（系统工程专业论文）多式联运广义费用最优条件下运输方式选择研究.pdf

摘要 y8 7 9 3 8 9 摘要 随着经济的全球化，时间和成本等广义费用对商务活动者变 得十分重要。在重点考虑广义费用的条件下优化多式联运运输方 式的选择，对减少不合理运输、提高社会经济效益有着极其重要 的意义。 p e t r i 网的概念最早于1 9 6 2 年由c a r la d a mp e t r i 提出，其 优点在于能够描述异( 同) 步并发现象，能直接明了地揭示事件之 间的演化逻辑关系。 本文首先论述了运输方式选择研究的发展情况以及主要的运 输方式选择方法，然后提出了交通运输广义费用的概念。在上述 研究基础上建立了基于p e t r i 网的广义费用最优条件下运输方式 选择模型，该模型将运输网络转化为p e t r i 网，用p e t r i 算法进行 求解，并针对复杂交通运输网络进行了算法改进，最后使用( 中国) 上海到( 日本) 宇都宫的国际多式联运线路进行了示例分析，选择 出广义费用最优的运输方式组合。 关键字：多式联运，运输方式选择，广义费用，p e t r i 网 a b s f r a c t a b s t r a c t w i t hi h e d e v e i o p m e n t o f e c o n o n ，yg l o b aj i z a t i o n g e n e r a | i z e dc o s ts u c ha sl i m ea n dc o s tb e c o m e sv e r yi m p o r t a n t t 0l h ep e o p i ei nc o m m e r c i a ia c l i v i l i e s h e n c e ，f h eo p t i m j z a t i o n o f c h o o s l n g m u l t j m o d a l l r a n s p o r t ，p a r t j c u l a r i y c o n s i d e r i n g g e n e r a z e dc o s t ， i sc r i t i c a ll or e d u c i i o no fu n r e a s o n a b i e t r a n s p o r ta n d r n p r o v e m e n to ft h es o c i a lp r o f l t s t h ec o n c e p to fp e lr in e t w o r ki s 秭r s t i y p r o p o s e db yc a a d a mp e t r li n 1 9 6 2 w h i c hc a nn o t o n i vd e s cr | b et h e p h e n o m e n o no fa s y n c h r o n i s m ( s y n c h r o n i s m ) a n dc o n c u r r e n c y ， b u ia l s or e v e a it h ee v o i u t i o ni o g i cc o n n e c l i o na m o n ge v e n l s d r e c t i y a l怕r s tt h er e s e a r c h d e v e i o p m e n to ft r a n s p o r tp a l t e m c h o o s i n ga n dc h i e fm e t h o d sa r ep r o v i d e d ，t h e nf h ec o n c e p fo f t r a n s p o r t a t i o nc o 丌1 p r e h e n s i v ec o s ti sp r o p o s e di nt h i sp a p e r 0 nt h eb a s i so ft h a t ，t h em o d e lo f c h o o s i n gt r a n s p o r t a l i o n p a t t e mw j t hm i n i m u mg e n e r a i i z e dc o s tb a s e do np e tr jn e t w o r k i sc o n s l r u c t e d 1 nt h j sm o d e l ，l r a n s p o r t 。