9 区域物流网络的规划与设计学习目的与要求

关键词汇

（ 1）掌握区域物流网络的内涵；（ 2）理解区域物流网络空间结构形态及其要素特征；（ 3）了解区域物流网络特征和功能；（ 4）掌握区域物流网络的规划方法及步骤。

区域物流网络 (Regional Logistics Network)网络节点（ Network Node）OD调查法（ Investigation of OD）网络规划（ Network Planning）

9 区域物流网络的规划与设计

9.1区域物流网络概述

9.2区域物流网络规划技术

9.3区域物流网络的规划与设计

◎ 习题与思考题

9.1 区域物流网络概述9.1.1 区域物流网络的内涵

随着计算机技术、网络技术、电子技术、通信技术、自动化技术的不断发展，在一个特定区域内由于进、出该区域货物的运输、储存、装卸、包装、流通加工、配送以及相关的信息传递等活动的进行而逐渐形成了区域物流网络系统。 区域物流网络是由各级物流节点、连线以及所属的经济“组织”构成的相互联系、相互作用的系统结构形式。其中“节点”是指各级物流中心，“连线”是指由交通、通信干线连接起来的基础设施束，“组织”是指物流企业、物流市场、物流咨询机构和地方政府。区域物流网络形成过程中，在各种“组织”的协调运作下，社会经济要素（产品、信息、技术、人才、金融等）在“节点”上集聚，并由线状基础设施联系在一起而形成“轴线”。

9.1.2 区域物流网络的空间结构 9.1.2.1 区域物流网络的空间结构形态 由于不同地区地理基础及经济发展特点的差异，区域物流网络在形成过程中具有不同的内在动力、形势及不同的等级和规模；不同社会经济发展阶段下，区域物流网络的空间结构呈现出不同的形态。根据东北师范大学陈才教授对区域经济地理学的研究，区域物流网络的空间结构大致可以分为放射网络、扇形网络、轴带网络、环状与一字形网络等形态，如图 9-1 、表 9-1 所示。

图 9-1 区域物流网络空间结构示意图

结构形态 结构模式 结构特征

放射状网络

集聚点为重要枢纽，由此向外延伸多条交通线

① 放射状中心形成大都市② 网络密度与大都市规模作用正相关③ 网络上形成中小城市

扇形网络 以港口为枢纽，由此向外 ① 网络密度与大都市发展规模正相关② 港口及辐射地区易形成城市群

轴带网络 以骨干交通线为主轴而交织成网

① 扩展成轴和交线成网② 易形成城市经济带或产业带

环状与一字形网络

主要交通干线呈环形和一字形 区域自然环境和区位条件制约网络的基础设施建设

表 9-1 区域物流网络空间结构形态分析

9.1.2.2 区域物流网络的节点要素 (1) 网络节点含义 物流节点又称物流接点 , 是物流网络中连接物流线路的结节之处。在区域物流经济分析过程中，我们可以将经济活动所形成的事物或现象，如物流设施、物流企业、配送中心甚至一个城市，在地图上用一个点（当要素本身的大小与其存在的空间相比可以不予考虑时，即可抽象为点）来描述。区域物流网络中，节点要素一般是区域经济活动中最密集、最活跃的地方，是物流经济活动的区域“集聚点”。节点以城镇为载体，其形态反映在图 9-2 上即为点状模式。 区域物流网络的节点运行状况主要取决于节点要素之间的空间相互作用，区域物流网络正是通过节点“磁场”和节点“磁化物”之间的磁力（集聚力和扩散力）来推动区域经济发展的。从图 9-3 可以看出，正是由于区域节点之间存在着引力场（即城市之间相互吸引、扩散）的作用，才产生功能强大的物流网络化空间结构。

图 9-2 区域节点等级集聚示意图 图 9-3 区域节点等级扩散示意图

（ 2 ）网络节点等级划分 在区域物流网络中，根据物流节点的物流活动范围及其对区域内外物流经济贡献率的大小，可将物流节点划分为核心节点、中心节点、重要节点和普通节点四类。核心节点是指区域内主要铁路、公路、水路、航空等物流综合运输手段集成化的城市，具有良好的经济基础和广阔的物流腹地。 中心节点是指区域内具有良好的经济基础和优越的交通区位条件，物流发展水平较为成熟的地区或城市。 重要节点是指一般具有较优越的物流发展条件和较高的物流发展水平的地区或城市。 普通节点主要担负区域内的物流集散与中转。 由此四类节点（城市）构成了区域物流网络的空间等级体系。 9.1.2.3 区域物流网络的轴线要素 当要素分布的横向宽度与纵向长度相比可以不予考虑时，即可以抽象为线。区域物流网络的区位线要素，是指在地域空间上具有确定线段的交通通信线路、动力和水源供应线，例如铁路、高速公路和航道等。具体的交通线路必须有一定的长度、方向和起始点，由此规定了他们的空间所处位置。根据线路的自然条件、技术装备状况以及经济运量，各种交通线路可分为若干等级，这决定了他们在区域物流网络中所处的地位和作用。 区域物流网络的线要素也可以从动态角度考察。例如交通通信干线，一方面它是物质、能量和信息等要素流动的“渠道”或“通道”，另一方面它本身也会发生扩展和分叉等变化。就其要素流动的渠道而言，它具有线形、具体、高速、高效和灵活等特点，对于地域联系起着不可替代的重要作用；就其动态变化而言，随着干线实力的增强，干线动力的扩大和线路的扩展，随之产生支线，必然呈现密集“网状”扩散的运动态势。

