（交通运输规划与管理专业论文）基于协同的集装箱多式联运组织协调计划研究.pdf

摘要 摘要 集装箱多式联运是集装箱运输发展的高级组织形式，它以集装箱为单位和媒 介，把海运、铁路、公路、内河水路以及航空等多种运输方式有机地结合，构成 连续的、综合的、一体化的货物运输网络，更好地实现了“门到门”运输，为客 户提供经济、合理和便捷的运输服务。集装箱多式联运由于其涉及的节点和中转 环节多，要求各种运输方式之间和参与联运的各企业之间相互协同合作，才能缩 短集装箱周转时间，提高集装箱利用率，达到联运全程系统化，实现多式联运的 综合效益。 本文首先分析了集装箱多式联运组织的特点，利用协同管理理论，建立了基 于协同的多式联运组织的管理模型。在管理模型的基础上，文章进一步分析了集 装箱多式联运的计划模型，利用计划手段，整合各种运输方式、运输企业和辅助 企业的核心能力，最终达到协同管理的目的。为了解决多式联运计划制定的复杂 性，本文提出了多式联运分级计划的方法，分析了分级计划的层次和模型。为了 保证计划的制定和执行，本文对计划的协调手段也进行了初步的探讨，建立了协 调机制模型，制定了计划协调的过程。文章最后结合具体的算例对集装箱多式联 运计划的制定进行了详细分析，并利用遗传算法对计划的任务分配进行了求解。 本文所尝试建立的基于协同的多式联运组织管理模型以及多式联运计划模 型，对于多式联运组织的组建和运营有一定的理论指导作用。 关键词：集装箱多式联运组织；协同管理；多式联运计划；遗传算法 英文摘要 t h e s t u d yo fc o n t a i n e rm u l t i m o d et r a n s p o r t a t i o no r g a n i z a t i o n s h a r m o n i z e dp l a nb a s e do nc o o r d i n a t i o n a b s t r a c t c o n t a i n e rm u l t i m o d et r a n s p o r t a t i o ni st h em o s ta d v a n c e do r g a n i z i n gf o r mw i t h i n t h ed e v e l o p m e n to fc o n t a i n e rt r a n s p o r t a t i o n ，w h i c ht a k e st h ec o n t a i n e r sa su n i t sa n d m e d i u m sa n dc o m b i n e ss e v e r a lm e a n so ft r a n s p o r t a t i o nl i k eo c e a n - t r a n s p o r t a t i o n ， r a i l w a y , r o a d t r a n s p o r t a t i o n ，f r e s h w a t e r - t r a n s p o r t a t i o na n da i r w a yi n t e g r a l l y i nd o i n gs o ， i tc o n s t i t u t e sac o n s e c u t i v e ，s y n t h e t i c a la n di n t e g r a t e dc a r g o t r a n s p o r t a t i o nn e ts oa st o b e t t e rc a r r yo u tt h ed o o r - t o d o o rt r a n s p o r t a t i o na n dp r o v i d et h ec u s t o m e r sw i t ht h e e c o n o m i c a l r a t i o n a la n dc o n v e n i e n ts e r v i c e o w i n gt os om a n yj o i n t sa n dt r a n s f e rl i n k s i n v o l v e d ，c o n t a i n e r m u l t i m o d e t r a n s p o r t a t i o n d e m a n d sf o rm u t u a lc o o r d i n a t i o n b e t w e e nt h ea b o v em e a n so ft r a n s p o r t a t i o na n dt h ec o r p o r a t i o n sp a r t i c i p a t i n gi n c o m b i n e dt r a n s p o r t a t i o ns ot h a ti tw i l ls h o