n e t w o r ki sc o n v e r t e dt o p e fr i n e 扣 ，o r k ，a n dt h e np e t a 1 9 0 r i t h mi su s e dt of i n dt h e a n s w e ro fl h em o d e j ，f u r t h e r m o r e ，t h ea j g o m h mi s m p r o v e dt o m e e tt h er e q u i r e m e n to ft h ec o m p i e x t r a n s p o r tn e t w o r k ，f i n a i | y t 1 1 em u i t i m o d a it r a n s p o r tl i n ef r o ms h a n g h a it o y h d u g o n gi s s t u d l e da n dt h ec o m b i n a t i o nm o d eo ft r a n s p o r t p a t t e mw i t h m i ni m u mg e n e r a i i z e dc o s ti sc h o s e n k e yw o r d ：m u l t i m o d e lt r a n s p o r t ，t r a n s p o r tp a t t e r nc h o o s j n g g e n e r a | i z e dc o s t ，p e tr n e t w o r k 第一章绪论 第一章绪论 交通运输是人类社会进步、社会发展、经济增长、科技繁荣 的基础。改革开放以来，我国经济以年均9 7 的速度增长，高速 的经济增长加速了交通运输事业的发展，作为经济贸易发展产物 和保障的交通运输己成为我国将来几十年经济建设的战略重点。 随着我国各类交通设旌的建设和完善，r 益频繁的经济和贸易活 动有了可靠的基础支持。尤其在我国加入w t o 以后，时间和成 本等广义费用对商务活动者变得十分重要，运输消费者对运输方 式( 公路运输、铁路运输、水路运输、航空运输和管道运输等) 的 选择更加趋于理性化，高效率、快节奏的经济活动对交通运输的 要求更高，运输市场的竞争也日趋激烈。因此，为了减少不合理 的运输，提高社会经济效益，本文试图在重点考虑广义费用的条 件下优化多式联运运输方式的选择，从而对运输消费者选择比较 经济、合理的运输方式有着重要的指导作用。 1 1 多式联运及其运输方式 多式联运是指有一个多式联运经营人( 运输企业或者运输代 理企业) 负责承运，一般以集装箱运输为媒介使用两种以上运输 方式，实行“一次托运、包干计费、一票到底、全程负责”的连 贯运输，它具有非常显著的优越性，特别是为货物的门到门运输 提供了一条极为有效的途径。 “多式联运是多种运输方式的联合协调运输”，多式联运强 北京交通大学硕士学位论文 调的是公路、铁路、海运、河运、空运等多种方式的无缝衔接和 紧密协调。多式联运的效率与选择的运输方式有很大关系。通常， 运输优化是多式联运的中心问题，而基础设施、管理、法律环境 和信息交换也是影响多式联运的重要因素。 按运输设备及运输工具不同，多式联运运输方式主要由公路 运输、铁路运输、水运运输和航空运输组成。 1 1 1 铁路运输 铁路是一种适宜于担负远距离的大宗货物运输的重要运输方 式。在我国这样一个幅员辽阔，人口众多，资源丰富的大国，铁 路运输不论在目前甚至在可以预见的未来，都是运输网中的骨干 和中坚。铁路能提供长距离范围内的大宗商品的低成本、低能耗 运输，且较多地运输至少一整车皮的批量货物，其运输的经济里 程一般在2 0 0 公里以上。我国对外贸易货物使用铁路运输可分为 国内铁路运输和国际铁路联运两部分。供应港、澳地区的货物由 内地利用铁路运往香港九龙，或运至广州南部转船至澳门，即属 国内铁路运输。国际铁路联运是指在两个或两个以上国际铁路运 送中，使用一份运送票据，并以连带责任办理货物的全程运送， 在由一国铁路向另一国铁路移交货物时，无须发货人、收货人参 加的运输方式。我国对周边国家，如朝鲜、越南、蒙古、俄罗斯 等国家的进出口货物，大部分采用铁路运输。通过国际铁路联运， 使欧亚大陆连成一片，对发展我国与欧洲、亚洲国家的国际贸易 提供了有利的条件。 铁路运输的优点有： 北京交通大学硕士学位论文 ( 1 ) 巨大的运送能力，可满足大量货物一次性高效率运输，铁 路一列货物列车一般能运送3 。o o 5 0 0 0 吨货物，远远高于航空运 输和汽车运输； ( 2 ) 廉价的大宗运输，运输成本较低，铁路运输费用仅为汽车 运输费用的几分之一到十几分之一，运输耗油约是汽车运输的二 十分之一： ( 3 ) 较少受气象、季节等自然条件的影响，可提供全天候的运 行，能保证运行的经常性和持续性： ( 4 ) 计划性强，比较安全，准时，运行比较平稳： ( 5 ) 运输总成本中固定费用所占的比重大( 一般占6 0 ) ，收益 随运输业务量的增加而增长： ( 6 ) 通用性能好，可以运送各类不同的货物： ( 7 ) 运行速度快，时速可达8 0 1 2 0 公里； 缺点有： ( i ) 设备和站台等的限制使得铁路运输的固定成本高，建设周 期较长，占地也多； ( 2 ) 由于设计能力是一定的，当市场运量在某一阶段急增时难 以及时得到运输机会： ( 3 ) 铁路运输的固定成本很高，但变动成本相对较低，使得近 距离的运费较高；且始发与终到作业时间长，不利于运距较短的 运输业务； ( 4 ) 长距离运输情况下，由于需要进行货车配车，其中途停留 时间较长： ( 5 ) 铁路运输由于装卸次数较多，货物错损或丢失事故通常也 比其他运输方式多； 北京交通大学硕士学位论文 ( 6 ) 受轨道限制，灵活较差，必须有其它运输方式为其集散客 货。 