9.1.3 区域物流网络的特征 （ 1 ）区域物流网络系统是一个横跨生产、流通、消费三大领域的复杂系统 该系统的运行对象是遍及社会的各种物质资源，其大量化、多样化特征使得区域物流更为复杂。物流活动的全过程跨越商品生产、物资流通和物品消费各个环节，并伴随着人员、资金、经营网点范围广、数量大，这些均给物流系统的组织带来很大的困难。因此，一定要做好商流、物流、信息流的协调和衔接。 （ 2 ）区域物流网络系统是一个多目标函数系统 区域物流网络系统的总目标是实现宏观和微观经济效益。但是，系统要素间有着非常强的“背反”现象，如物流成本与服务、物流成本与效率等都存在一定矛盾。因此，要建立多目标函数，并在多目标中求得物流的最佳效果。 （ 3 ）区域物流网络系统是一个“人—机系统” 区域物流网络系统是由人和形成劳动手段的设备、工具所组成的，表现物流劳动者运用运输设备、装卸搬运机械、仓库、港口、车站等设施 , 作用于物资的一系列生产劳动。在这一系列的物流活动中 , 人是系统的主体。因此 , 研究物流网络系统应把人和物有机地结合起来 , 作为不可分割的整体加以考察和分析 , 而且始终把发挥人的主观能动作用放在首位。 （ 4 ）区域物流网络系统是一个跨度系统 该系统一是地域跨度大，二是时间跨度大。在现代经济社会中，企业间的物流常常跨越不同地域，这使得区域物流网络的地域跨度更大。另外，企业通常采取储存货物的方式解决产需之间的时间矛盾，这更使得区域物流的时间跨度加大。所以，区域物流网络系统必然是一个大跨度系统 , 其主要问题是管理难度较大，对信息的依赖程度较大。

9.1.4 区域物流网络的功能 （ 1 ）从属功能 从属功能表现为区域物流网络系统能多环节、多功能为区域经济发展服务。物流是原材料和产成品流通过程在空间上的具体反应。经济增长和资源分布、生产过程的分工协作是物流网络系统建设的基本依据，为其提供资金保障，决定其规模和空间结构。一方面，随着生产规模的不断扩大，系统输入输出力量不断增长，对区域物流网络的地域范围和能力规模提出新的要求；另一方面，经济格局在地域上迅速拓展，经济联系日趋复杂，客观上要求区域物流网络系统不断完善以适应区域经济发展的需求。没有生产过程和消费过程也就没有物流，自然谈不上区域物流网络的构建。 （ 2 ）引导功能 引导功能是指物流对区域经济结构、规模和空间布局的引导和反馈作用，实质上是将区域物流网络系统转化为生产优势和经济优势的过程。区域物流系统网络在适应经济发展的过程中，其自身不断完善，在能力、效率、空间辐射范围及系统本身经济效益等方面均得以发展。这种发展不断调整着区域经济系统产业的区位优势，引导着区域经济的发展与空间分布。区域物流网络系统越完善，对区域经济的引导功能就越强。区域物流网络系统对区域经济的引导功能主要是通过市场竞争机制和产业关联协同机制来实现的。前者是在物流条件改善的前提下，导致市场竞争条件的变化，是不同产业在竞争中调节自身的生产方式、方向和规模，并控制着合理的产销市场和分工关系；后者是通过刺激地区生产专业化的发展，引导不同地区相互关联产业间彼此协调，促进区域范围内劳动地域分工的发展。

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9.2 区域物流网络规划技术9.2.1 区域物流网络规划

区域物流网络规划是指在一定系统范围内对整个物流体系建设进行总体战略部署，它以国家、地区的经济和社会发展计划为指导，或以企业的发展战略为指导，以物流系统内的自然资源、社会资源和现有的技术经济构成为依据，考虑物流系统发展的潜力和优势，在掌握交通、仓储等物质要素的基础上，研究确定物流系统的发展方向、规模和结构，合理配置资源，统一安排交通运输、仓储等设施，使之各得其所，协调发展，获得最佳的经济效益、社会效益和生态效益，为物流运作创造最佳有利的环境。 由于物流规划涉及面广，政策性、综合性强，因此，要善于从宏观着眼、微观入手，运用现代科学技术手段和方法进行综合分析和论证，全面规划，统一布局，协调各方面矛盾，使规划方案在经济上合理，技术上先进、适应，建设上现实、可行。

