鐵路貨運定價輔助決策系統(tǒng)研究

汪波

（西南交通大學交通運輸與物流學院 碩士研究生，四川 成都，610031）

0 引言

近年來，隨著運輸市場的發(fā)展，來自公路和航空業(yè)的競爭壓力不斷加大，由于鐵路自身的缺陷和體制問題，鐵路競爭力不如公路和航空。鐵路在2013年進行改革，將鐵道部一拆為二，成立國家鐵路局和中國鐵路總公司，前者受國家交通運輸部管理，行使行政職責，后者則擔任企業(yè)職責，實現(xiàn)政企分離。在市場化運作當中，價格則是十分重要的元素，價格制定是否合理直接影響到企業(yè)的收益。因此，必須根據(jù)市場環(huán)境變化以及國家政策、法規(guī)，合理制定運價，并且做到及時調整，才能使鐵路獲得最大的利益。

1 鐵路貨運定價輔助決策系統(tǒng)建設的需求

鐵路自2013年實行“貨改”政策以來，逐步實現(xiàn)去行政化，參與市場化企業(yè)競爭。目前我國鐵路貨運定價體系存在的問題：

1）鐵路缺乏市場化貨運定價機制。鐵路貨運定價在2014年之前一直實行政府定價，運價水平長期偏低，價格滯后且長期不變。由于種種歷史原因造成鐵路運價形成機制不完善，與公路、水運、航空等其他運輸方式的比價關系不合理，貨運市場價格形成機制缺乏市場化因素[1]。2014年2月15日起，鐵路貨運運價由政府定價改為政府指導價。2015年2月，國家發(fā)展和改革委員會明確鐵路運輸企業(yè)可以根據(jù)市場供求狀況自主確定具體運價水平，在基準價的基礎上允許上浮不超過10%(運價上浮政策自 2015年 8月 1日起實行)，下浮不限[2]。

2）鐵路貨運“一口價”體系不完善。鐵路自貨改后實行“門到門”運輸，對運輸過程中產生的運費實行“一口價”，簡化運輸辦理手續(xù)，做到公正、透明收費。但在實際執(zhí)行過程中，仍存在一些問題和制約因素，如企業(yè)專用線(專用鐵路)的使用費，非鐵路產權的站臺、倉庫或場地租賃費，以及非鐵路方收取的裝卸費等其他費用[3]，并沒有納入到“一口價”中。

3）運價號過多，價格差異較大。以整車為例，整車貨物按照品類性質分為26個大類，根據(jù)具體的品名分別適用1—7運價號，運費依次增加（7號除外）。最高的6號運價要比最低的1號運價高出82%。若考慮基金因素，最大運費差異可達2.1倍[4]。

4）鐵路內部出現(xiàn)博弈競價。部分大宗貨源如鐵礦石、煤炭可以通過各種交通方式組合，形成多種運輸通道，在鐵路局間形成競爭性關系，鐵路局/站段間為爭拉貨源相互博弈競價，將在鐵路內部形成不利競爭的局面，最終導致鐵路貨運整體收益的損失[5]。

在貨運市場競爭日益激烈的背景下，鐵路自上而下改革，不斷完善自身體系，通過合理化定價策略提升鐵路市場競爭力。鑒于當前鐵路定價體系的缺陷，鐵路需要一套系統(tǒng)化的、完整的、科學有效的貨運運價制定系統(tǒng)。

鐵路貨運定價輔助決策系統(tǒng)是在鐵路現(xiàn)有系統(tǒng)的基礎上，整合行業(yè)現(xiàn)有數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，利用數(shù)據(jù)倉庫和決策支持系統(tǒng)（DSS）等技術，為決策者提供科學完整、直觀有效的數(shù)據(jù)分析，并提供合理定價水平和浮動范圍，以提高鐵路貨運效益和競爭力。

系統(tǒng)設計的目標：

1）對現(xiàn)有數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)進行分析，預測未來貨運量；

2）依靠模型庫和專家建議，分析市場動態(tài)，合理管理客戶關系；

3）合理化定價，并給出浮動范圍，擁有價格預警機制；

4）貫通鐵路貨運各大系統(tǒng)，實現(xiàn)內部數(shù)據(jù)共享，降低運營成本，提高收益。

2 系統(tǒng)功能模塊分析

本文基于數(shù)據(jù)倉庫建立鐵路貨運定價輔助決策系統(tǒng)，實現(xiàn)跨平臺數(shù)據(jù)集中、多部門信息共享以及綜合信息決策支持，實現(xiàn)合理定價、科學決策。