综上，铁路运输主要适用于以下作业： ( 1 ) 大宗低值货物的中，长距离运输，也较适合运输散装，罐 装货物； ( 2 ) 大量货物的一次高效率运输； ( 3 ) 运费负担能力小，货物批量大，运输距离长的货物运输； ( 4 ) 轨道运输，要求安全系数大的货物。 1 1 2 公路运输 公路运输是主要使用汽车在公路上运送旅客和货物的一种运 输方式。公路运输能提供更为灵活性和更为多样的服务，多用于 价高量小的货物的门对门服务，其经济半径一般在2 0 0 公里以内。 公路运输的优点有： ( 1 ) 货物的送达速度快，仅次于航空运输，比铁路、水路、管 道等运输方式要高出若干倍； ( 2 ) 有较强的灵活性和机动性，可以选择不同的行车路线，灵 活制定营运时间表； ( 3 ) 运输的连续性较强，仅次于铁路运输； ( 4 ) 中转环节少，可实现“门到门”的运输； ( 5 ) 可靠性高，对产品损伤较少： ( 6 ) 投资少，经济效益高。因为运输企业不需要拥有公路，所 以其固定成本很低，且公路运输投资的周转速度快； ( 7 ) 操作人员容易培训。 北京交通大学硕士学位论文 缺点有： ( 1 ) 运输能力较小，受容积限制，使它不能像铁路运输一样运 输大量不同品种和大件的货物； ( 2 ) 运输成本高，能耗大，环境污染比其他运输方式严重得多， 劳动生产率低； ( 3 ) 变动成本相对较高。公路的建设和维修费经常是以税和收 费的形式征收的； ( 4 ) 土地占用较多。 综上，公路运输主要适用于以下作业： ( 1 ) 客、货的中、短途运输； ( 2 ) 补充和衔接其他运输方式，可为铁运、水运和空运集散客、 货； ( 3 ) 门到门的运输。 1 1 3 水路运输 水路运输是一种使用船舶或其它水运工具通过各种水道运送 客、货的运输方式。这种运输方式的运输信道主要是天然形成的， 只需稍加人工改造和整理( 例如建立一些码头和装卸设备等) 即可 通航。水路通常表现为四种形式：沿海运输、近海运输、远洋运 输和内河运输。 水路运输具有以下优点： ( 1 ) 运输成本低，能以最低的单位运输成本提供最大的货运 量，尤其在运输大宗货物或散装货物时，采用专用的船舶运输， 可以取得更好的技术经济效果。船舶的航道天然构成，船舶运量 北京交通大学硕士学位论文 大，港口设备一般均为政府修建，船舶经久耐用且节省燃料，所 以货物的单位运输成本相对低廉。据统计，海运运费一般约为铁 路运费的1 5 ，公路汽车运费的1 1 0 ，航空运费的1 3 0 ，这就为低 值大宗货物的运输提供了有利的竞争条件。例如：一吨煤炭或其 他非金属矿石从江苏徐州运到兰溪，铁路运价为1 2 0 元，水路运价 为8 0 元；从安徽淮南运到兰溪，铁路运价为1 1 0 元，水路运价为7 5 元。以此计算，一艘单船吨位为3 0 0 吨的船舶，承运一趟就可为企 业节省一万多元的运费。一吨散装水泥从兰溪运到杭州，公路运 价7 0 元，水路运价小于4 0 元。其他诸如医药、化工、造纸材料、 玻璃、黄砂等的运价也大致如此。因而，水路运输价格与铁路、 公路相比，有着明显的优势，水路运价只占铁路运价的7 0 一8 0 ， 公路的5 0 ，而且，运距越远水运价格优势越明显。 ( 2 ) 运能大，能够运输数量巨大的货物；国际贸易总运量的7 5 以上是利用海上运输来完成的，有的国家的对外贸易运输海运 占运量的9 0 以上。主要原因是船舶向大型化发展，如5 0 万7 0 万吨的巨型油船，1 6 万1 7 万吨的散装船，以及集装箱船的大型 化，船舶的载运能力远远大于火车、汽车和飞机，是运输能力最 大的运输工具。 ( 3 ) 劳动生产率高，能耗低； ( 4 ) 通用性较强，客货两宣； ( 5 ) 越洋运输大宗货品，连接被海洋所分离的大陆，远洋运输 是发展国际贸易的强大支柱； ( 6 ) 平均远距长； ( 7 ) 水运主要利用江、河、湖泊和海洋的“天然航道”来进行， 水上航道四通八达，通航能力几乎不受限制。 北京交通大学硕士学位论文 ( 8 ) 通过能力大。水路运输利用天然航道四通八达，不像火车、 汽车要受轨道和道路的限制，因而其通过能力要超过其他各种运 输方式。如果因政治、经济、军事等条件的变化，还可随时改变 航线驶往有利于装卸的目的港。 但是由于其自身的特点决定了它的缺点： ( 1 ) 受自然气象条件因素影响大。由于季节、气候、水位等的 影响，水运受制的程度大，因而一年中中断运输的时间较长； ( 2 ) 运送速度慢，准时性差，在途中的货物多，会增加货主的 流动资会占有量，经营风险增加； ( 3 ) 营运范围受到限制； ( 4 ) 航行风险大，安全性略差；由于船舶海上航行受自然气候 和季节性影响较大，海洋环境复杂，气象多变，随时都有遇上狂 风、巨浪、暴风、雷电、海啸等人力难以抗衡的海洋自然灾害袭 击的可能，遇险的可能性比陆地、沿海要大。同时，海上运输还 存在着社会风险，如战争、罢工、贸易禁运等因素的影响。为转 嫁损失，海上运输的货物、船舶保险尤其应引起重视。 ( 5 ) 搬运成本与装卸费用高，这是因为运能最大，所以导致了 装卸作业量最大。 