9.2.2 区域物流网络规划技术 9.2.2.1 现状数据搜集技术 （ 1 ）现状数据搜集基本方法 现状数据是指区域内经济、人口、消费水平、物流等相关指标历年来的数据。对区域物流网络规划的现状数据收集可采用直接观察法、报告法和口头询问法。其中直接观察法是由调查人员现场对调查对象进行观察计量的方法，此方法能够保证多数搜集资料的准确性，如货物流量的调查等；报告法是利用调查区企业、事业单位和政府机关已有的统计报表资料和其他方式积累的资料提供数据的方法，此方法可以节省资料搜集的时间，但不一定准确，如 GDP 、人口、货运量等数据可用此方法；口头询问法是由调查人员对被调查者逐一采访，并提出所要了解的问题，借以搜集资料，如区域经济平衡发展政策、区域物流宏观导向政策、物流企业的发展方向等数据资料可采用此方法。 由于区域物流网络构建的现状数据基础涉及的面广、量大、内容繁杂，为了快速、准确、全面地搜集所需数据，除部分资料需要进行观测统计外，其他均可借助一下载体形式获得：①企业、事业单位以及政府机关的定期统计报表；②正式出版的各级政府统计年鉴；③各级政府机关编制的国民经济和社会发展规划与长期战略计划；④各地方政府编制的地方志；⑤有关部门的发展规划与长远计划；⑥其他形式的资料汇编或报纸杂志等。

（ 2 ）现状数据调查方法——物流 OD 调查法 物流 OD 调查法是指在某一区域内为了获得物流需求的种类构成、流量、流向等资料所进行的调查，由于调查涉及物流在本次流通过程中的起点（ Origin ）、终点（ Destination ），所以称之为物流 OD 调查法。 ① 调查内容 物流 OD 调查是为了获得物流需求的种类构成及其流量、流向等数据，这些数据需要通过 OD 调查表来反映。物流 OD 调查表格的设计应力求简单、实用。 ② 调查前的准备工作 收集区域物流 OD 调查所需的基本资料，确定大型生产、销售企业的区内位置，了解区内人口分布、土地利用、道路交通等情况，制订调查方案，进行人员培训。 ③ 小区的划分 在进行物流需求分析时，需要全面了解地区间的商品（物资）、半成品、原材料的流动情况，但是产生物流需求的企业空间位置分散，且需求量不一，不可能对每个物流企业单独研究。因此在进行物流需求分析过程中，需要将能产生物流需求的企业按一定的地理位置或行政区划进行分区，这样可以便于用交通分布理论来模拟物流分布，减少调查工作量及后期的矩阵计算。例如，根据湖南省物流发展现状，结合现有省级区划，将该区域划分为 14 个物流小区，同时为了便于建立数据库，进行数据管理和分析，对区域物流小区进行编号（表 9-2 ）

小区序号 地市 小区序号 地市 小区序号 方向

1234567

长沙湘潭市株洲市益阳市娄底市常德市岳阳市

891011121314

衡阳市郴州市永州邵阳市怀化市湘西自治州张家界市

151617181920

湖北方向重庆方向贵州方向广西方向广东方向江西方向

表 9-2湖南省物流小区划分表

④物流 OD 调查数据处理 物流 OD 调查资料的整理和统计分析应考虑抽样调查精度、季节及时间等因素的影响，对数据进行适当处理。 ⑤建立 OD矩阵 利用二维矩阵表示该区域内各小区物流的发生量和吸引量。 在表中，“长沙市”所在的行与“湖北方向”所在的列交叉处的数字“ 808” 表示从常德市小区产生的流入湖北方向小区的物流量为年均 808万吨。主对角元素对应各个小区内部生成并消耗的物流。“长沙市”所在的行上数表示长沙市发往其他各个小区的物流量，即小区的生成量，“长沙市”所在的列表示各个小区到达长沙市的物流量，即小区的物流吸引量，该表表示物流 OD矩阵。

9.2.2.2未来需求数据预测技术 预测就是要从变化的事务中找出事物发生变化的固有规律，寻找和研究各种变化现象的背景及其演变的逻辑关系，去揭示事物本来的面貌，它是在对区域现状社会经济调查分析的基础上进行的。按经济预测方法的性质不同，可分为定性经济预测和定量经济预测。 定性经济预测，是指预测者通过调查研究，了解实际情况，凭自己的实践经验和理论、业务水平，对经济现象发展前景的性质、方向和程度作出判断进行预测的方法，主要包括判断预测法、专家评估法、市场调查法和类推法等。其预测的准确程度主要取决于预测者的经验、理论、业务水平以及掌握的情况和分析判断能力。定量经济预测是根据准确、及时、系统、全面的调查资料和经济信息，运用统计方法和因果关系所建立的数学模型，对经济现象未来的发展规模、水平、速度和比例关系的推测。定量预测的缺点在于不能充分考虑不定量因素的影响，而是以经济条件和影响经济发展的各种主要因素比较稳定为前提的，当经济条件和因素发生突然变动时，定量预测结果就会出现较大的偏差。 为了使预测结果比较符合实际，提高预测质量，为决策和计划提供可靠的依据，通常是将定性预测与定量预测方法相结合，将两种预测的结果比较、核对，分析其差异的原因，根据经验进行综合判断。利用定性分析对定量预测的结果进行必要的修正和调整，才能取得良好的结果。

