社會物流系統(tǒng)及綜合運輸系統(tǒng)協(xié)同分析

方陽劼，孫 焰

（同濟大學交通運輸工程學院）

雖然我國物流業(yè)近年來發(fā)展迅速，但是存在的問題和矛盾也日益突出?，F(xiàn)階段，全國已建、在建的物流園區(qū)常常出現(xiàn)周邊交通擁堵交通環(huán)境遭到破壞，或者物流園區(qū)場地設(shè)施閑置、運作效率低下等一系列問題。案例分析發(fā)現(xiàn)，造成這些問題的重要原因即社會物流系統(tǒng)與綜合運輸系統(tǒng)發(fā)展不協(xié)調(diào)。

如何衡量區(qū)域綜合運輸系統(tǒng)是否能很好地為社會物流系統(tǒng)服務，能否滿足社會物流系統(tǒng)產(chǎn)生貨運量的運輸需求兩者是否能夠協(xié)調(diào)發(fā)展已經(jīng)成為理論和實踐界共同關(guān)注的問題。。

1 基本概念

1.1 社會系統(tǒng)與綜合運輸系統(tǒng)概念界定

國家標準《物流術(shù)語》對“社會物流”給出的定義為“企業(yè)外部的物流活動的總稱”，是指以一個社會為范疇，面向社會廣大用戶的物流。綜合運輸系統(tǒng)由客貨流系統(tǒng)、載運機具系統(tǒng)、路網(wǎng)系統(tǒng)、運輸管理系統(tǒng)、生產(chǎn)組織系統(tǒng)、信息系統(tǒng)幾個方面構(gòu)成。按照運輸方式分，綜合運輸系統(tǒng)又可以分為鐵路、公路、水路、管道和航空五個部分。

1.2 協(xié)同學原理

協(xié)同學是研究系統(tǒng)中子系統(tǒng)之間是怎樣合作以產(chǎn)生宏觀的結(jié)構(gòu)、時間結(jié)構(gòu)或功能結(jié)構(gòu)的學科，是由著名學者哈肯于1969年創(chuàng)立的。從協(xié)同學的角度看，協(xié)調(diào)是指系統(tǒng)之間或系統(tǒng)組成要素之間在發(fā)展演化過程中彼此的和諧一致；這種和諧一致的程度稱為協(xié)調(diào)度。協(xié)同是為了達到系統(tǒng)總體發(fā)展目標，各子系統(tǒng)、各要素之間通過有效合作，使得各個子系統(tǒng)、子要素從無序到有序、從低效到高效的運作發(fā)展過程。為了描述系統(tǒng)的實際狀態(tài)和結(jié)構(gòu)并研究系統(tǒng)演化中的共同性特征，首先需要在各種微觀變量或宏觀變量中選擇出描述系統(tǒng)宏觀狀態(tài)、結(jié)構(gòu)和行為的最主要、最有效、最具決定性的參量。為此，哈肯采用了蘭道在平衡相變理論中所使用的序參量概念。

2 協(xié)同機理分析

社會物流系統(tǒng)與綜合運輸系統(tǒng)的協(xié)調(diào)性指兩個系統(tǒng)中構(gòu)成要素間具有合作、互補、同步、制約等多種關(guān)系，以及由于這些關(guān)聯(lián)關(guān)系導致最終呈現(xiàn)出的協(xié)調(diào)結(jié)構(gòu)和狀態(tài)。只有不斷進行調(diào)節(jié)，才能保持二者之間的動態(tài)平衡協(xié)調(diào)關(guān)系，達到區(qū)域總體發(fā)展的最佳系統(tǒng)整體效應。

社會物流系統(tǒng)和綜合運輸系統(tǒng)的整體協(xié)調(diào)性主要包括以下幾個方面：

空間結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)：物流基礎(chǔ)設(shè)施必然與各種運輸方式中的一種或幾種相連接，要求與場站、路網(wǎng)在空間上相協(xié)調(diào)；同時，大型物流基礎(chǔ)設(shè)施會吸引大量車流，給區(qū)域帶來較大交通影響，要求交通需求和承載能力在空間上相協(xié)調(diào)。

時間結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)：對物流系統(tǒng)和綜合運輸系統(tǒng)設(shè)施建設(shè)程度的合理性，以及物流基礎(chǔ)設(shè)施和運輸系統(tǒng)發(fā)展速度在時間上的協(xié)調(diào)性。