r t e nt h et r a n s f e rt i m eo fc o n t a i n e ma n d p r o m o t et h e i ru s i n gr a t e i nt h ee n d ，i tw i l la p p r o a c ht h eg o a l st or e a l i z et h e s y s t e m a t i z a t i o no ft h ew h o l ec o m s eo fc o m b i n e dt r a n s p o r t a t i o na n d t h eo v e r a l lb e n e f i t ，o f m u l t i m o d et r a n s p o r t a t i o n a tf i r s t ，t h i st h e s i sa n a l y z e st h et r a i t so fc o n t a i n e rm u l t i m o d et r a n s p o r t a t i o n o r g a n i z a t i o n s _ b ym a k i n gu s eo ft h et h e o r yo fc o o r d i n a t i o nm a n a g e m e n t ，i te s t a b l i s h e s t h em a n a g e m e n tm o d e l sb a s e do nt h ec o o r d i n a t i o no ft h e s eo r g a n i z a t i o n s o nt h eb a s i s o ft h e s em o d e l s ，t h i st h e s i sf u r t h e rm a k e sa na n a l y s i so ft h ep l a nm o d e l s ，w h i c hu 辩t h e p l a nm e a n sa n da r r a n g ea n dc o m p o s es u n d r yt r a n s p o r t a t i o nm o d e sa sw e l la st h ec o r e a b i l i t yo ft r a n s p o r t a t i o nc o r p o r a t i o n sa n dt h e i ra s s i s t i n gc o r p o r a t i o n s ，f o rt h eu l t i m a t e p u r p o s e o ft h ec o o r d i n a t i o nm a n a g e m e n t i no r d e rt os e t t l et h ef o r m u l a t e dc o m p l e x i t yo f t h i sp l a n ，t h i st h e s i sp u t sf o r w a r dt h ec l a s s i f y i n gp l a na sam e t h o da n da n a l y z e st h e g r a d a t i o na n dm o d e lo fi t t h i st h e s i sa l s op r o b e si n i t i a l l yi n t ot h ec o o r d i n a t i o nm e a n s o ft h i sc l a s s i f i y i n gp l a n , p u t su pt h em o d e lo ft h ec o o r d i n a t i o nm e c h a n i s ma n d f o r m u l a t e st h ep r o c e s st oc o o r d i n a t e t h ep l a ns oa st og u a r a n t e et h ef o r m u l a t i o na n d c a r r y - o u to fi t a tl a s t ，t h et h e s i sd e t a i l st h ef o r m u l a t i o no ft h ep l a nw i t hs p e c i f i c e x a m p l e s ，a n dt h e ng e t sar e s u l to ft h ep l a n st a s ka s s i g n m e n tb yu s i n gg e n e t i c a l g o r i t h m s t h ee s t a b l i s h e dm a n a g e m e n tm o