预测模型的选用一般有以下两大类： （ 1 ）时间序列模型预测 时间序列是指在社会经济活动中，某一变量或指标的数量值或观测值，按其出现时间的先后次序，时间间隔相同而排列的一组数值 x1 、 x2 、…、 xn ，称为时间序列。任何一个社会，经济变量总会受到各种因素的动态影响，因而时间序列就是这些动态影响的总结果，一般表现为动态变化。时间序列分析的数学模型可分为：移动平均法、指数平滑法、季节系数法和灰色预测法。 （ 2 ）回归模型预测 回归预测是基于事物之间的相关性的一种数理统计预测方法。在回归预测中，要先对预测对象（因变量）进行定性和定量分析，确定影响其变化的一个或多个因素（自变量），然后通过预测对象和影响因素的多组观察值建立适当的预测模型，最后进行预测。 回归预测的技术种类很多。按自变量多少分，有一元回归分析和多元回归分析。按变量之间的函数关系分，有线性回归和非线性回归；非线性回归中又有多项式回归、对数回归、指数回归、幂回归等。按自变量的性质分，有因子回归和时序回归等。

预测算例：运用定性与定量预测相结合的预测方法对湖南省国内生产总值（ GDP ）进行研究。 步骤一，取湖南省 1992～ 2004年的 GDP 建立时间序列线性回归模型。Y(t)=5612.26+978.56t ，相关系数 R=0.985 。 步骤二，根据湖南省近几年的经济发展情况，以及专家对未来经济发展的预测，按照湖南省国民经济发展和社会发展“十五”规划和 2020年远景目标的基本思路，2002～ 2010年湖南省国民经济将处于快速发展时期，预计 GDP年增长率保持在 10%左右； 2010～ 2015年湖南省国民经济发展速度稍缓， GDP年增长率将保持在 8.2%左右； 2015～ 2020年湖南省国民经济发展将处于稳定发展阶段， GDP年增长率将保持在 6.2%左右。 步骤三 , 对上述定量定性预测结果 , 分别赋予权重后 ,得到最后预测结果（表 9-5 ）。

2005年 2010年 2015年 2020年

预测方式

GDP （亿元）

平均增长率

GDP（亿元）

平均增长率

GDP（亿元）

平均增长率

GDP（亿元）

平均增长率

定性预测

617349 10.00% 994246 10.00% 1474451 8.20% 1991832

6.20%

线性回归模型

646424 15.15% 1071213 10.64% 1496203 6.91% 1921192

5.13%

组合预测

631787 12.57% 103273 10.33% 1485327 7.54% 1956512

5.67%

表 9-5 湖南省 GDP预测结果汇总表

9.2.2.3 区域物流网络节点等级划分技术 在对区域物流影响因素和网络构建数据基础分析的基础上 ,从社会经济、物流需求和区位位置三个方面，运用层次分析法和群体决策法建立物流网络节点等级。 （ 1 ）层次分析法简介 层次分析法是由著名运筹学家 T.L.Saaty提出的定性与定量相结合的决策工具 ,原名为 Analytical Hierarchy Process,简称 AHP 。层次分析法的提出不论在理论上还是在实际运用中都得到了极为广泛的应用与发展，它是处理一些难以用定量方法进行分析的复杂问题的有效方法，运用层次分析法进行区域物流网络节点划分的方法如下： ① 建立递阶层次结构 在 AHP法中，首先要把问题层次化。根据问题的性质和要达到的总目标将问题分解为不同的层次聚集组合，形成一个多层次的分析结构模型（图 9-4 ）。同一层次的元素作为准则对下一层次的某些元素起支配作用，同时又受上一层次元素的支配。这些层次大体可分为三类：目标层、判断层、方案层。各层之间的关系不一定是完全的，即可以存在这样的元素，它并不支配下一层次的所有元素，而仅支配其中部分元素。这种自上而下的支配关系所形成的层次结构被称为递阶层次结构。

图 9-4区域物流网络城市节点等级划分评价指标层次结构

② 构造判断矩阵 判断矩阵表示针对上一层次某因素，本层次上有关因素之间相对重要性的比较。如上述的 A 与下层次的 B1 、 B2 、 B3 有联系，一般可以构造如表 9-6 所示的判断矩阵。

