)絡(luò)組織結(jié)構(gòu)。

[1]葉耀華,蔣怡樂,王律.一種省際郵件轉(zhuǎn)運網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的模型與算法[J].復(fù)旦學(xué)報(自然科學(xué)版)，2003,42(5).

[2]沈睿.鐵路行包快運服務(wù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計理論與方法研究[D].北京：北京交通大學(xué)，2006.

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（責任編輯/易永生）

C94

A

1002－6487（2010）20－0059-03

教育部博士點基金項目（20060533036）；浙江省教育廳科研項目（Y200803149）

倪玲霖(1980-)，女，浙江永康人，博士研究生，講師，研究方向：物流工程。