d e l sa n dp l a nm o d e l sb a s e do nc o o r d i n a t i o ni nt h i s 英文摘要 t h e s i sw i l lg u i d em u l t i m o d et r a n s p o r t a t i o no r g a n i z a t i o n s f o r m i n ga n do p e r a t i o n t h e o r e t i c a l l ya n dp r a c t i c a l l y k e yw o r d s ：c o n t a i n e rm u l t i - m o d et r a n s p o r t a t i o no r g a n i s a t i o n ；c o o r d i n a t i o n m a n a g e m e n t ； m u l t i - m o d e t r a n s p o r t a t i o n p l a n ； g e n e t i c a l o g o r i t h m 基于协同的集装箱多式联运组织协调计划研究 引言 1 选题思路 集装箱作为现代货物运输的主要载体，自其诞生之日起就给世界货物运输带 来了一场革命。集装箱运输具有装卸效率高、适用于多种运输方式、可减少货差 及货损，以及便于管理等优势，适应全球经济一体化对于运输发展的客观要求， 在全球运输领域内得以迅速发展，世界集装箱港口吞吐量近2 0 年多年来以1 0 左 右的数度增长。 自改革开放后，我国经济迅速增长，对外贸易额不断攀升，更一跃成为世界 制造业的中心，被誉为世界工厂。伴随着经济的强劲势头，中国已成为世界集装 箱运输发展最为活跃的地区，近l o 年来我国主要港口集装箱吞吐量年均增长率达 到3 0 。1 9 7 8 年我国港口货物集装箱化率还不到2 ，而到1 9 9 8 年就已达到了 6 0 。2 0 0 2 年我国港口集装箱吞吐量为3 7 2 0 万t 叫，2 0 0 3 年达到4 8 0 0 万t e u ， 首次超过美国跃居世界第一，2 0 0 4 年和2 0 0 5 年分别达到6 1 5 0 万t e u 和7 4 3 0 万 t e u ，2 0 0 6 年可达到9 3 0 0 万t e u ，继续保持世界第一。 集装箱多式联运是集装箱运输发展的高级组织形式，以集装箱为单位和媒介， 把海路、铁路、公路、内河水路以及航空等多种运输方式有机的结合，构成连续 的、综合的一体化的货物运输网络，以便更好地实现“门到门”运输，为客户提 供经济、合理、便捷的运输服务。集装箱多式联运系统由枢纽港、中转港、集装 箱场站，以及海运、铁路、公路、航空以及内河运输等多种运输方式组成。其运 作模式是将分散的小批量货流预先在各货运站和场站集结，以整箱或拼箱的方式 组成大批量后运送到集装箱枢纽港口，再用大型集装箱船运送到目的地港口，从 港口码头堆场以整箱或拆箱的方式将货物用某种运输方式交付给收货人。 可见，集装箱多式联运这种先进的运输组织方式，由于其涉及的节点多、中 转环节多，要求各种运输方式之间和参与多式联运的企业之间的相互协同合作， 才能缩短集装箱周转时间，提高集装箱利用率，达到联运全程系统化，实现多式 联运的综合效益。这其中各运输企业之间的配合和协同是最重要的。作为集装箱 多式联运的组织者，多式联运经营人需要根据多式联运系统的特点，利用计划和 协调手段，整合各种运输方式、运输企业和辅助企业的核心能力，最终达到协同 引言 管理、协同计划的目的。 2 研究状况 目前对于集装箱多式联运的协调研究主要集中在以下几个方面： 马彩雯在国际多式联运的虚拟企业运作模式的研究“1 一文中分析了多式联 运组织的特征，认为其运作符合虚拟企业的特点，因此可以运用虚拟企业的运作 模式解决多式联运参与各方的协同运作问题。 魏际刚、荣朝和在 集装箱多式联运系统中各种运输方式在运输布局、运输能力、技术装备、 组织结构方面存在着不平衡性。 8 基于协同的集装箱多式联运组织协调计划研究 集装箱多式联运市场中的企业之间展开激烈竞争，优胜劣汰，企业之间不 断实施兼并、重组等。 ( 4 ) 涨落性。涨落性是对系统的均匀性、不变性、对称性的破坏因素。集装 箱多式联运系统中存在着许多涨落现象，如集装箱运量的涨落、生产率的涨落等。 集装箱运输技术的创新和扩散、集装箱多式联运组织制度的创新、政策的出台等 都可以看作是一种涨落。 1 2 基于协同的集装箱多式联运组织管理简述 从以上的分析中可以看出，集装箱多式联运组织是由一些相互矛盾或相互制 约的部分组成，组织中存在利益冲突的多个独立个体或因素，也包含有对各个目 标有不同评价标准的参与者，因此需要一定的手段进行组织协调。可以通过某种 方法来组织和调控多式联运组织系统，适应系统开放性的特点，发挥集装箱多式 联运的协同性的优势，克服系统的非平衡性，并积极应对其涨落性的特点。