系統(tǒng)功能模塊如圖1。

圖1 鐵路貨運定價輔助決策系統(tǒng)功能模塊

該系統(tǒng)分為七大功能模塊，各模塊功能如下：

1）原有系統(tǒng)。鐵路貨運定價輔助決策系統(tǒng)應與鐵路原有系統(tǒng)連接，與貨運相關的系統(tǒng)有TMIS（鐵路運輸管理信息系統(tǒng)）、18點系統(tǒng)、FMOS（貨運營銷與生產管理系統(tǒng)）、貨票系統(tǒng)、貨調系統(tǒng)、貨運電子商務系統(tǒng)等。原有系統(tǒng)數(shù)據(jù)可通過ODBC或JDBC接口提取，或通過基于XML的中間件提取。系統(tǒng)通過ETL、OLAP以及數(shù)據(jù)挖掘技術對鐵路貨運內部數(shù)據(jù)整合、分析，提高內部運作效率，降低成本。

2）運量預測。鐵路貨運量是運價制定的重要依據(jù)，鐵路局內部是主要貨運數(shù)據(jù)來源。鐵路局日常運營各項資料、報表，對貨票系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行分析處理，從總量上按品類、去向、車種分析鐵路運量構成，并且對集裝箱、零擔、貨場、專用線從多個維度進行專項統(tǒng)計分析[6]。運量預測需要大量的現(xiàn)有數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，再根據(jù)相應預測模型進行預測，預測數(shù)據(jù)用于輔助定價。常見的預測模型有：灰色預測模型、回歸分析預測模型、時間序列法、BP神經網絡預測法等。

3）效益分析。效益分析包括貨運運營收入分析和運輸成本分析。將不同品類、運輸?shù)攸c、運輸流向和車種貨物的收入分類分析，并根據(jù)市場經濟情況和鐵路運輸歷史數(shù)據(jù)預測運輸市場趨勢，為貨運定價提供依據(jù)。鐵路局運輸成本可分為運營成本、期間費用（包括管理費用、財務費用）、營業(yè)外支出和資本成本等，成本分析是制定運輸基價的依據(jù)。

4）市場分析。運輸市場分析包括鐵路貨運市場分析和客戶管理。鐵路貨運市場分析包括貨主的貨物品類、流向、市場占有率分析,對貨主忠誠度的動態(tài)分析等,對貨源組織及分析提供輔助決策支持[7]?？蛻艄芾硎歉鶕?jù)中國鐵路總公司、地方政府確定的重點物資和重點企業(yè)按大客戶、重點物資客戶和一般客戶將客戶細分,建立客戶檔案，目的是為了穩(wěn)定現(xiàn)有用戶，挽回失去用戶，爭取潛在用戶。對這類大客戶可制定優(yōu)惠價格，如期權定價。

5）輔助定價。鐵路貨運定價模式主要有浮動定價和期權定價。浮動定價主要根據(jù)運輸成本、運輸收入等數(shù)據(jù)，還要考慮運輸市場未來發(fā)展趨勢，國家法規(guī)政策影響，再通過浮動定價模型合理制定運輸基價和運價浮動范圍。期權定價主要針對長期的大客戶以及重點貨物客戶，是鐵路與客戶簽署一份期權合約，在約定期限內鐵路以更優(yōu)惠、穩(wěn)定的價格吸引客戶需求，互惠互利。

6）預警分析。一個合理的定價系統(tǒng)能夠實現(xiàn)即時動態(tài)定價，并有預警分析。合理定價允許各鐵路局在運輸基價的基礎上有一定的價格浮動，考慮運輸貨物種類、所用車輛、不同線路、運到期限、淡季旺季等，必須有預警分析保證運價水平符合當前運輸情況。預警分析包括市場預警、需求預警、運量預警、客戶預警和運價預警。

7）系統(tǒng)維護。系統(tǒng)開發(fā)完畢投入使用過程中會出現(xiàn)許多問題，因此系統(tǒng)應當便于維護，隨著外界環(huán)境變化以及用戶需求提高，系統(tǒng)應當便于升級。

3 系統(tǒng)總體框架結構設計

鐵路貨運定價輔助決策系統(tǒng)是基于數(shù)據(jù)倉庫和DSS技術，建立運價綜合數(shù)據(jù)庫，結合各類定價模型，能夠實現(xiàn)數(shù)據(jù)管理和交換，有效聯(lián)系系統(tǒng)各個功能模塊，做到數(shù)據(jù)信息及時更新、錄入，且具有良好的保密性的綜合智能系統(tǒng)。