在条件许可的情况下，由于水运的成本在各种运输方式中最 低，可优先考虑，其适用于以下业务： ( 1 ) 承担大批量货物，特别是集装箱运输： ( 2 ) 承担原料半成品等散货运输； ( 3 ) 对时间要求不太强的大宗、廉价货物的中长距离运输。 北京交通火学硕士学位论文 1 1 4 航空运输 航空运输又称“空运”，是一种使用飞机运送人员和物资的 运输方式，也是目前最快的一种运输方式。航空运输常被看作是 其他运输方式不能运用时，用于紧急服务的一种极为保险的方式。 它快速及时，价格昂贵，但对于致力于全球市场的厂商来说，当 考虑库存和顾客服务问题时，空运也许是成本最为节约的运输模 式。航空运输被称为“桌到桌快递服务”( d e s kt od e s ke x p r e s s s e r v i c e ) 。航空货物运输的方式很多，有班机、包机、集中托运 和航空急件传送等。航空运输之所以能在短短半个多世纪内得到 快速的发展，是与其自身的特点分不开的。与其它运输方式相比， 航空运输的主要优点是： ( 1 ) 速度快。这是航空运输的最大特点和优势。现代喷气式客 机，巡航速度为8 0 0 9 0 0 k m h ，比汽车、火车快5 1 0 倍，比轮 船快2 0 3 0 倍。距离越长，航空运输所能节约的时间越多，快速 的特点也越显著； ( 2 ) 机动性大。飞机在空中飞行，受航线条件限制的程度比汽 车、火车、轮船小得多。它可以将地面上任何距离的两个地方连 接起来，可以定期或不定期飞行。尤其对灾区的救援、供应、边 远地区的急救等紧急任务，航空运输已成为必不可少的手段； ( 3 ) 安全性能高。随着科技进步，飞机不断地进行技术革新， 使其安全性能增强，事故率低，保险费率相应较低； ( 4 ) 包装要求低，因为空中航行的平稳性和自动着陆系统减少 了货损的比率，所以可以降低包装要求。而且在避免货物丢失和 损坏方面还有明显优势。 北京交通大学顶士学位论文 航空运输的主要缺点是飞机机能容积和载重量都比较小，运 载成本和运价比地面运输高。由于飞行受气象条件一定限制，影 响其正常、准点性。此外，航空运输速度快的优点在短途运输中 难以充分发挥。 所以，空运一般用于以下作业： ( 1 ) 成为国际运输的重要工具，对于对外开外，促进国际间技 术，经济合作与文化交流有重要作用； ( 2 ) 适用于高附加值，低质量小体积的物品运输； ( 3 ) 快捷运输途径： ( 4 ) 邮政运输手段。 1 2 运输方式优化选择的内容和作用 现代物流运输优化是第三利润源泉的一个重点，所谓运输方 式优化选择，是从物流系统的总体目标出发，运用系统理论和系 统工程的原理和方法，充分利用各种运输方式的优点，以运筹学 等数量方法建立模型与图表，选择和规划合理的运输路线和运输 工具，以最短的路径、最少的环节、最快的速度和最少的费用， 组织好物质产品的运输活动，避免不合理运输情况和次优化的出 现。 运输方式优化选择是按商品自然流向，组织商品合理运输的 活动，它直接决定着商品物流的效率与效果，合理的、优化的商 品运输方式不仅能节约物流成本，提高商品运动的速度，而且还 由于它能有效的连接生产与消费，从而既有利于物流服务和商品 附加值的实现，又能有效地促进生产商按需生产，真正使供应链 9 北京交通大学硕士学位论文 物流的管理建立在实需经营的基础上。要实现运输方式优化选择， 了解其内容及作用就必须在满足经济发展和顾客生活需求的前提 下，保证商品的生产和流通的社会劳动耗费最小。 运输方式优化选择的内容是避免不合理运输的出现，因为不 合理运输是对运力的浪费，会造成运输费用不必要的增加，从而 使运输费用及服务失衡，运输方式优化选择所要解决的不合理运 输问题主要包括：对流运输、迂回运输、重复运输、过远运输、 无效运输、返程或起程空驶、运力选择不当和托运方式选择不当 等。 运输方式优化选择，即合理化的作用主要体现在以下几点： ( 1 ) 合理选择运输方式，有利于加速社会再生产的进程，促 进国民经济的持续、稳定、协调地发展。 ( 2 ) 物品运输方式的合理选择，能节约运输费用，降低物流 成本。运输费用是构成物流费用( 成本) 的重要组成部分。在物 流过程中，运输作业所消耗的劳动占的比例最大。低运输费用是 提高物流系统效益、实现物流系统目标的主要途径之一。物流过 程的合理运输，就是通过运输方式、运输工具和运输路线的选择， 进行运输过程的优化，实现物品运输的合理化。物品运输的合理 化会达到缩短运输里程，提高运输工具的运用效率，从而达到节 约运输费用、降低物流成本的目的。 ( 3 ) 合理选择运输方式，缩短了运输时间，加快了物流速度。 运输时间的长短决定着物流速度的快慢。所以，物品运输时间是 决定物流速度的重要因素。合理组织物品的运输，才能使被运输 的物品在途时间尽可能缩短，能达到到货及时的目的，因而可以 降低库存物品的数量，实现加快物流速度的目标。因此，从宏观 北京交通大学硕士学位论文 角度讲，物流速度的加快，减少了物品的库存量，节约了资金的 占用。 ( 4 ) 运输方式选择合理化，可以节约运力，缓解运力紧张的 状况，还能节约能源。物品运输合理化，克服了许多不合理的运 输现象，从而节约了动力，提高了货物的通过能力，起到合理运 用运输能力的作用。同时，由于物品运输的合理性，降低了运输 部门的能源消耗，提高能源利用率。 