从而 寻求解决矛盾或冲突的方案，使组织系统从无序转换到有序，达到协同或和谐的 + 状态。组织系统协同的目的就是减少系统的负效应，提高系统的整体输出功能和 整体效应。 所谓集装箱多式联运组织系统的协同就是以发挥集装箱多式联运组织整体效 能( 即系统的综合效率和综合效益) 最大化为目标，以系统内各子系统之间有效地 相互协调为导向，使系统处于和谐的发展状态。集装箱多式联运系统的协同是基 于各子系统的协同效应，是系统内各子系统在总量配比上、空间布局上、技术水 平上、组织管理上、技术政策上的相互协调。可以利用协同管理理论对集装箱多 式联运组织进行控制管理。 1 2 1 协同管理理论 协同学是- - l - j 交叉学科，其创始人是原联邦德国斯图加特大学的赫尔曼哈 肯教授( 丘h a k e n ) 。协同学主要研究的是开放的系统学，子系统通过物质、能量 或信息交换，将整个系统形成一种整体效应或一种新型的结构。在系统的这个层 次结构，具有某种全新的性质，而这种性质在微观子系统层次可能是不具备的。“” 协同学运用自组织原理，研究系统各要素之间、要素与系统之间、系统与环 境之间协调、同步、合作、互补的关系，研究新的有序结构的形成，揭示系统进 第1 章基于协同的集装箱多式联运组织管理模式概述 化的动力。把不同学科共同存在的协同现象抽取出来作为其研究对象，研究协同 的本质、协同的结构、协同的描述模型、协同的作用、协同的研究方法、协同的 支撑工具以及协同的应用等问题。 哈肯教授认为协同学研究的是系统从无序到有序转变的规律和特征，是一门 跨越自然科学和社会科学的横断科学。它研究系统中子系统之间怎样合作以产生 宏观尺度上的空间结构、时间结构或功能结构自组织，既处理确定问题又处 理随机过程。协同学处理由许多子系统组成的系统，不同系统的子系统可以是性 质十分不同的。协同学只研究这些子系统自组织过程的原理，而不问子系统的具 体性质如何。 所谓自组织就是指在没有外界因素的驱使下，开放式( 与环境有物质、能量和 信息交换的) 系统在其子系统或元素间的合作下自发出现新的宏观( 整体) 尺度上 时间、空间或功能有序新结构的现象。应用到企业管理上就是指将原来有序度低 的分散成员变成有序度高的动态组织，使之在功能、时间和空间上出现新的结构。 协同管理是协同学理论在管理学中的应用，最早由丘l g o ra n s o f f 提出。企 业联盟管理中的协同效应是一种联合作用的效应，是企业获得的大于由部分资源 独立创造的总和的联合回报效果。a n s o f f 企业协同管理理论的提出，是基于如何 将协同理念作为纽带连接公司联盟的业务，从而使公司联盟更充分地利用现有优 势开拓新的发展空间。协同管理就是要通过对有若干子系统组成的系统进行时间、 空间和功能结构的重组，产生一种具有“竞争合作协调”的能力，其效 应远远大于各子系统之和。“2 1 根据以上论述，协同管理可以定义为：运用协同学自组织原理，通过建立“竞 争合作协调”的协同运行机制，把系统中价值链形成过程的各要素组成 一个紧密的“自组织”体系，共同实现统一的目标，使系统利益最大化的管理体 系。可以从以下几个方面理解协同管理的概念： ( 1 ) 协同学是协同管理的重要理论武器； ( 2 ) 协同管理以系统为研究对象； ( 3 ) “竞争合作协调”的协同运行机制，是协同管理区别传统生产 管理的重要特征，也是协同管理的重要标志； ( 4 ) 协同管理价值链的形成过程是指将价值低的原材料转换成价值高的产品 1 0 基于协同的集装箱多式联运组织协调计划研究 的一系列活动。它不是一些独立生产经营活动的集合，而是一些相互依赖的活动， 是竞争优势的基石； ( 5 ) 价值链各要素包括各种增值活动，如营销、设计、制造、检验、后勤供 应、服务等，也包括进行各种增值活动所需的各种生产要素，如人力资源、材料、 设施、成本、工作单元等； ( 6 ) 由于组成系统的各子系统具有不同的目标，地理上分散，组织上独立， 只是为了实现共同任务而组成的一个临时系统，因此，协同管理必须通过建立的 自组织协同运行机制，协调各子系统的行为，以实现系统整体目标。 1 2 2 基于协同的集装箱多式联运组织管理 在协同管理中最核心的是协同这一理念，协同就是指协调两个或两个以上不 同的资源或个体，协同一致的完成某一目标的的过程或能力。协同一词来自古希 腊语，或日协和、协作、合作现象、协同作用。所谓协同是相对于各独立组成部 分进行简单汇总而形成的企业群而言的，它是两个企业之间共生互张的关系，它 是在资源共享的基础上产生的。协同的思想强调在战略中体现出的系统的整体性 特征，即系统的组成部分之间相互作用、相互激发而产生的整体效应、结构效应 或结构增值。单个组成部分或组成部分的总和不能产生这种效应。协同表达了 1 + 1 2 的理念，即公司联盟的整体价值大于各独立公司部分价值的简单总和。 协同管理的目标是合理利用系统中各子系统的各种优势，高效、灵活地提供 目标群体的要求，最终实现系统整体利益的最大化。