3.1 系統(tǒng)總體框架結構

一個決策支持系統(tǒng)（DSS）一般具有數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)、模型庫系統(tǒng)、知識庫系統(tǒng)和用戶界面（人機交互子系統(tǒng)）4個子系統(tǒng)。本文鐵路貨運定價輔助決策系統(tǒng)基于Windows 2000操作平臺，采用Windows SQL Server 2005系統(tǒng)構建數(shù)據(jù)倉庫。系統(tǒng)設計采用B/S模式，客戶端采用IE9.0瀏覽器，運用J2EE技術，結合Web-XML的統(tǒng)計處理能力，整合鐵路貨運運價成本、運營收入、貨運周轉量等運營相關數(shù)據(jù)，在Web平臺上實現(xiàn)貨運運價數(shù)據(jù)查詢、修改、分析，

最終實現(xiàn)輔助定價。系統(tǒng)框架結構如圖2。

圖2 鐵路貨運定價輔助決策系統(tǒng)體系結構

3.2 用戶界面子系統(tǒng)

用戶界面子系統(tǒng)是實現(xiàn)用戶與系統(tǒng)交互的界面。用戶通過該界面向系統(tǒng)傳達指令或要求，系統(tǒng)根據(jù)自身設定的功能輸出用戶所需結果。用戶界面子系統(tǒng)是一個Web瀏覽器，是一個軟件。用戶通過Web瀏覽器發(fā)送指令給Web服務器，Web服務器從數(shù)據(jù)倉庫中提取所需數(shù)據(jù)，再通過客戶端擴展生成HTML格式頁面，發(fā)送給Web瀏覽器，呈現(xiàn)給用戶。客戶端的擴展可用Java和JavaScript語言編程。

3.3 數(shù)據(jù)倉庫

數(shù)據(jù)倉庫 （Date Warehouse）是一個面向主題的、集成的、穩(wěn)定的、不同時間的數(shù)據(jù)集合，用于支持經營管理中決策制定過程[8]。數(shù)據(jù)倉庫結構包括當前基本數(shù)據(jù)、歷史基本數(shù)據(jù)、輕度綜合數(shù)據(jù)、高度綜合數(shù)據(jù)、元數(shù)據(jù)。

3.3.1數(shù)據(jù)采集與構建數(shù)據(jù)緩沖層

數(shù)據(jù)采集是制定運價的基礎。鐵路貨運數(shù)據(jù)來源主要有以下幾個方面：

1）鐵路局內部。鐵路局內部是主要貨運數(shù)據(jù)來源，包括TMIS（鐵路運輸管理信息系統(tǒng)）、18點系統(tǒng)、FMOS（貨運營銷與生產管理系統(tǒng)）、貨票系統(tǒng)、貨調系統(tǒng)、貨運電子商務系統(tǒng)等的資料、報表。

2）貨運市場。貨運市場是各類運價數(shù)據(jù)的直接來源，包括市場的供求關系、其他運輸方式的競爭狀況、當前市場的運營情況等。

3）其他鐵路運輸企業(yè)。鐵路局作為現(xiàn)代化企業(yè)運營，定價必須要考慮其他運營企業(yè)的價格、行業(yè)平均資產收益率、其他企業(yè)運營狀況等。

4）國家政府管理部門。鐵路局作為國有企業(yè)，其各項政策、規(guī)定制定應當遵循國家相關法律、法規(guī)。國家的相關政策法規(guī)對鐵路發(fā)展起著直接指導和宏觀調控作用。

由于鐵路貨運數(shù)據(jù)量龐大，且需要考慮未來更多數(shù)據(jù)的導入，減小ETL過程對系統(tǒng)運行的影響，采用建立數(shù)據(jù)緩沖層，同時提供系統(tǒng)一個可操作的數(shù)據(jù)層面。

3.3.2數(shù)據(jù)倉庫體系結構

數(shù)據(jù)倉庫作為各類數(shù)據(jù)信息存儲的空間，對各類信息按相應主題集中存儲，并不斷刷新、保存歷史數(shù)據(jù)，為決策系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支持。同時數(shù)據(jù)倉庫還包括模型庫和專家?guī)臁?shù)據(jù)倉庫體系結構如圖3。