1 3 论文主要研究内容 本论文共分为六章，第一章是绪论，首先从宏观的角度归纳 了论文的选题背景，然后概括了运输方式优化选择的内容，指出 了不合理运输的范围，并且从整个社会物流一体化的角度阐述了 运输方式优化选择的作用和意义。 第二章是国内外研究现状综述，首先对各种运输方式的运输 特性进行了比较分析，然后针对国内外运输方式选择的方法进行 了概述，从中提炼出运输方式选择最核心的部分，归纳为运输方 式选择影响因素。 第三章是广义费用的界定。首先从经济学的角度对费用进行 了定义，总结了目前不同学者对广义费用的描述，针对物流领域 特别界定了交通运输广义费用的构成，并且对抽象的概念公式进 行详细推导，得到细化的广义费用计算公式，为后面的建模计算 打下基础。 第四章是关于p e m 网的基本理论，介绍了状态、变迁、依赖 关系、容量、权值和标记等p e 岫网基本概念，以及主要变化规律， 北京交通大学硕士学位论文 最后简要介绍了p e t r i 网的基本应用情况。 第五章介绍了基于p e t r i 网的广义费用最优条件下的运输方 式选择模型，结合前文对运输方式选择和广义费用的分析，通过 p e t r i 网建立基本仿真模型，提出相应最优运输方式选择算法，并 且针对复杂情况对此最优运输方式选择算法进行了改进。 第六章是示例分析，根据前文的模型算法进行了实际应用， 验证了模型和算法的可靠性。 第二章运输方式选择研究综述 第二章运输方式选择研究综述 2 1 运输方式选择研究的发展 运输方式研究是运输优化和运输规划的重要内容。涉及运输 方式的研究最开始是作为辅助约束条件出现的，如林健“1 、刘舒 燕“3 等提出了考虑多种运输方式的综合运输优化模型，对多物资 流多运输方式动态随机运输问题进行了研究。另外，周金宏等”3 对供应链生产计划进行了研究，提出了考虑多运输方式的供应链 生产计划多目标模型， 随着经济的发展，运输方式研究逐渐发展成为一个独立的研 究方向，主要包括两个方面：交通方式优选和运输方式优化。 交通方式优选是从工程项目建设的角度对各种运输方式进 行比选，不是本文的研究重点，有兴趣的读者可以参见文献 4 8 。 运输方式优化主要是从物流系统效率化的角度，追求运输时 间的缩短和运输成本的降低，这就是本文研究的重点内容。高更 君和黄卫。1 对运输方式的选择进行了定量分析，提出了利用最小 花费来完成运输任务的运输方式选择模型；张得志和凌春雨“”将 运输方式选择问题转化为一个带时间约束和能力约束的最短路 径问题，提出多种运输方式的组合优化模型，并且给出了基于求 最短路( d i j k s t r a 算法) 的启发式算法；c a n t a r e l l a ，g e 和d e l u c a ，s “”对旅行需求进行了分析，提出了基于人工神经网络的 运输方式选择模型：李文华和李增富“”建立了航材运输方式的评 北京交通大学硕士学位论文 价指标体系，并运用多目标模糊决策的方法，提出了航材运输方 式选择的模糊决策模型：胡松评“”从物流实际工作经验中出发， 提出了运输方式选择的决策模型，王宇宁“”对施耐德北京物流中 心进行了运输方式优化研究的应用，段爱嫒”等建立了运输工具 评价体系对物流决策中最佳运输方式选择问题进行研究： d e b ，s k “研究了城市交通出行隋况，提出基于模糊逼近方法的 城市公共交通方式选择模型。 围绕着运输方式选择问题，又衍生出与各种运输方式相关的 一些研究。韩彪提出了各种运输方式之间的三种关系“，张力和 李群仁对几种主要运输方式的外部成本进行了计算分析“，应天 元给出了我国主要运输方式的关联分析评价“，赵锡铎论述了五 种运输方式的统一管理问题。1 ，石定宇提出了运输方式选择行为 模型的参数估计方法”，王志远谈到了综合运输问题。 2 2 主要运输方式选择方法综述 2 2 1 经验决策方法 许多处在运输生产第一线的工作人员通常采用经验决策的 方法来选择运输方式1 3 1 ”，他们擅长总结不同运输方式的一些普 遍规律，并与自身丰富的经验阅历相结合，来指导日常工作。 该方法通过对各种运输方式的速度、成本、便利性和运载能 力进行综合比较，并进行综合特征评分( 分数越低越好) ，得到 下表。 北京交通大学硕上学位论文 表2 1 各种运输方式综合特征平分表( 分数越低越好) 比较项铁路公路水路航空管道 目 速度324 l5 可行性2 1435 可靠性3245 1 能力 23l45 频率 4253l 合计得 1 4 1 01 81 61 7 分 根据上表，从运输方式的综合因素考虑，公路运输是首选， 其次是铁路、航空、管道和水路。因此，企业除了进出口大宗货 物只能采用水路运输外，一般都选择公路运输作为其货物运输的 首选运输方式，除非距离较远才采用铁路运输，或价值高、体积 小、易腐烂、客户要求迅速交货的产品才通过航空运输。 进而得到运输数量与运输距离的函数关系如下图。 运输量国内运输国际运输 大 小 汽车运输铁路运输船舶运输 市内汽车运输汽车或铁路运输船舶运输( 拼箱) 市内包裹运输国内包裹运输国际包裹运输 市内快递邮政包裹航空包裹 图2 1 运输数量与运输距离的函数关系 1 5 远 北京交通大学硕士学位论文 通过对各种运输方式，从速度、成本、便利性、运载力、安 全性等方面进行综合比较分析，提出了运输作业的五大基本原 则：安全、迅速、准确、节省、方便。 