A B1 B2 B3

B1 B11 B12 B13

B2 B21 B22 B23

B3 B31 B32 B33

表 9-6 判断矩阵例表

在层次分析中，为了使决策判断定量化，形成上述数值判断矩阵，可采用德尔菲法（专家打分）进行评估表收集，对影响因素的重要程度按可采用三标度法进行判断矩阵的数值构造。

表 9-7三标度定义

标度 含义

0 表示两个因素相比，一个因素没有另一个因素重要

1 表示两个因素相比同样重要

2 表示两个因素相比，一个因素比另一个因素重要

各标度倒数 因素 i 与因素 j 相比重要性为 aij,则 j 与 i 相比重要性为 aji=1/aij

③ 元素相对权重计算决策者对目标成对比较得出矩阵 A后，由该矩阵可以计算元素之间相对其准则的重要性权重向量的值，可采用几何平均法来计算权重向量。具体步骤为：步骤一：计算判断矩阵每一行元素的乘积 ， i=1 ， 2 ， 3 ，…， n ；步骤二：计算 Mi 的 n次方根 ；步骤三：对向量 规范化，则为所求的特征向量； ，则 即为所求的特征向量，即权重。当然，也可以用 MATLAB软件对矩阵的权重进行计算。④一致性检验步骤一，计算矩阵的最大特征根：

式中的 表示向量 AW 的第 i 个元素。步骤二，计算一致性指标 CI：

步骤三，计算平均随机一致性指标 CR：

式中： RI 表示平均随机一致性指标，其值见表 9-8 。当 CR＜ 0.1时，认为判断矩阵具有满意的一致性，否则就需要调整判断矩阵，直到具有满意的一致性为止。

n

jiji bM

1nii MW

Tni WWWW ],,[ 21

n

ii

ii

W

WW

1

Tni WWWW ],,[ 21

)3.9()(

1max

n

i i

i

nW

AW

iAW )(

)4.9(1

max

n

nCI

)5.9(RI

CICR

矩阵阶数

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

RI 0 0 0.52 0.89 1.12 1.26 1.36 1.41 1.45 1.49 1.52

表 9-8同阶平均随机一致性指标 RI

⑤层次总排序及一致性检验 计算同一层次所有因素对目标层（最高层）相对重要性的排序权值，称为层次总排序。这一过程是由最高层到最底层逐步进行的，若上一层 A 包含 m 个元素 A1 、A2 、…、 Am ，其层次总排序值分别为 a1 、 a2 、…、 am ，下一层次 B 包含 n 个因素 B1 、 B2 、…、 Bn,它们对于因素 Aj 的层次单排序权值分别为 b1j 、 b2j 、…、bnj （当 Bk 与 Aj无联系时， Bkj=0 ）。此时，层次 B总排序权值计算由表给出。层次总排序的一致性检验也是从高到低逐层进行的。若 B层因素相对于 Aj 的单排序一致性指标为 Cij, 相应的平均随机一致性指标为 Rij ，则 B层层次总排序随机一致性比例为：

当 CR＜ 0.1时，认为层次总排序结果具有满意一致性。

)6.9(

1

1

m

jjj

n

jjj

RIa

CIa

CR

(2)层次分析法的应用 ①确定递阶层次结构 区域物流网络城市节点等级划分递阶层次结构如图 9-4 所示。 ②A-B层层次单排序及一致性检验 对于区域物流网络城市节点等级划分评价指标 ,综合专家的意见，给出图中 B1 、B2 、 B3 的重要性排序为 B2 B3 B1∶ ∶ ，由此得出比较矩阵

1

2

2

0

1

0

2

2

1

C

1

3

3/1

3/1

1

5/1

3

5

1

A

经权重计算 , 经归一化处理后得 ， 由此 , ，查 RI=0.52, 经计算得 所以 A-B层层次单排序具有满意一致性。 ③B-P层层次单排序及一致性检验（方法与 A B 层层次单排序及一致性检验相同） ④层次总排序及一致性检验 P层各元素相对于目标层 A 的层次总排序如表 9-10 所示。

TW ]40548.0,1,16641.0[ TW ]25829.0,63699.0,10472.0[

03851.3max 019255.02

303851.3

1max

n

nCI

1.003703.0

RI

CICR

B10.10472

B20.63699

B30.25829

层次总排序权值 Pt

排序

W11 0.14291 0.014967 10

W12 0.21188 0.02219 7

W13 0.27338 0.028631 6

W14 0.19247 0.020157 8

W15 0.17936 0.018784 9

W21 0.61969 394736 1

W22 0.38031 0.242254 2

W31 0.37126 0.095893 3

W32 0.26499 0.068444 5

W33 0.36375 0.093953 4

层次 P

层次 B

表 9-10区域物流网络城市节点等级划分层次总排序

⑤加权平均法进行物流节点（城市）等级划分 对各备选节点（城市）的综合评价值进行计算，公式如下：

式中： Pk—— 各评价指标的总排序权重值； Ntk—— 各备选节点（城市）的评价指标值， Nt1～ Nt6 的值可通过数据统计直接获得， Nt7～ Nt10 的值需要通过专家评价得到，其中 Nt1~Nt10 的值须经归一化处理。　 因此，可以计算得到的综合评价值 Zt 的大小判断其物流节点（城市）重要度，然后进行分类，并根据区域内物流需求量发展趋势（物流需求增长情况）和各节点综合评价值 Zt 的大小确定各节点基础设施的建设时序。