圖3 數(shù)據(jù)倉庫體系結構

3.3.3數(shù)據(jù)倉庫邏輯結構設計

系統(tǒng)數(shù)據(jù)倉庫邏輯結構設計采用星型模型，其結構由事實表和維表兩部分組成，如圖4。

圖4 數(shù)據(jù)倉庫邏輯結構圖

3.3.4數(shù)據(jù)ETL過程

數(shù)據(jù)加載入庫采用ETL模式，定期加載更新數(shù)據(jù)。

3.3.5模型庫

模型庫是包含鐵路貨運定價模型、方法的軟件包，為鐵路貨運定價數(shù)據(jù)處理提供定性、定量的方法，它是系統(tǒng)構建的知識支撐。系統(tǒng)使用的模型主要有：

·市場/客戶細分模型；

·客戶行為分析模型；

·市場SWOT分析矩陣模型；

·競爭對手分析模型；

·經濟影響分析模型；

·貨運運量預測模型；

·客戶生命周期預測模型；

·貨運服務周期預測模型；

·運輸定價模型等。

3.3.6專家分析

專家分析是為了彌補單純模型定價的缺陷，考慮實時市場動態(tài)、國家相關政策法規(guī)，靈活定價，合理定價，為決策者提供正確的定價意見。

3.4 系統(tǒng)分析、決策支持層

系統(tǒng)分析、決策支持層是系統(tǒng)的核心部分，利用數(shù)據(jù)倉庫、聯(lián)機分析處理和數(shù)據(jù)挖掘技術，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)全面分析，深度挖掘數(shù)據(jù)隱藏的規(guī)律，為決策者提供科學可靠的統(tǒng)計分析和決策計劃支持。

3.4.1聯(lián)機分析處理（OLAP）

數(shù)據(jù)倉庫的許多工作和技術實施都是為了輸出分析結果，為管理決策提供技術支持，聯(lián)機分析處理主要是對共享的多維信息進行快速分析。對所有來自操作型事務處理數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)進行轉換，通過一系列總計、凝聚、計算、整合將數(shù)據(jù)變?yōu)橹悄苄畔?，變?yōu)楦叨染C合的、多維的總計方陣形式，以用于動態(tài)、全面的查詢和分析[9]。

3.4.2數(shù)據(jù)挖掘

數(shù)據(jù)挖掘是指應用統(tǒng)計分析、模型和數(shù)據(jù)庫技術，從數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)未知的隱含關系，建立預測模型，并預測未來的結果。數(shù)據(jù)挖掘和OLAP相輔相成，數(shù)據(jù)挖掘能夠發(fā)現(xiàn) OLAP不能發(fā)現(xiàn)的更為復雜和細致的問題，而OLAP能夠迅速地告訴我們系統(tǒng)過去和現(xiàn)在是怎樣的，從而能夠幫助我們更好地理解數(shù)據(jù)，加快知識發(fā)現(xiàn)過程，并能迅速驗證數(shù)據(jù)挖掘發(fā)現(xiàn)的結果是否合理[10]。利用數(shù)據(jù)挖掘技術可以實現(xiàn)對數(shù)據(jù)關聯(lián)分析、聚類分析、分類、預測、時序模式和偏差分析等。

3.4.3輔助定價

通過OLAP技術實現(xiàn)對數(shù)據(jù)全面分析、處理，通過數(shù)據(jù)挖掘技術實現(xiàn)對數(shù)據(jù)進一步分析、揭示隱藏規(guī)律，并預測未來發(fā)展趨勢，再結合模型庫提供的各類模型，確定鐵路貨運定價的基準運價和運價浮動范圍。鐵路貨運定價流程見圖5。

圖5 鐵路貨運定價流程圖

3.4.4信息輸出

信息輸出主要采用報表形式，即通過用戶界面，用戶可實現(xiàn)對數(shù)據(jù)及時查詢、生成動態(tài)和靜態(tài)報表，采用HTML的形式輸出Web報表，支持PDF、Excel等多種格式輸出，提供了全面的頁面與打印控制，滿足數(shù)據(jù)輸出的各類需要。同時系統(tǒng)能夠生成柱圖、餅圖、折線圖、儀表盤、雷達圖等動態(tài)與靜態(tài)圖形。

4 結論

本文基于數(shù)據(jù)倉庫技術，提出構建鐵路貨運定價輔助決策系統(tǒng)的研究方案。系統(tǒng)能夠充分利用鐵路現(xiàn)有貨運數(shù)據(jù)，連通已有貨運信息系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，為鐵路貨運定價提供科學可靠的運價制定建議，以提高鐵路貨運效益，增強競爭力。

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