系統(tǒng)功能協(xié)調(diào)：不同類型的物流園區(qū)側(cè)重的系統(tǒng)功能也不相同，貨運服務型、生產(chǎn)服務型、商貿(mào)服務型和綜合服務型的物流園區(qū)應與綜合運輸系統(tǒng)能夠提供的服務要求相協(xié)調(diào)；不同品種的貨物運輸需求與運輸條件相協(xié)調(diào)。

3 社會物流系統(tǒng)與綜合運輸系統(tǒng)協(xié)同分析數(shù)學模型

協(xié)同分析數(shù)學模型建立整體思路如下：首先建立協(xié)同分析指標體系，接著輸入交通統(tǒng)計年鑒數(shù)據(jù)，利用主成分分析法提取序參量指標，計算系統(tǒng)協(xié)調(diào)度。根據(jù)計算的結(jié)果進行靜態(tài)協(xié)調(diào)度與動態(tài)協(xié)調(diào)度分析，最后進行協(xié)調(diào)度分級和綜合協(xié)同分析，給出優(yōu)化意見。

3.1 評價指標分析與選取

評價指標體系的構(gòu)建是為了建立對區(qū)域物流系統(tǒng)分析、評價、規(guī)劃的綜合參考指標體系，選取指標如表1。其中，部分指標具體含義及計算方法如下。

路網(wǎng)密度：是指某一計算區(qū)域內(nèi)所有的道路的總長度與區(qū)域總面積之比，單位為千米每平方千米。

路段負荷均勻性：該指標用于衡量路網(wǎng)負荷的均勻性φ。φ反映路段負荷率ηi=Vi/Ci偏離平均負荷率的程度，φ值越小，路網(wǎng)負荷均勻性越好。

路網(wǎng)貨運平均速度：綜合運輸系統(tǒng)路網(wǎng)一天中平均運輸速度Q可以反映路網(wǎng)運送貨物質(zhì)量的好壞。

表1 社會物流系統(tǒng)與綜合運輸系統(tǒng)協(xié)同分析指標體系

其中Nij，tij為（i，j）點對之間的貨運流量，dij（i，j）之間的直線距離，Tz為路網(wǎng)折算換乘總時間。

交通擁堵平均時間：由于路段平均速度值的大小是對交通擁堵狀態(tài)最直觀的感受，所以可以根據(jù)平均速度將擁堵狀態(tài)進行分級。

鐵路運輸網(wǎng)密度：一個區(qū)域的鐵路營業(yè)里程與該區(qū)域的面積之比。

貨運周轉(zhuǎn)量：指運輸貨物的數(shù)量（噸）與運輸距離（公里）的乘積。

貨物平均運輸延誤時間：采取抽樣調(diào)查方式，同濟各運輸方式貨物運輸?shù)钠骄诱`時間。

物流結(jié)點可達性平均值：指規(guī)劃區(qū)內(nèi)某一物流結(jié)點出發(fā)抵達任意目的地的行程距離、行程時間大小。網(wǎng)絡中物流結(jié)點i的可達性，用平均行程時間或者Ti或者距離Di表示，計算如下：

其中：N為區(qū)域內(nèi)物流結(jié)點數(shù)，T為物流結(jié)點時間可達性平均值，D為物流結(jié)點空間可達性平均值。

3.2 主成分分析模型

主成分分析就是把原有的多個指標轉(zhuǎn)化成少數(shù)幾個代表性較好的綜合指標，這少數(shù)幾個指標能夠反應原來指標的大部分信息，并且各個指標之間保持獨立，避免出現(xiàn)重疊信息。主成分分析的基本原理是降維的數(shù)學方法。

（1）模型建立

設(shè)實際問題中有p個指標，將這p個指標看作p個隨機變量，記為X1，X2，…，Xp，主成分分析的目標即把這 p個指標的問題，轉(zhuǎn)變?yōu)橛懻搈個新的指標F1，F(xiàn)2，…，F(xiàn)m（m＜p），按照保留主要信息量的原則充分反映原指標的信息，并相互獨立。

滿足下列條件：1）每個主成分的系數(shù)平方和為1；主成分之間相互獨立，即無重疊的信息；主成分的方差依次遞減，重要性依次遞減。

（2）序參量計算

為消除量綱影響，計算之前先將原始數(shù)據(jù)標準化。

根據(jù)標準化變量求出相關(guān)矩陣，標準化后協(xié)方差矩陣與相關(guān)矩陣完全一樣。

其中，F(xiàn)為綜合發(fā)展指數(shù)，i=1，… p，ai為第i個主成分的貢獻率，F(xiàn)i為第i個主成分的得分。

（3）協(xié)調(diào)度計算

協(xié)調(diào)度模型指出，系統(tǒng)之間的離差越小，系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)度越高，離差表示為：

