鐵路運(yùn)營物資區(qū)域聯(lián)合儲備中心選址研究

彭丹陽

（中土集團(tuán)埃塞俄比亞工程有限公司，北京 100038）

1 引言

在鐵路部門生產(chǎn)運(yùn)營背景下，需要對鐵路運(yùn)營物資進(jìn)行集中管理，由于物資種類多、總庫存量大，不同區(qū)域的鐵路局對物資管理和儲備效果存在一定的差異性，要求建立統(tǒng)一的區(qū)域鐵路運(yùn)營物資儲備中心，合理劃分物資管理與儲備區(qū)域，做到人、財、物資源的合理配置，全面提升鐵路部門的整體經(jīng)濟(jì)效益與社會效益。

2 鐵路運(yùn)營物資區(qū)域聯(lián)合儲備中心選址問題綜述

基于生產(chǎn)和運(yùn)營的需要，鐵路部門要采取區(qū)域聯(lián)合儲存的方式對運(yùn)營物資進(jìn)行管理。因此，需要結(jié)合實(shí)際情況，建立鐵路運(yùn)營物資區(qū)域聯(lián)合儲備中心，依托鐵路部門各管理主體職責(zé)的落實(shí)，綜合地域與資源的優(yōu)勢，共同實(shí)施運(yùn)營物資聯(lián)合儲備戰(zhàn)略，減少倉儲物資種類的重復(fù)儲備，降低庫存總量，有利于節(jié)約物資倉儲管理費(fèi)用。同時，通過有效的物資資源整合與優(yōu)化，提升鐵路部門整體倉儲及物資管理水平?；诖?，不同區(qū)域鐵路部門之間產(chǎn)生緊密聯(lián)系，針對物資區(qū)域聯(lián)合儲備中心選址問題進(jìn)行整體布局和規(guī)劃，促進(jìn)運(yùn)營戰(zhàn)略物資的統(tǒng)籌發(fā)展，確保物資供應(yīng)與配置的時效性，加快實(shí)現(xiàn)鐵路生產(chǎn)運(yùn)營效益最大化。

3 鐵路運(yùn)營物資區(qū)域聯(lián)合儲備中心選址策略分析

3.1 選址原則

鐵路部門針對運(yùn)營物資區(qū)域聯(lián)合儲備中心選址問題，經(jīng)過詳細(xì)且周密的部署與實(shí)地考察后，形成科學(xué)的選址原則與完整的選址方案，綜合考慮鐵路部門生產(chǎn)運(yùn)營的特殊性要求，逐步落實(shí)物資區(qū)域聯(lián)合管理與儲備工作，保障鐵路運(yùn)營物資的實(shí)時供應(yīng)，為鐵路運(yùn)營提供必要的資源支持。鐵路運(yùn)營物資區(qū)域聯(lián)合儲備中心選址期間，要遵循經(jīng)濟(jì)性、適應(yīng)性、時效性以及協(xié)調(diào)性選址原則，根據(jù)鐵路部門區(qū)域聯(lián)合發(fā)展的實(shí)際狀況，以物資儲備中心選址資金為基礎(chǔ)，明確選址總費(fèi)用的最低標(biāo)準(zhǔn)，對運(yùn)營物資進(jìn)行科學(xué)保管與儲存，確保資源的準(zhǔn)時供應(yīng)，構(gòu)建區(qū)域鐵路物資協(xié)調(diào)儲備體系，滿足鐵路部門生產(chǎn)運(yùn)營需求，從而實(shí)現(xiàn)區(qū)域鐵路運(yùn)營資源的合理配置，推進(jìn)不同地域之間的和諧統(tǒng)一。

3.2 戰(zhàn)略目標(biāo)

鐵路部門運(yùn)營物資區(qū)域聯(lián)合儲備中心選址期間，需要制定明確的戰(zhàn)略性選址目標(biāo)，綜合考慮鐵路部門生產(chǎn)運(yùn)營活動的特殊性要求，在保證物資及時供應(yīng)的前提下，通過資源的整合與共享，降低物資聯(lián)合儲備與管理規(guī)模，最大限度地縮減選址成本，提高鐵路部門戰(zhàn)略物資的綜合利用率，實(shí)現(xiàn)區(qū)域運(yùn)營物資統(tǒng)籌規(guī)劃與合理調(diào)配，加快鐵路部門運(yùn)營物資管理模式的轉(zhuǎn)型升級，優(yōu)化物資管理與儲備結(jié)構(gòu)，構(gòu)建和諧統(tǒng)一的鐵路運(yùn)營資源儲備格局[1]。

3.3 構(gòu)建選址模型

3.3.1 確定備選點(diǎn)