安全：要求在运输过程中，保证商品完好无损和运输工具的 安全； 迅速：保证把商品及时地送到目的地； 准确：保证把商品准确无误地运到交货地点，包括正确办理 各种有关运输单证，使单货相符；准确地计收、计付运杂费 用，避免错收、错付或漏收、漏付； 节省：节约运杂费用和管理费用； 方便：为货主着想，简化手续，减少工作层次，不断提高服 务质量。 如上所述，各种运输方式从不同的角度比较分析，可以得出 不同的选择决策。为了对运输方式选择进行评价，可以根据运输 合同的履行情况，对运输的各种因素按其重要程度进行打分，然 后按总分加权处理，来判断运输决策的优劣。 假设重要程度：1 为高度重要、2 为适中、3 为不重要； 承运绩效：1 为很好、2 为一般、3 为较差； 运输量决策等级判定= 重要程度 承运绩效。 北京交通大学硕士学位论文 表2 2 运输量决策等级判定 评价因素重要程度承运绩效等级评定 运输成本 111 运输时间326 可靠性 122 运输能力22 4 可达性224 安全性236 对运输方式的选择需要科学的决策，其决策的主要依据就是 上述各种函数关系在运输基本原则条件下通过仔细的权衡 ( t r a d e o f ) 。同时须建立决策评价体系，对决策进行科学的评价。 2 2 2 最短路径方法 通过运筹学的理论方法来研究运输方式选择的有很多，比如 网络最短路径模型和网络最小费用最大流模型。目前主要是把运 输方式选择的问题转化为求解带有时间约束和能力约束的最短 路径问题，然后利用基于历皿s f 船算法的启发式算法去求解“。 假设一个物流企业将一批货物从货物的中心地点( o ) 运送到 目的地( d ) ，中途经过若干个( n 个) 城市，任意相邻的两个城市之 间都有若干种( g 种) 运输方式可供选择，在相邻的两个城市之间 各种运输方式的运输时间、运费、运输能力不同，当从一种运输 方式转换到另一种运输方式时，需要一定的中转时间和中转费 用，而且在整个运输过程中的总时间不能超过运输期限( t ) ，对 北京交通大学硕士学位论文 于特殊的货物运输( 例如：危险品、易腐、牲畜、鲜活货物等) 同 时要考虑到其换装的可能性，在考虑上述各种因素的前提下确定 最佳的多式联运的运输组合方式，使得总运费最低。 模型假设： ( 1 ) 运量在某一城市之间不能分割，即在某一特定的城市之间， 只能选择一种运输方式。 ( 2 ) 运输成本与距离成线性关系。 符号说明： tfl 在城市f 与“1 城市之间选择第女种交通方式 “f ，f + 1 i o选择其他的交通方式 = 亿 在城市油第矫十交通方式转换到第种交通方式 不发生转换 在城市f 由第姘中交通方式转换到第，种交通方式 场地、设施、特殊工具均满足变更要求 不满足变更要求 c i f + 1 ：从城市f 到城市，+ 1 选择第女种运输方式的运输成本； 虎+ l ：从城市f 到城市f + 1 选择第j i 种运输方式的运输能力： ：在城市f ，由第t 种运输方式转换到第，种运输方式的中 转费用； 妒：在城市f ，由第女种运输方式转换到第z 种运输方式的中 l o r，、，l = 盯， 北京交通大学硕士学位论文 转时间； 哆f + 1 ：从城市强。城市f 十1 选择第种运输方式的运输时间； 丁：从中心点到目的地容许的时间期限： i ，：可供选择的交通工具集合； ，：所有要经过城市的集合； g ：货物的运量； m ：一个充分大的惩罚因子。 目标函数为 z = m i n 吒+ 。+ y 尸d 尸+ ( 一1 ) m i e ikej“；ik j l e j i jk e j l j 约束条件如下 + 1 = 1 v f ， 七j y 尸= 1 v f k j l j x 墨+ j + 1 2 ) ，尸v f z 七z ， f 磊+ 。x 磊+ ，+ 口尸y 尸丁 g z x ，尸 0 ，l 飞 i k j v f z 尼z ， 其中，目标函数以整个运输过程中的运输成本( 广义费用) 最 少为目标，而运输成本由三部分组成，即运费、中转费用、惩罚 9 北京交通大学硕士学位论文 费用。 第1 个约束条件对应的假设，在某一特定的城市对之间只能 选择一种运输方式，即运量不能分割：第2 个约束条件表明，在 城市f ，只有一次运输换装；第3 个约束条件确保运输的连续性： 第4 个约束条件表明货物必须在规定的期限内运到：第5 个约束条 件表明货物的运量不能超过某种运输工具的能力：第6 个约束条 件表明决策变量是取整数o 或1 。 2 2 3 最小费用定量方法 在着重考虑时间因素的前提下，对运输方式的选择进行定量 分析，提出利用最小花费来完成运输任务的运输方式选择模型。1 ， 并分析模型的求解过程，有助于运输消费者选择经济、合理的运 输方式，提高总体物流的合理化。 从运输对象( 旅客和货物) 在整个运输过程中所消耗时间多少 的角度出发，亦即在运输过程中考虑到时间的价值这一重要的因 素，使运输对象在实现位移的过程中所消耗的费用最小，从而达 到及时、准确、安全、经济的运输目的。 假设运输对象要从甲地运往乙地，可供运输消费者选择的运 输方式有n 种，由于选择不同的运输主式，完成运输过程所花费 的时间和运费不同。 