集装箱多式联运组织是一个 由多个相互作用的子系统组成的开放式的系统，可以利用协同管理中的协同思想， 运用协同学自组织原理，围绕多式联运任务和目标要求，通过建立“竞争一合 作协调”的协同自组织运行机制，从企业网络中挑选出满足集装箱运输要求 的各个实体，并将它们组织成一个具有自组织能力的运输组织，协同一致地工作， 共同实现统一的运输目标的一种管理活动。可以从以下几个方面理解基于协同的 集装箱多式联运组织管理： ( 1 ) 协同的集装箱组多式联运织以协同学的自组织原理作为主要理论依据， 研究如何将参与集装箱运输的各个企业实体构造成一个具有自组织能力的协同系 统： 第1 章基于协同的集装箱多式联运组织管理模式概述 ( 2 ) 由于各企业实体来自于地理上分散、组织上独立、同时有不同利益要求 的企业组织，因此协同的集装箱多式联运组织系统是建立在企业联盟形态之上以 实现协同商务的一种管理模式； ( 3 ) 协同管理的集装箱多式联运的研究对象是集装箱运输系统，并以“竞争 合作协调”自组织运行机制为手段，使协同运输系统不需任何外界因素 的干预，能自发地进行结构的调整，以适应外部环境的变化； ( 4 ) 协同管理的集装箱多式联运组织通过自组织运行机制，使参与集装箱多 式联运的各个企业实体协同一致地工作，以实现协同任务和目标。由于企业的动 态性、分布性、自治性、自利性等特点，而各实体存在着动态变化的和难以预测 的相互作用，几乎每一个实体都需独立、自主地做出局部决策。因此，可以运用 多智能体( 朋d 技术，通过在各决策结点上建立起对应的智能体，构造一种基于 智能体的协同运输组织结构模式，更好地实现系统目标； ( 5 ) 协同的集装箱多式联运组织的最终任务是要建立一种使参与集装箱运输 的各企业实体能协调一致地工作的协同运输系统，高效、快速、敏捷地提供满足 用户要求的运输计划方案。 1 3 基于协同的集装箱多式联运系统组织功能与管理模式 1 3 1 基于协同的集装箱多式联运组织结构模型 如上面所讲到的，集装箱运输系统由于其参与企业的动态性、分布性、自治 性、自利性等特点，可以利用多智能体( 9 4 s ) 描述其组织结构。智能体( a g e n t ) 是人工智能和计算机领域最活跃的研究内容之一。其研究目的是将大的复杂系统 建造成小的、彼此能相互通讯及协调的、易于管理的智能体，其研究涉及智能体 的知识、目标、技能和规划，以及如何使智能体协同地采取行动解决问题等。对 于由若干个交通运输企业共同合作的整体集装箱多式联运组织的管理，可以 运用智能体原理来建立模型。每个运输企业的经营战略和信息交互的控制关系， 反映了“智能体至少具有推理、决策以及一定的通讯能力”。每个运输企业都是 复杂而自主的智能体，当把运输企业看作一个智能体时，集装箱多式联运组织就 是一个多智能体系统，由一些自主的追求本身利益最大化的个性主体构成，但由 于公用有限资源等原因，在选择、分配资源时，系统有许多复杂的动态行为。“” 基于协同的集装箱多式联运组织协调计划研究 由于企业成员是独立的利益主体，其信息基础结构千差万别，再加上地域的 分布性及多式联运企业组建的动态性，因而面向多式联运组织的多智能体系统必 然是一个分布式异构动态自治系统，智能体之间要实现协同与协调，一种稳定、 通用、可扩充的朋s 结构框架至关重要。 借助多智能体技术可以构造一种基于多智能体的集装箱多式联运组织结构模 型，其结构如图1 i 所示。 该组织模型以集装箱多式联运任务为中心，资源、资源幺、资源力代 表完成该任务所需的各种资源，如实体资源( 运输工具，集装箱等) 、信息资源、 管理资源等，它们各自承担任务中某项或某些子任务。智能体j 、智能体幺、 智能体力为本系统中的基本逻辑单元，即集装箱多式联运系统中的运输企业，它 既是实体资源j 的代理( 每一个实体资源都有与之对应的智能体) ，同时它也可能 是集装箱多式联运系统的物理阶段。各个智能体之间有通讯网络联结，可以进行 通讯，了解各自的资源及信息状况。由于集装箱多式联运任务和与其对应的资源 具有树型结构关系，因此与资源相对应的智能体也能依次被分解为由子智能体组 成。这个企业系统虽然是由各个组织构成，但在各个智能体企业和资源之间实现 控制联结的是多式联运的核心企业即多式联运承运人。 第1 章基于协同的集装箱多式联运组织管理模式概述 ；多式联运经营人i 一一。一一一一1 一。 i 薹磊莶五- i 一一， 圈1 1 基于多智能体的集装箱多式联运组织结构图 f 螗1 1s t r u c t u r ec h a r to f c o n t a i n e rm u l t i m o d et r a n s p o r t a t i o no r g a n i z a t i o nb a s e do nm a s 1 3 2 基于协同的集装箱多式联运组织功能模型 运用协同管理的思想，以集装箱多式联运任务为中心，利用运输的基础设施 ( 包括各种运输的作业过程) 和一定的方式组织运输生产，决定了在多式联运承 运人控制下的多式联运组织的功能模型，此功能模型应具备图1 2 所示的功能： ( 1 ) 捕捉市场信息，建立市场机会确认机制，将可行的市场机会转化为可实 施的任务： ( 2 ) 按顾客需求、时间、质量、规模、价格等对任务进行分解； ( 3 ) 多式联运经营人对合作伙伴进行选择，并在多式联运系统的构建中起到 控制作用； ( 4 ) 分析资源，现有企业的动态，制定协同计划，为企业分配相应的任务； ( 5 ) 在组织系统内部进行协调，安排任务，确定合作企业提供的集装箱多式 联运服务； ( 6 ) 为了对整个运输过程进行控制，应对所有资源和企业进行动态追踪和监 基于协同的集装箱多式联运组织协调计划研究 控，对集装箱和货物信息进行集中管理。 