針對鐵路運(yùn)營物資儲備中心選址工作，要根據(jù)區(qū)域內(nèi)的鐵路局整體布局結(jié)構(gòu)，對物資儲備中心備選點(diǎn)進(jìn)行確定，綜合考慮物資儲備條件、庫存管理規(guī)模、位置空間布局以及中心建設(shè)成本等因素，結(jié)合鐵路運(yùn)營網(wǎng)絡(luò)實(shí)際構(gòu)建情況確定備選點(diǎn)。

3.3.2 建立選址矩陣

鐵路運(yùn)營物資儲備中心選址模型的構(gòu)建需要依托選址矩陣。將供需可達(dá)、成本最優(yōu)作為物資儲備中心選址目標(biāo)，根據(jù)全國范圍內(nèi)某一區(qū)域鐵路局整體分布規(guī)律，在該區(qū)域內(nèi)部選取m個備選點(diǎn)，設(shè)為s1，s2，s3，…，sm，結(jié)合備選點(diǎn)分布情況，選取n 個臨時物資緊急供應(yīng)點(diǎn)，記為d1，d2，d3，…，dn，以此構(gòu)建規(guī)格為m×n 的選址矩陣A，從鐵路部門運(yùn)營物資供需關(guān)系與物資供應(yīng)時間兩方面考慮，將a 作為核心影響因素，對物資備選點(diǎn)進(jìn)行篩選，同時利用公式對物資儲備中心適當(dāng)位置進(jìn)行推算。根據(jù)運(yùn)營物資選址與物資供應(yīng)效率之間的關(guān)系，需結(jié)合實(shí)際情況，對物資供應(yīng)時間的滿意程度進(jìn)行確定，通過數(shù)學(xué)函數(shù)的形式呈現(xiàn)出來，具體內(nèi)容詳見表1。

表1 鐵路運(yùn)營物資供應(yīng)時間滿意度函數(shù)類型與適用條件分析表

3.3.3 建立數(shù)學(xué)規(guī)劃模型

鐵路部門結(jié)合運(yùn)營物資儲備中心備用選址地點(diǎn)，利用影響選址決策的相關(guān)信息，繪制數(shù)學(xué)模型并求出最優(yōu)解。將決策變量記為x1，x2，x3，…，xm，其中，，將儲備點(diǎn)對區(qū)域內(nèi)部鐵路局的覆蓋能力作為限制性條件，約束條件為，ATx≥1，xi=（x1，x2，x3，…，xm）T。其中，AT系數(shù)作為數(shù)據(jù)分析矩陣，最右端基本向量均為1。必要時需根據(jù)實(shí)際情況自行設(shè)計選址模型，簡化鐵路運(yùn)營物資區(qū)域聯(lián)合儲備中心選址搜索流程，有效提高最優(yōu)解求解效率[2]。

3.3.4 改進(jìn)聚類算法

k-means 作為當(dāng)前應(yīng)用較為廣泛的聚類方法，在鐵路運(yùn)營物資區(qū)域聯(lián)合儲備中心選址期間，以項(xiàng)目聚類為主要目標(biāo)，通過明確區(qū)域規(guī)劃的方式，將各聚類項(xiàng)目進(jìn)行單獨(dú)分析，發(fā)揮其強(qiáng)大的信息數(shù)據(jù)采集功能，利用對應(yīng)的公式計算備選中心物資及能源的實(shí)際供應(yīng)情況。由于傳統(tǒng)k-means 聚類分析系統(tǒng)對物資儲備中心選址系數(shù)的精準(zhǔn)度要求較高，需要引入密度指數(shù)，對k-means 聚類算法進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn)。以密度思想為基礎(chǔ)，利用密度指數(shù)確定聚類中心，設(shè)各聚類項(xiàng)目數(shù)據(jù)點(diǎn)為Xi，鄰域半徑為R（R＞0），當(dāng)i 取值固定時，j=1,2，…，n，Pi為Xi的密度指數(shù)，具體表示為。期間，相關(guān)人員要對鐵路局物資集中儲備中心選址聚類結(jié)果的相似度進(jìn)行確定，按照鐵路局空間分布情況，對鐵路局運(yùn)營物資區(qū)域聯(lián)合儲備與管理能力進(jìn)行綜合分析，以城市經(jīng)濟(jì)為基礎(chǔ)，構(gòu)建引力因子模型，將交通運(yùn)輸距離作為首要考量項(xiàng)，對影響物資供應(yīng)距離與時間的因素進(jìn)行二次分析，具體計算模型為d，其中，Ni、Nj分別為鐵路局i 與j 的運(yùn)營物資聯(lián)合采購與儲備產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)額；dij為鐵路局i 與鐵路局j 影響運(yùn)營物資聯(lián)合選址的距離因素；u 為調(diào)節(jié)物流網(wǎng)絡(luò)劃分時受聯(lián)儲物資需求特性的影響程度。根據(jù)鐵路局區(qū)域聯(lián)合儲備期間對物資的需求程度不同，所計算的距離因子對區(qū)域聯(lián)合物資儲備中心選址模型分析結(jié)果產(chǎn)生影響，在其他條件不變的情況下，u 數(shù)值越大，表明該區(qū)域范圍內(nèi)鐵路運(yùn)營物資運(yùn)輸受距離影響程度越小，反之則要以距離為主要考量因素，當(dāng)u=0 時，物資運(yùn)輸距離即為歐氏距離。