由于管道运输是一种比较特别的运输方式，在下面的讨论中 将不予考虑。假设要在甲乙两地( 物流中心或运输站、场) 完成一 项运输任务，各客货运站、场到起运地或目的地之间均利用公路 运输进行集散客货，并且不考虑货物装卸或旅客上下车所花费的 2 0 北京交通大学硕士学位论文 时间以及在起运地与目的地的装卸费。为了便于构造数学模型和 描述模型，结合图2 2 对有关变量和符号进行说明。 d i 口町 d ，、 峨 髟夕 吼 | 髟 |。 | 7 j影 e 一t illb 叶 t t lk t 公路运输的速度曲线；2 铁路运输的速度曲线；3 航空运输的速度曲线：4 水路 运输的速度曲线：d 起运地到目的地的距离k m ：d t 起运地到水运站、场的距离k m d 2 起运地到铁运站、场的距离k m ；凸起运地到机场的距离k m ：d 起运地到目的地 机场的距离k r i l ：d s 起运地到目的地水运站、场的距离k m ；仇起运地到目的地铁运 站，场的距离k m ；r 及时完成运输任务所用的时间h ；n 起运地到水运站、场所用 的时间h ；n 起运地到铁运站、场所用的时间h ；n 起运地到机场所用的时间t h ；r 起运地到目的地机场所用的时间h ：死空运从起运地到目的地所用的时间h ；r 起运 地到目的地铁运站、场所用的时间- h ：乃铁运从起运地到目的地所用的时间h ；死公 路运输从起运地到目的地所用的时间_ h ；兀起运地到目的地水运站、场所用的时间j 1 n o 水运从起运地到目的所用的时间h 图2 2 各种运输方式的速度曲线图 2 l 北京交通大学硕士学位论文 图2 2 中，横轴表示运输的时间t ，纵轴表示运输的距离d ， 点( o ，o ) 表示客货的起运点，点( o ，d ) 代表客货的目的地，图中 的其余符号代表的含义可参见图说。需要定义的变量如下： 令d q 表示第i 种运输方式中第j 路段的距离；u 表示第i 种运 输方式中在第j 路段运行时间，这里对下标i 、j 作如下规定： 厂l 公路运输 1 12 铁路运输 l i3 航空运输 l、4 水路运输 r1 起运地到起运地运输站、场 l j 2 起运地运输站、场到目的地运输站、场 l l - 3 目的地运输站、场到目的地 结合图2 2 和以上两式，出i 和t 。可分别表示为： 瓦 0 兀一ll 一瓦 瓦一e瓦一瓦 巧一正一。一乃 do d 6 一d id d 6 d 4 一d 3d d 4 d 5 一d ld d 6 第i 种运输方式完成运输任务所花费的时间丁。可表示为 t ? = t z + f i l + t i 3 + t | 2 吨+ 亟+ 亟+ 亟 。 矿矿y ， o i 五瓦o q 岛b 北京交通人学硕士学位论文 式中：f ，第f 种运输方式在起运地各站、场离当前时刻最近班 此的时间，h ；k 第f 种运输方式的平均运送速度，k n l 1 1 ；其 余符号同前。 第研中运输方式完成运输任务节约或增加的时间费用只可表 示为： f = s 喀n ( z 一r ) ( z 一丁) ， 式中：p 及时完成该项运输任务所用的时间，h ；_ 单位 时间的价值，元m ；s i g n 0 ) 符号函数，其取值如下： 广lz o s i g n 0 ) 2 ox = o l 。l x 0 表示运输时间增加的时间费用：e o 表示运输时间节约 的时间费用；斤= o 表示及时完成运输任务。 第i 种运输方式完成运输任务所花费的总费用z ? 为： z ? = ( 吐十西3 ) q c ，+ 函：c + 2 q 厂? + e 式中：q 需要完成的输送量，吨或人：c ，第f 种运输方 式的单位运费，元吨+ k m 或元人+ k m ；研运输对象的种类， 研= 盛荔； 厂一第1 种运输方式的平均装修协费或换装 费，这里取7 r 。= o ，即忽略乘客上下车所花费的费用；其余符号 同前。 综上所述，选用最小的z ? ( 记为z ：。) 为最佳的运输方式， z ：，。铀i n ( z ? ) 北京交通大学硕士学位论文 2 3 运输方式选择影响因素 一般来讲，运输方式的选择受运输距离、运输物品的种类、 运输量、运输时间、运输成本等五个方面因素的影响： 1 运输距离。在运输时，运输时间、运输货损、运费、车 辆或船舶周转等运输的若干技术经济指标，都与运距有一定比例 关系，运距长短是运输是否合理的一个最基本因素。缩短运输距 离从宏观、微观都会带来好处。 2 运输物品的种类。每种运输物品都有自己的运输特性， 不同种类的物品所需要的运输条件也不尽相同，一些物品的种类 决定了运输方式的选择，即只能选择某些运输方式而不能选择其 他运输方式。运输物品的种类对运输方式的选择有很强的制约作 用。 3 运输量。各种运输工具都有其使用的优势运量，根据运 输量的大小，对运输工具进行优化选择，按运输工具特点进行运 输作业，是最大发挥所用运输工具的作用、降低费用的重要一环。 4 运输时间。运输是物流过程中需要花费较多时间的环节， 尤其是远程运输，在全部物流时间中，运输时间占绝大部分，所 以，运输时间的缩短对整个流通时间的缩短有决定性的作用。此 外，运输时间短，有利于运输工具的加速周转，充分发挥运力的 作用，有利于货主资金的周转，有利于运输线路通过能力的提高， 对运输优化有很大贡献。 