)7.9(10/)(10

1

K

tkkt NPZ

9.2.2.4 区域物流网络构建技术 （ 1 ）构建的理论体系 区域物流网络系统中的物流线路主要由货运线路及客运线路构成 , 物流系统的特点决定了物流线路的结构和容量除了具有一般交通系统特点外 ,还具有自身特点。从政府宏观角度看，区域物流线路的结构和容量必须满足地区经济发展、社会发展、环境保护、政治稳定的需要，其中主要是满足地区经济和社会发展的需要，其他各个目标可以在发展经济的同时通过附加约束予以实现。为考虑问题方便，区域物流线路网络规划可只考虑实现经济、社会发展两个子目标，即一个是满足地区经济发展运送各种物资的基本需要，将尽可能多的物资运送到目的地，另一个是为实现地区社会快速发展的需要，必须将总的物流费用降低下来，实现整个物流网络系统的广义物流运输费用最小化。广义物流运输费用由运输时间、运输价格和运输服务质量等组成，其中主要为运输时间和运输价格两部分，其他费用将作为任何线路上是相同的而不予考虑。 政府从宏观角度通过自身或政策导向使各种资金投向物流线路子系统，其决策变量为物流线路的投资，从而实现各个物流线路结构和容量的改变。自身投资为直接投资，主要通过政府财政、国债等投资；间接投资为政府通过税收等政策引导其他以营利为目的的资金投入到物流线路网络中。为考虑问题方便，本书一律用物流路径上的容量变量来表示物流路径的投资。各物流路径容量的改变、新增物流路径等直接决定了物流线路的结构和容量，从而改变整个物流线路的运输成本、运输价格和时间。同时政府追求的目标中包含了每一条物流线路（弧）的物流量这一变量，每一条物流线路上的物流量在目前的市场经济条件下由物流企业、运输企业等追求自身广义运输成本最小化来均衡决定。

（ 2 ）基于优先的物流网络的构建模型 在实际的物流网络中， OD 点或节点一般是分层次的，在网络实践中存在优先级。目前采用的模型普遍以系统运行总时间，即路段时间的总和为目标函数，该类模型实际上是假定各个城市具有同等的重要性，没有考虑不同城市的优先级。因此，没有从 OD层次性来考虑，实际上是将所有 OD平等对待。本书在对物流城市节点等级划分的基础上，考虑优先的 OD 对，即不同层次的 OD需求应给予不同的考虑，重要城市之间的需求应优先考虑。 ①决策变量 在物流网络实践中，需要解决两个问题：在哪些节点间新建物流线路和在哪些节点间的物流线路需要改建或扩建，即线路容量是否需要扩容，扩容多少。实际上扩容量必须达到一定的标准，才可能进行改扩建，而且扩容量都有一定的上下限。如低于下限，表示该线路不需要进行改扩建；超过上限，只能按最高上限进行改扩建。 ② 目标函数及约束条件 根据对网络确定的理论体系分析，首先建立上层模型。上层为政府从宏观角度对物流线路容量和结构进行设置问题，模型为以下数学规划问题。

③ 双层博弈模型求解 对于该模型的求解，可采用遗传算法。 ●变量编码 采用实数编码，编码长度为已有路段个数加上可能新加边个数，即 X元素的个数。假定决策变量的三个参数，最小扩容量、基准扩容量和最大扩容量分别为 10万吨 /年、 5万吨 /年、 30万吨 /年，即m 有 6 个取值。共有 5 条边，编码就由 5 个数组成的向量构成，如存在编码为（ 1 ， 0 ， 2 ， 3 ， 2 ），表示该物流网络由 5条边构成，第二条边对应的值为 0 ，表示第二条边不扩容；第一条边对应的值为 1 ，扩容量为 10万吨 /年；对应的第三条边扩容量为 15万吨 /年，第四条边扩容量为 20万吨 /年，第五条边扩容量为 15万吨 /年。 ●适应度函数 适应度函数采用如下表达式：