3.3.5 最優(yōu)選址矩陣求解

鐵路運(yùn)營物資區(qū)域聯(lián)合儲備中心選址矩陣下，確定聚類中心候選點(diǎn)及聚類數(shù)目，當(dāng)聚類數(shù)目K=6 時，矩陣內(nèi)各數(shù)據(jù)之間的平方和值最小，此時項(xiàng)目的聚類效果為最佳。以全國鐵路局聚類分布格局為參考，選取沈陽、北京、上海、廣州、成都、武漢等地為目標(biāo)，結(jié)合改進(jìn)的k-means 算法聚類，在最優(yōu)情況下，對不同區(qū)域物資儲備中心選址進(jìn)行分析，最終的聚類結(jié)果詳見表2。

表2 鐵路局運(yùn)營物資區(qū)域聯(lián)合儲備中心選址矩陣聚類結(jié)果一覽表

3.3.6 儲備中心選址

結(jié)合表2 中不同城市范圍內(nèi)鐵路局的聚類結(jié)果，需要對儲備中心進(jìn)行區(qū)域劃分，明確覆蓋區(qū)域內(nèi)選址參數(shù)設(shè)置指標(biāo)，以鐵路列車運(yùn)行機(jī)組中的配件區(qū)域聯(lián)合儲備為例，當(dāng)K=6 時，對單位時間內(nèi)鐵路運(yùn)營物資供應(yīng)的時間成本、滿意度、懲罰效果以及運(yùn)輸價值進(jìn)行確認(rèn)，結(jié)合運(yùn)營物資供應(yīng)需求的敏感系數(shù)，對聯(lián)合區(qū)域儲備中心備選地址進(jìn)行選擇，具體選址情況如表3 所示[3]。

表3 鐵路運(yùn)營物資聯(lián)合區(qū)域儲備中心備選地址進(jìn)行選擇

3.3.7 選址結(jié)果分析

利用分支系統(tǒng)對鐵路運(yùn)營物資區(qū)域聯(lián)合儲備中心備選點(diǎn)矩陣進(jìn)行搜索后，獲取精準(zhǔn)的儲備點(diǎn)選取方案，從而降低備選點(diǎn)重復(fù)搜索概率，優(yōu)化聯(lián)合儲備中心地址優(yōu)選路徑，以運(yùn)輸距離最短的備選點(diǎn)為最優(yōu)解，解決覆蓋區(qū)域內(nèi)鐵路運(yùn)營物資供應(yīng)的時效性問題。期間要綜合運(yùn)用多種選址模型與數(shù)學(xué)矩陣進(jìn)行求解，從資源供需關(guān)系與經(jīng)濟(jì)性選址兩方面出發(fā)，對不同區(qū)域內(nèi)的儲備中心備選點(diǎn)進(jìn)行對比和分析，根據(jù)項(xiàng)目聚類結(jié)果，結(jié)合冗余保障、響應(yīng)速度、區(qū)域規(guī)劃及附加效應(yīng)等因素，對儲備中心最終建設(shè)地址進(jìn)行優(yōu)選。

4 結(jié)語

綜上所述，鐵路局針對運(yùn)營物資區(qū)域聯(lián)合儲備中心選址問題，出于經(jīng)濟(jì)性與運(yùn)輸時效性考慮，通過確定備選點(diǎn)、構(gòu)建數(shù)字矩陣及選址模型等方式，充分發(fā)揮k-means 聚類算法的應(yīng)用優(yōu)勢，對傳統(tǒng)計算模型進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn)，以供需關(guān)系為基礎(chǔ)，對物資運(yùn)輸距離進(jìn)行控制，最終實(shí)現(xiàn)對鐵路運(yùn)營物資區(qū)域聯(lián)合儲備中心建設(shè)地址的最優(yōu)選擇。