5 运输成本。运输成本在全部物流费中占很大比例，运输 成本高低在很大程度决定整个物流系统的竞争能力。实际上，运 输成本的降低，无论对货主企业来讲还是对物流经营企业来讲， 北京交通大学硕士学位论文 都是运输优化的一个重要目标。运输成本的判断，也是各种合理 化实施是否行之有效的最终判断依据之一。 当然，这些条件不是相互独立的，而是紧密相连、互为决定 的。如果要对运输方式选择条件进行具体分析的话，可以分为两 种类型。 在上述五个选择条件中，运输距离、运输物品的种类和运输 量等三个条件是存放地点和货物自身的性质决定的，因而属于不 可变量。事实上，对这几个条件进行大幅度变更，从而改变运输 方式的可能性很小。与此相反，运输时间和运输成本是不同运输 方式相互竞争的重要条件，运输时间和运输成本的变化必然带来 所选择的运输方式的改变。 运输时间和运输成本之所以如此重要，背景在于企业物流需 求发生了改变。运输服务的需求者一般是企业，目前企业对缩短 运输时间、降低运输成本的要求越来越强烈，这主要是在当今经 营环境较复杂、困难的情况下，只有不断降低各方面的成本，加 快商品周转，才能提高企业的经营效率，实现竞争优势。所以， 在企业的物流体系中，j i t 运输在急速普及，这种运输方式要求 为了实现顾客在库的最小化，对其所需的商品、在必要的时间、 以必要的量进行运输。j i t 运输方式要求必须缩短从订货到进货 的时间。正因为如此，从进货方来讲，为了实现迅速的进货，必 然会在各种运输方式中选择最为有效的手段来从事物流活动。例 如，以缩短运输时间为主要特征的宅急便就是一个很典型的例 子，正因为宅急便能实现第二天在全国范围内进行商品配达的服 务，因此，它在国际范围不断成长，而且目前顾客群体的范围不 仅包括一般消费者，也包括很多要求实现迅速运输服务的企业。 北京交通大学硕士学位论文 此外，削减成本是企业在任何时期都十分强调的战略，尤其 是在企业经营面临挑战与困难的当代，运输成本的下降是企业生 存、发展的重要手段之一，物流成本一直被称作企业经营中的“黑 暗大陆”，只有真正高度重视运输成本的削减，选择合适的运输 方式，才能使物流成为企业利润的第三大来源。从运输方式的发 展来看，不同的运输方式具有不同的成本构成，货车运输能提供 低成本的运输服务，如今在不断发展、扩大。 缩短运输时间和降低运输成本是一种此长彼消的关系，如果 要利用快速的运输服务方式，就有可能增长运输成本；同样，运 输成本下降有可能导致运输速度减缓，所以如何有效协调这两者 的关系，使其保持一种均衡状态是企业选择运输方式时必须考虑 的重要因素。 第三章交通运输广义费用 第三章交通运输广义费用 交通运输广义费用，是运输方式效益综合评价体系的一个重 要因素，是运输费用、运输时间、中转费用、中转时间等因素的 综合反应，是将各因素通过一定的换算关系最终用货币值的形式 表现出来。在多式联运运输方式评价中应用广义费用，可以对各 种运输方式进行优化组合，从而选择出最优的运输方式组合模 式，反映出用户对o d 之间运输方式选择的整体评价。 3 1 费用的经济学定义 我国企业会计准则中对费用的定义表述为：费用是企业 生产经营过程中发生的各项耗费。企业直接为生产商品和提供劳 务等发生的直接材料、直接人工、商品进价和其他直接费用，直 接计入生产经营成本；企业为生产商品和提供劳务而发生的各项 间接费用，应当按一定标准分配计入生产经营成本。企业行政管 理部门为组织和管理生产经营活动而发生的管理费用和财务费 用，为销售和提供劳务而发生的进货费用、销售费用等，应当作 为期间费用，直接计入当期损益。由此可以看出，费用仅仅指与 商品或劳务的提供相联系的耗费，这是一种狭义的概念。而广义 的费用包括各种费用和损失，如营业外支出等。无论费用是否包 括损失，都应具有以下特征：第一，费用最终会导致企业资源的 减少，这种减少具体表现为企业的资金支出。从这个意义上说， 费用本质是一种资源流出企业，它与资源流入企业所形成的收入 北京交通大学硕士学位论文 相反，它也可理解为资产的耗费，其目的是为了取得收入，从而 获得更多资产。第二，费用最终会减少企业的所有者权益。一般 而言，企业的所有者权益会随着收入的增长而增加；相反，费用 的增加会减少所有者权益。但是所有者权益减少也不一定都列入 费用，如企业偿债性支出和向投资者分配利润，显然减少了所有 者权益，但不能归入费用。 3 2 广义费用的构成要素 广义费用一般从费用和时间角度出发，对可定量化表示的指 标进行处理，对一些重要的定性问题只作参考说明，而往往一些 定性影响因素对准确的决策也起很大作用，例如货物运输办理的 便捷程度、通道的通畅程度等，这些定性因素在以往评价时综合 反映不够。因此，对这种宏观复杂大系统进行决策，需要选择一 种能够综合反映出诸因素对方案比选的不确定性、模糊性，深刻 地反映出各方案的优劣，使定性问题定量化、定性与定量相结合 来进行方案评价。 运输方式( 运输路径) 评价指标体系具体各项指标所包含的 内容为： ( 1 ) 货主运输物流成本的高低。货主运输物流成本，即货 主负担的全部费用，包括公路、水运、铁路、中转站、港口 及一关三检等收费的总和； ( 2 ) 货物运送时间