式中： V—— 上式右边第二部分的最大值； O(i)——第 i 个个体的目标函数，即上层规划目标函数值； M—— 种群个数。

)10.9()(/)()(1

M

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●约束条件处理及算子计算 对于以上模型，首先必须处理约束条件。可行域约束较为容易，根据网络的可能接连关系确定备选路段，在此范围内可保证路段的可行性。其他约束采用惩罚函数法（对于在可行的范围之外的方案进行惩罚）进行处理。 本文采用 4 个遗产算子，即选择、交叉、变异和粘贴，选择采用基于“排名的轮盘式选择算子”；交叉采用多点交叉算子，但只针对新建物流线路部分，已有线路不参与交叉，随即产生交叉位，进行数值互换；变异采用双点变异算子，一个针对新建线路，一个针对已有线路。随即产生变异点，在决策变量的可行域范围内随机选择一个数取交叉位的数，对于已有路段，其变异后的数值一定要大于或等于原来的数。通过选择、交叉、变异的算子操作后，可能生成不法个体，出现重要节点不连通的子代。为此，构造一个粘贴算子处理连通性约束，该算子类似于变异算子，主要功能是对以上 3 个操作后的结果进行连通性检验，如果重要节点不连通，则在新建路段编码中取值为 0 的边中随机选择进行强制性变异，直到网络的连通为止。 ●计算步骤 Step1: 根据物流节点等级划分的综合评价值，经归一化处理，确定 ars ； Step2: 根据实际产生各节点的可能连接边，生成网络确定初始方案； Step3: 对下层配流模型计算，求出 crs值； Step4:将上步计算得到的 crs值代入上层目标函数计算； Step5:判断若满足上述条件，计算结束，输出结果；否则，转入 Step6 ； Step6: 运用遗传算子调整方案，网络重新构建； Step7：转入 Step3 ，进行配流计算； Step8：计算结束，输出结果。

④算例 将上述理论与方法应用于湖南省中东部地区（湖北方向 1 、岳阳 2 、常德 3 、长沙 4 、娄底 5 、邵阳 6 、衡阳 7 ）物流网络的构建。 根据湖南省实际情况，模型决策变量设为 Vmin=100 ， V0=50 ， Vmax=300 。该研究区域物流网络路径的不同运输方式的容量设置考虑到主要由铁路与高等级公路承担物流量运输，因此分别设定为：铁路 600万吨 /年、高速公路 400万吨 /年、国道 100万吨 /年。 运用上述计算模型进行计算（可用 MATLAB软件计算），得出的区域物流网络构建后的各条路径的容量值见图 9-5 。

图 9-5物流网络容量配置图

基于以上计算，对该区域物流网络构建将在原来网络上，考虑增加从湖北方向至常德市、常德市至邵阳市、邵阳市至衡阳市的物流路径，扩大湖北至岳阳、岳阳至长沙、长沙至衡阳的路径容量。根据湖南省区域经济和物流发展实际，建议建设两条路经，以增加现有路径容量。 第一条，纵贯中部地区从湖北境—常德—娄底—邵阳的高速公路一条； 第二条，衡阳—邵阳高速公路一条。 同时增加的路径也可以考虑其他运输方式的建设。 该方案可适应地区未来 10～ 15年经济发展对物流运输的需要。各条物流路径的新建和扩容的实施时间，可根据区域及区域内各等级节点的经济、物流发展实际情况和未来发展趋势确定。

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9.3 区域物流网络的规划与设计9.3.1 区域物流网络规划与设计思路

区域物流网络构建的合理化不但对区域内企业的物流活动有很大的影响，而且对整个区域的交通、环境等方面也有较大影响，因此有必要进行合理的设计。 区域物流网络是政府从宏观角度促进区域经济一体化，鼓励物流产业发展，降低物流总成本而具体实施的，但在设计过程中必须依据对现有数据基础的分析和预测，达到兼顾区域内物流企业经济效益的目的。因此，只有从政府和物流企业两个角度来确定设计的方法才能保证区域物流网络构建的合理化。 此外，由于区域物流网络受到多方面因素的影响和制约，因此必须统筹兼顾、全面安排，设计中应遵循以下原则： ① 与经济发展相适应原则 ②适度超前原则 ③ 多层次网络原则 ④梯级开发原则 ⑤平衡发展原则 区域物流网络的设计应与区域内各地区经济发展水平相适应，同时也应该适度超前，以促进地区经济的发展。而在网络结构上，应形成一个多层次的物流网络。在物流园区的建设上，应避免过度集中于某一时段，在时间安排上应先后顺序合理，进行梯级建设。

区域物流网络设计通常采用定量计算和定性分析相结合的方法。首先，对区域物流网络的现状进行分析，找出其存在的问题；其次，对区域物流需求进行预测；再次，对区域物流网络的节点进行层次分析，找出其中的国际性综合型、区域性综合型和地方性综合型节点，在此基础上对区域物流网络进行构建；最后，对规划方案进行评价（见图 9-6 ）。

图 9-6区域物流网络设计流程

9.3.2 区域物流网络规划与设计 9.3.2.1数据基础 (1)搜集和整理数据 物流网络构建的现状数据在前文中已经进行了搜集和整理。 (2)数据预测 根据前面介绍的预测方法对湖南省社会经济指标和物流量进行预测 , 结果如表9-14 所示。