图1 2 集装箱多式联运组织功能模型 f i g 1 2f u n c t i o nm o d e lo fc o n t a i n e ；m 面t i - m o d et r a n s p o r t a t i o no r g a n i z a t i o n 1 3 3 基于协回的集装箱多式联运组织管理模式 利用基于协同的集装箱多式联运组织结构模型和功能模型可建立在协同管理 上的集装箱多式联运组织的管理模式，管理模式包含了从多式联运组织组建到多 式联运组织解散的整个过程的内容，参见图1 3 。作为多式联运的发起者和组织者 的多式联运经营人在整个多式联运过程中，充当者核心企业的角色，需要负责整 个运输过程的组织、计划和控制。其工作在多式联运组织的组建阶段应包括：【i | 】 ( 1 ) 识别市场机遇。根据历史数据结合市场行情，对市场的未来走向作出判 断，预测各运输线路的运输需求。结合自身能力，识别市场机遇，制定企业应对 市场的战略目标； ( 2 ) 合作企业选择。根据确认的市场机遇应对目标，确定合作企业的选择类 第1 章基于协同的集装箱多式联运组织管理模式概述 型，在市场中寻找符合要求的企业，对被选企业进行评估和甄别，最终确定合作 企业： 在多式联运运输阶段，多式联运经营人要： ( 3 ) 制定运营策略。对各合作企业进行分工，明确各自职责。综合各合作企 业的成本和利润数据，制定成本分摊和利润分配办法。建立风险识别预警机制， 制定风险应对策略； ( 4 ) 运作管理。运作管理是多式联运的核心部分，包括运输计划的制定，运 输过程的调度，运输质量的保证以及协调机制： 在多式联运组织解散阶段： ( 5 ) 多式联运经营人要进行解散后的善后工作，包括解散计划，债务清算， 同时为重新建立新的多式联运组织作准备。 作为多式联运的参与者和实际执行者，各合作企业需要： ( 1 ) 与多式联运经营人以及其他合作企业进行信息交流，沟通与上下游企业 的业务关系。在企业内部对计划任务进行协调，反馈企业协调结果，平衡分配的 运输任务； ( 2 ) 对各种运营成本进行控制和管理，向多式联运经营人制定多式联运计划 提供成本信息，参与多式联运计划的决羡；一 ( 3 ) 接受多式联运任务，承担负责区域的运输工作和其他辅助工作； ( 4 ) 统一运输和技术设备的标准，实现运输流程的无缝衔接； ( 5 ) 参与营运利润的分配。 基于协同的集装箱多式联运组织协调计划研究 图1 3 集装箱多式联运组织管理模型 f i g 1 3m a n a g e m e n tm o d e lo fc o n t a i n e rm u l t i m o d et r a n s p o r t a t i o no r g a n i z a t i o n 根据集装箱多式联运组织的结构模型、功能模型和管理模式，可以看出要在 集装箱多式联运组织中实现协同管理需要三个方面的支持： ( 1 ) 现代的信息和通讯技术，以保证各成员企业( 智能体) 之间的信息交流 和反馈； 第1 章基于协同的集装箱多式联运组织管理模式概述 ( 2 ) 运输方式和技术手段的标准化，以实现各种不同的运输方式和运输企业 以及辅助企业的有效衔接和运输过程的顺利完成 ( 3 ) 多式联运计划。多式联运计划是多式联运经营人根据市场的需求和多式 联运组织的协同管理情况制定的，对整个运输过程有着指导和控制的作用。 在这三者中多式联运计划是最重要的，所以下面对集装箱多式联运组织计划 进行着重论述。 基于协同的集装箱多式联运组织协调计划研究 第2 章基于协同的集装箱多式联运计划分析与构建 2 1 基于协同的集装箱多式联运计划特点及功能要求分析 计划是管理的首要职能，企业的经营活动是按计划进行的。没有计划，企业 就无法进行正常的经营与生产，因此我们可以这样理解：计划是为了在特定的限 制条件下达到特定的目的而制定的一个活动顺序。也就是说计划是为行为制定命 令，这些行为必须在特定的条件下达到特定的目标。 多式联运计划是集装箱多式联运组织在未来某一时段生产的一种描述，它源 于集装箱运量和对货物运输的需求。多式联运计划的特点在于它的层次性，初步 计划主要是基于集装箱多式联运组织整体效益的考虑，而其余各级计划是初步计 划任务分配与协调的结果，是多式联运成员企业制定其运输计划的参考依据。