C為［0，1］之間的數(shù)。C的值反應系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)程度，C越接近1則系統(tǒng)發(fā)展越協(xié)調(diào)；C的值越小，則系統(tǒng)發(fā)展越不協(xié)調(diào)。

3.4 狀態(tài)協(xié)調(diào)發(fā)展度

系統(tǒng)發(fā)展的適應性具有靜態(tài)和動態(tài)雙重特性。靜態(tài)協(xié)調(diào)度可以反映某一段時期系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)狀況，動態(tài)協(xié)調(diào)度可以反映出隨著時間變化協(xié)調(diào)發(fā)展的趨勢。

靜態(tài)協(xié)調(diào)度用于評價特定時期社會物流系統(tǒng)和綜合運輸系統(tǒng)協(xié)調(diào)狀況，用S表示

其中C為協(xié)調(diào)度，T為社會物流系統(tǒng)和綜合運輸系統(tǒng)的綜合評價指數(shù)，α與β為待定權(quán)數(shù)。本文認為社會物流系統(tǒng)與綜合運輸系統(tǒng)同等重要，取α=β=0.5。

動態(tài)協(xié)調(diào)發(fā)展度反映子系統(tǒng)之間相互發(fā)展的動態(tài)程度：

對于任意兩個不同時刻t2＞t1，若D（t2）＞D（t1），則系統(tǒng)向著更加協(xié)調(diào)的方向發(fā)展，反之同理。

3.3 協(xié)調(diào)度分析評價

由于得到的協(xié)調(diào)度是［0，1］內(nèi)連續(xù)的數(shù)值，無法直觀判斷，必須確定協(xié)調(diào)等級。按實際情況，將系統(tǒng)適應性分為五個等級。

和諧（0.8＜C≤1）：社會物流系統(tǒng)與綜合運輸系統(tǒng)的發(fā)展同步。綜合運輸系統(tǒng)運力不僅滿足當前社會物流系統(tǒng)需求，而且運輸基礎(chǔ)設(shè)施完備，運輸延誤時間較短，各種運輸方式銜接較好，在一定時期內(nèi)能保持穩(wěn)定狀態(tài)。

協(xié)調(diào)（0.6＜C≤0.8）：綜合運輸系統(tǒng)能力能夠滿足社會物流系統(tǒng)運量的需求，基礎(chǔ)設(shè)施良好，各種運輸方式銜接基本無障礙。在設(shè)施利用合理、資源優(yōu)化配置情況下能夠基本滿足不同層次的物流運輸需要。

基本協(xié)調(diào)（0.6＜C≤0.8）系統(tǒng)整體發(fā)展協(xié)調(diào)，局部地區(qū)運輸系統(tǒng)存在不適應社會物流系統(tǒng)運力需求的狀況。社會物流系統(tǒng)服務質(zhì)量總體可以接受，綜合運輸系統(tǒng)能夠維持正常運行。

制約（0.6＜C≤0.8）：綜合運輸系統(tǒng)能力不能滿足社會物流系統(tǒng)的需求，社會物流系統(tǒng)服務質(zhì)量較差，延誤時間較長。綜合運輸系統(tǒng)暢通情況不佳，各運輸方式銜接困難。

矛盾（0.6＜C≤0.8）：綜合運輸系統(tǒng)與社會物流系統(tǒng)發(fā)展嚴重矛盾。綜合運輸系統(tǒng)運力供不應求，運輸基礎(chǔ)設(shè)施落后。社會物流系統(tǒng)中貨物運輸延誤過長，造成大量貨損，各種運輸方式無法順利銜接。

4 結(jié)論與展望

本文對社會物流系統(tǒng)及綜合運輸系統(tǒng)進行協(xié)同分析的方法不僅可以對現(xiàn)有系統(tǒng)進行協(xié)調(diào)性評價，也可以利用預測數(shù)據(jù)對待建項目及區(qū)域進行協(xié)調(diào)性預測，為區(qū)域物流系統(tǒng)、運輸系統(tǒng)規(guī)劃提供了一種解決思路。通過對靜態(tài)協(xié)調(diào)度和動態(tài)協(xié)調(diào)度的分析可以分析區(qū)域協(xié)調(diào)性發(fā)展趨勢，對此能夠及時采取相應措施，減少由于社會物流系統(tǒng)和綜合運輸系統(tǒng)的不協(xié)調(diào)帶來的損失。

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