预测指标 单位 2005年 2010年 2015年 2020年

国内生产总值

亿元 631787 1032730 1485327 1956512

人口 万人 673854 692812 713144 732393

第一产业产值

亿元 128885 206546 291124 377607

第二产业产值

亿元 247661 402765 564424 782605

第三产业产值

亿元 255242 423419 629779 796300

工农业总产值

亿元 787113 98935 1191436 1393568

区域零售总额

亿元 238132 989305 1191436 1393568

区域货运量 万吨 71899.59 102657.18 137370.56 174083

表 9-14 湖南省社会经济与物流货运量指标预测结果

9.3.2.2 节点等级划分 湖南省物流城市节点等级划分主要依据其行政区划 (14 个市州 ) 展开。根据前面层次分析法确定的各影响因素层次排序及各评价指标权重，将湖南省 14 个市州 P1～ P6 指标的统计数据进行收集整理，再结合专家评判给出 P7～ P10 经验值，代入公式，计算出各城市节点的重要度，以此确定其城市物流基础设施建设规模和建设时序的安排。 首先对 P1～ P6 指标进行归一化处理，再通过代入公式，加权平均得出的综合评价值 Z ，即得到各城市节点的重要度。 通过对综合评价值 Z 进行分析 , 可知 Z越大的地区其物流基础设施在物流网络中越重要，同时结合货运量的预测结果，表明湖南省物流需求量增长趋势较为明显，而湖南省及各市州物流供给能力不能满足物流增长需求，须尽快建设物流的硬件设施。根据平衡发展等网络构建原则，将湖南省划分为湘东、湘北、湘南、湘西四大区域，各个区域内城市综合评价值划分节点等级，以此确定其物流园区建设规模及功能定位。由于长沙的综合评价值远远高于其他市州，特将其划分为区域核心节点，而湘西地区由于各城市经济发展较其他地区落后，邵阳作为该地区城市综合评价值最高者，理应划分为地区中心节点，但考虑到怀化是整个湘西地区的中心城市，工业基础较好，交通区位优势明显，发展潜力大，能有力地促进湘西开发战略的实施，促进湘西地区经济发展。因此，根据实际情况将其确定为地区中心节点，邵阳划分为地区重要节点。 根据以上分析，可得到湖南省物流城市节点等级划分层次结构与功能定位。

9.3.2.2 节点等级划分 湖南省物流城市节点等级划分主要依据其行政区划 (14 个市州 ) 展开。根据前面层次分析法确定的各影响因素层次排序及各评价指标权重，将湖南省 14 个市州 P1～ P6 指标的统计数据进行收集整理，再结合专家评判给出 P7～ P10 经验值，代入公式，计算出各城市节点的重要度，以此确定其城市物流基础设施建设规模和建设时序的安排。 首先对 P1～ P6 指标进行归一化处理，再通过代入公式，加权平均得出的综合评价值 Z ，即得到各城市节点的重要度。 通过对综合评价值 Z 进行分析 , 可知 Z越大的地区其物流基础设施在物流网络中越重要，同时结合货运量的预测结果，表明湖南省物流需求量增长趋势较为明显，而湖南省及各市州物流供给能力不能满足物流增长需求，须尽快建设物流的硬件设施。根据平衡发展等网络构建原则，将湖南省划分为湘东、湘北、湘南、湘西四大区域，各个区域内城市综合评价值划分节点等级，以此确定其物流园区建设规模及功能定位。由于长沙的综合评价值远远高于其他市州，特将其划分为区域核心节点，而湘西地区由于各城市经济发展较其他地区落后，邵阳作为该地区城市综合评价值最高者，理应划分为地区中心节点，但考虑到怀化是整个湘西地区的中心城市，工业基础较好，交通区位优势明显，发展潜力大，能有力地促进湘西开发战略的实施，促进湘西地区经济发展。因此，根据实际情况将其确定为地区中心节点，邵阳划分为地区重要节点。 根据以上分析，可得到湖南省物流城市节点等级划分层次结构与功能定位。

9.3.2.3 网络构建物 基于湖南省物流网络构建涉及面较广，因此可采取分块构建的形式，即将湖南省划定为若干研究区域，逐步研究确定网络构建子方案，再在各个子方案的基础上，优选排除重复方案，最后得出湖南省物流网络构建的总方案。其各条路径的新建或扩容可根据各物流城市节点等级划分的结果，对连接节点重要度较高的路径采取优先实施，与各物流城市节点基础设施（物流园区）建设时序同步进行。湖南省物流网络构建的方案见表 9-19 。

建设期 增加路径 扩容路径近期（ 2003-2008年）

常德—邵阳、邵阳—衡阳、衡阳—江西、常德—湘西、湘西—怀化

湖北—岳阳、长沙—衡阳、

中期(2008-2010年 )

湖北—常德、常德—岳阳、长沙—衡阳、邵阳—永州

衡阳—郴州、郴州—广东

远期(2010-2015年 )

娄底—怀化、怀化—广西、永州—广东、郴州—广西、张家界—湘西

株洲—湘潭—娄底—邵阳—贵州

表 9-19湖南省物流网络构建的方案

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习题与思考题

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9.1简述区域物流网络的内涵与特征。9.2简述区域物流网络的空间结构形态、模式与特征。9.3简述区域物流网络的功能。9.4简述区域物流网络规划的内涵。9.5简述物流 OD调查法的一般步骤。9.6简述时间预测模型包括哪些方法。9.7简述回归预测模型包括哪些方法。9.8简述层次分析法的一般步骤。9.9简述区域物流网络规划与设计的一般思路。9.10简述区域物流网络规划与设计的具体步骤。