多 式联运计划应从整体出发，对多式联运过程中的各企业的工作进行排程与协同， 计划的优劣直接关系到能否提供及时高效的运输服务，能否满足客户需求和成员 企业能否实现同步与协调。基于协同的多式联运计划得以实现的关键在于计划任 务的分配以及计划过程中的协调。 2 1 1 基于协同的集装箱多式联运计划环境特点 多式联运环境下运输计划与传统单一运输的计划有显著的不同，一在多式联运 下，与多式联运经营人具有合作伙伴关系的其他运输企业的资源通过物资流、信 息流和资金流的紧密合作成为了多式联运经营人运输资源的拓展。多式联运计划 制定时所面临的环境有如下特点： ( 1 ) 决策信息来源的多源化 多式联运计划的制定要依据一定的决策信息，信息来自两个方面。一方面是 需求信息( 包括客户订单和需求预测) ，另一方面是资源信息( 多式联运计划决策 的约束条件) ，通过两方面信息的综合得出多式联运计划的需求信息。在多式联运 环境下企业资源的概念和传统运输计划的资源概念是不同的，约束条件的放宽、 资源的扩展使运输计划的优化空间扩大了。多源信息是多式联运环境下运输计划 的特点，在多式联运环境下资源信息不仅仅来自多式联运承运人，还来自承运商、 港口、场站等。 第2 章基于协同的集装箱多式联运计划分析与构建 ( 2 ) 决策分布性、群体性 传统的运输计划决策模式是一种集中式决策，而多式联运环境下运输计划的 决策模式是分布式的、群体决策过程。在多式联运组织的立体网络中，各个节点 企业具有相同的地位，有本地数据库和领域知识库。在形成多式联运组织时，各 节点企业拥有暂时性的监视权和决策权。每个节点企业的运输生产计划决策都受 到其他企业计划的决策的影响，需要一种协调机制和冲突解决机制。当一个企业 的运输生产计划发生改变时，需要其他企业的计划也做出相应的改变，这样多式 联运才能获得同步化的响应。 ( 3 ) 并行网络的信息反馈机制 企业的计划能否得到很好的贯彻执行，需要有效的监督控制机制作为保证。 要进行有效的监督控制必须建立一种信息反馈机制。多式联运环境下运输生产计 划信息的传递不是沿着企业内部的递阶结构( 权力结构) 而是沿着多式联运不同 的节点方向( 网络结构) 传递。为了做到多式联运的同步化运作，多式联运企业 之间信息的交互频率也比传统的运输企业信息传递频率大得多，必须采用并行化 信息传递模式。 ( 4 ) 计划运行环境不确定性、动态性 建立多式联运组织的目的是使企业能够适应竞争日益剧烈的多变魄运输市场 环境需要，也就是把企业放到一个更加复杂多变的环境中去生存，从而使企业运 输生产计划的外界环境的不确定性、动态性增加了。多式联运环境下的运输生产 计划是在不稳定的运行环境下进行的，因此要求运输生产计划与控制系统具有更 高的柔性和敏捷性。以固定的环境约束变量应付不确定的市场环境显然是不行的。 因此，多式联运环境下的运输生产计划与控制要更多地考虑不确定性和动态因素， 使运输生产计划具有更高的柔性和敏捷性，以使企业能及时对市场做出快速反应。 2 1 2 基于协同的集装箱多式联运计划特点 在多式联运环境下，运输计划有了较大的改变，与原有单一运输方式的计划 相比增添了许多新的特点： ( 1 ) 具有纵向和横向的信息集成过程。这里的纵向指多式联运计划中由下游 向上游的信息集成，而横向指各货运企业之i 日j 的信息共享。协同的多式联运计划 基于协同的集装箱多式联运组织协调计划研究 需要解决各运输企业之间的运输协调问题，只有各运输企业之间以及企业内部各 部门之间保持步调一致时，运输的协同才能实现。 ( 2 ) 柔性约束。承诺是企业对合作伙伴的保证，由于承诺的下达在时间上超 前于承诺本身的实施。因此，尽管承诺方一般来讲都尽力使承诺与未来的实际情 况接近，误差却是难以避免的。柔性实际上是对承诺的一种完善，承诺和柔性是 多式联运合同签订的关键要素。 ( 3 ) 计划的制定和计划的修改都需要建立在充分协调的基础之上。多式联运 成员企业都是自主实体，不能以指令的形式下达运输任务，而需要在一定的规则 下基于多式联运的整体利益进行协调。在计划执行时，多式联运各企业通过了解 上下级运输企业的运输情况适时调整自己得运输计划，使多式联运的各个环节紧 密地联系在一起。成员企业问不再固守合同的规定，而以多式联运的整体利益为 重。 ( 4 ) 层次性。由于多式联运计划涉及到客户、班轮公司、港口、场站和运输 企业等不同职能的自主实体，为使多式联运简单清晰，问题的所在一目了然，根 据运输的不同阶段及约束条件的性质，多式联运计划体现出了层次特性。 2 1 3 基于协同的集装箱多式联运计划功能要求 多式联运计划的信息输入为销售计划，它包括市场的确定型需求与预测型需 求，可供参考的历史计划等。多式联运协同生产的任务就是在需求的激励下，调 动外部运输资源( 运输工具、集装箱、场站等) ，并通过优化的多式联运过程协同， 快速高效地完成集装箱地理位置的转移，提供符合客户需求的运输服务。这是一 个复杂的过程，涉及到多个自主实体，需要在计划的指导下进行，为实现上述目 的，多式联运计划应达到如下的功能要求： ( 1 ) 符合多式联运的商务规则，并将其表达为抽象的数据逻辑，以作为多式 联运计划优化与协调时的约束或有效性检验。 ( 2 ) 系统要具有开放性与可扩展性，具有标准接口的算法都可以成为系统优 化的工具。 ( 3 ) 与销售系统集成，支持销售计划信息引入功能。销售计划是多式联运计 划制订的依据与主要数据来源，因此要与这个系统有灵活的接口，数据可以直接 第2 章基于协同的集装箱多式联运计划分析与构建 引入。 ( 4 ) 计划中任务的分解可以灵活进行，具有多态特性。这主要是指有承运商 可以提供整段运输服务时，可以将任务分配给她，以减少多式联运环节，降低监 控的难度。但必要时也可以把一个任务分解为多个子任务，甚至两种情况同时存 在。 ( 5 ) 支持横向集成，即同一任务由多个承运人共同承担。当然，为减少协调 的困难，应尽量避免，但应该允许存在。 ( 6 ) 支持任务的多次分配与协调，再分配时要充分利用前一次协调的结果。 ( 7 ) 除支持常规的市场需求外，还能满足客户追加或取消订单的要求。 2 2 基于协同的集装箱多式联运计划框架构建 2 2 1 基于协同的集装箱多式联运计划结构分析 通过对多式联运计划的分析，本文认为多式联运计划应如图2 1 所示包括以下 几个部分： 图2 1 多式联运协同计划结构模型 f i g 2 1s t m t e r em o d e lo fm u l t i m o d et r a n s p o r t a t i o n sc o o r d i n a t i o np l a n ( 1 ) 多式联运分级计划。制定集装箱多式联运计划需要综合考虑班轮公司、 场站、码头、公路、铁路等多种资源。制定计划的过程中存在大量的决策变量， 基于协同的集装箱多式联运组织协调计划研究 各变量之间存在较强的耦合关系和时序约束，是一个多目标、多约束的复杂的非 线性优化问题，用传统的数学规划方法难以得出满意的结果。因此为了简化计划 过程，本文提出了多式联运分级计划，以此作为整个多式联运计划的核心。多式 联运分级计划由初步计划、班轮运输计划、内陆运输计划、场站计划和空箱调运 计划组成，图2 2 显示了其制定的基本过程。 图2 2 多式联运分级计划制定流程图 f i g 2 2f l o wc h a r to fc l a s s i f y i n gp l a nf o rm u l t i - m o d et r a n s p o r t a t i o n ( 2 ) 应急计划。由于多式联运计划运行环境的不确定性和动态性，市场上有 时会出现运输要求的突然改变，这就要求多式联运组织对其进行应急反应。但多 第2 章基于协同的集装箱多式联运计划分析与构建 式联运的组织方式同单个运输方式或单独运输企业的的组织方式是不同的，因此 采用的应急计划措施也是不同的，因此有必要制定多式联运应急计划以应对市场 的变化。 应急计划的组成与分级计划相似，但因集装箱运输临时需求产生的时机突然， 而且运量一般较少，任务分配时一般以响应时间短作为优化目标。应避免由不同 的成员企业共同承担，将运输任务集中于某个运输企业可以大大减少计划协调与 过程控制的复杂度，提高协调成功率。为了快速生成应急计划，可以同时进行班 轮运输计划和内陆运输计划，并为运输任务安排相应的场站和集装箱需求计划， 应急计划制定的基本过程见图2 3 。 图2 3 应急计划制定流程图 f i g 2 3f l o wc h a r to fe m e r g e n c yp l a n ( 3 ) 协调机制。制定多式联运计划所依据的各企业运力是根据综合统计和预 基于协同的集装箱多式联运组织协调计划研究 测而来，因此各企业运输能力的供给具有滞后性和不确定性，无法确保计划的执 行；另外，各企业实体具有独立决策和自治的性质，会根据自身利益对任务进行 接受、修改或拒绝。协调机制为多式联运计划的制定和执行提供保障手段，其包 括关系和信息模型、知识库、数据采集、一致性检验和冲突协调解决几部分。 通过协调机制，多式联运经营人可以在计划制定过程中发现问题，根据关系模 型和冲突解决方案协调各企业实体的利益和多式联运组织整体的利益，并最终制定 出可行的方案。 ( 4 ) 计划基础。计划基础是计划制定的方法和依据，主要包括以下三个部分： 计划参数。主要是指多式联运系统的特征，可以根据客户要求的不同，确 定不同的多式联运运行目标，根据目标确定任务分配时的优化目标( 提供快速的 运输服务或成本最低等) ，选择任务分配与协调的规则。 规则。主要是建立任务分配与协调的规则，根据建立好的任务分配规则， 可以生成运量政策，也可以生成承诺运输能力的范围等；协调规则用于有效性检 查，冲突控制和关系沟通。 算法。多式联运组织可以根据自己的需求对同一目标选择不同的算法，如 在任务分配时可以选用线性规划的算法，也可以选用整数规划的算法，或者其他 的启发性算法。 2 2 2 基于协同的集装箱多式联运计划框架 根据以上的分析，本文认为基于协同的多式联运计划应该是多式联运组织协 同管理的主