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轴辐式现代物流网络构建及实证分析

轴—辐式现代物流网络构建及实证分析

理论·方法与案例轴一辐式现代物流网络构建及实证分析

轴一辐式现代物流网络构建及实证分析

丁伟，张亮，李健

（中南大学商学院，湖南长沙410083）

摘要：

现代物流必须将散布在不同区域的服务网点连接起来，构筑现代物流服务网络。

轴一辐模型是整合物

流资源、提高物流资源利用效率、降低物流成本的有效网络结构。

本文在梳理轴一辐式物流网络理论框架的基

础上，提出了网络构建的思路和方法，选取广西西江流域城市进行实例分析，确定了评价网络节点等级的指标体

系，构建了西江流域城市轴一辐式物流网络。

通过定量计算，明确在物流网络整体规划下各个物流城市的发展

次序，为现代物流网络的构建提供方法指导。

关键词：

现代物流；轴一辐式网络；评价指标体系

中图分类号：

F511．31文献标识码：

A文章编号：

1002—9753（2010）08—0161—08

TheConstructionofHub——and——SpokeLogisticsNetworks

andItsEmpiricalResearch

DINGWei，ZANGLiang，LIJian

（BusinessSchoolofCentralSouthUnwe~ity，Changsha410083，China）

Abstract：

InordertobuildamodeYnlogisticsservicenetwork，thescatteredservicenetworkindifferent&reasshouldbe

connectedbythenlodernlogistics．Thehub—and—spokemodelisaneffectivenetworkstructureforintergradingthelo-

gisficsresources，improvingitsefficiency，andcutoffthelogisticscost．Thispaperputforwardtheevaluatedindicators

systemandthemethodforlogisticsnetworkbuilding，andconstructedtheXijiangRiverBasincities’hob—and—spoke

logisticsnetwork．ThispaperdefinitelyshowedtheoverallplanningofurbandevelopmentinvKriouslogisticsordersby

quantitativecalculation，andprovidedamethodologicalguidancefortheconstructionofmodemlogisticsnetwork．

Keywords：

modernlogistics；hub—and—spokemodel

一

、引言

随着竞争激烈，顾客需求多样化，促使厂商采

取集中生产与分配，缩短库存成本，进而改变物流

组织策略。

现代物流已走向规模效益、标准化信

息平台的物流网络，成为推动区域性贸易流通的

重要手段之一¨，也对地方经济增长有重大的影

响j。

发展现代物流，必须在建立现代物流设施

的同时，采用网络技术将物流企业散布在不同区

域的服务网点连接起来，从而改变过去有点无网、

有网无流的状况，构筑基于开放性、资源共享性，

并运用网络组织模式构建的新型物流服务系

统。

以枢纽站为核心的轴一辐式（hub—and一

收稿日期：

2010—02—16修回日期：

2010—06—26

基金项目：

教育部哲学社会科学重大课~（08JZD0016）；国家自然科学基金委创新群体项目（70921001）；广西壮族自治区“西江黄金水

道水铁联运机制研究”资助。

作者简介：

丁伟（1977一），男，贵州贵阳人，中南大学商学院博士研究生，广西铁路建设办公室，研究方向：

现代管理理论、物流管理。

161

中国软科学2010年第8期

spoke）物流网络是整合物流资源、提高物流资源利

用效率、降低物流成本的有效网络结构，已成为现

代物流网络结构发展的主流趋势。

0’KeUy（1987）首先提出了轴一辐式网络枢纽

设施选址和网络设计模型；Current提出层级式

网络设计问题（HierarchicalNetworkDesign），试图

找到最小运营成本的运输网络支线；Aykin

（18><#004699'>995）研究了航空运输轴一辐式系统设计中的网

络政策问题j，并针对中转站有容量限制的轴辐

式网络问题提出两种有效率的算法；Sung和Jin

（2001）研究了带限制性政策的轴一辐式网络设计

问题，提出了一个容许节点之间互连的混合轴一

辐式网络设计模型l8；张世翔和霍佳震（2005）针

对长三角地区城市群物流体系构建，运用MAHMP

选址模型进行优化设计与规划，并为该地区区域

物流运输通道建设和城市物流发展规划提供技术

对策；卞文良等（2006）网络在发挥物流网络功

能中的作用等进行理论探究；Foster（2006）提出

了开放网格服务结构体系OGSA（OpenGridServ．

icesArchtecture）¨；薛青（2007）围绕选址与路线

优化，以多分配枢纽站中位问题（MAHMP）为基本

切入点，研究了轴一辐式物流网络设计的问题¨。

以上文献研究表明，国内外学者均从不同角度对

轴一辐式物流网络的构建做了大量的研究，本文

在文献梳理的基础上，提出了一种网络构建的思

路和方法，分析了网络节点评价等级的指标体系，

针对广西西江流域，构建了西江流域城市轴一辐

式物流网络，为现代物流网络的构建提供方法

指导。

162

树状

二、轴一辐式物流网络模式及其构建

轴一辐式物流网络模式依据了点轴开发理

论，它是增长极理论的延伸，其中心思想是运用网

络分析方法，将交通运输线路看做由点、轴组成的

空间组织形式，即“点”和“轴”两个要素结合在同

一空间。

随着连接各中心地的重要交通干线如铁

路、公路，河流、航线等的建立，形成有利的区位，

方便人口的流动，降低运输费用，从而降低了生产

成本。

“轴一辐”模型已被广泛应用于物流产

业、计算机研发机构（R&D）、信息产业等领域。

基

于轴一辐式网络模型的城市群物流网络体系，体

现了便捷性、准时性、灵活性以及网络化、集成化

等特点，可以充分利用网络内部能源，协调各种运

输方式，进而形成规模效应，极大地满足物流运输

的时效性、经济性，满足地方经济发展的快速性，

达到实现多方面共赢的局面。

（一）轴一辐式物流网络模式构成

物流网络结构是指由执行物流运动使命的线

路和执行物流停顿使命的结点两种基本素所组

成的网络结构。

“轴一辐”物流模式是指以主要物

流节点一轴（物流枢纽城市、枢纽港口、车站、空港

等）为轴心，以次要物流节点一辐为附属，形成具

有密切联系的空间网络系统。

如图1所示，轴一辐系统的空间形态是一个节

点一路径系统。

货物从不同的出发地（spoke）到达

不同的目的地（spoke），或者从相同的出发地到达

不同的目的地，货物在轴一辐系统中，必须先到达

一个中间地点（hub），通过转载，享受优惠的直达

式运输服务。

一支柱链路——分支链路

图1轴一幅式网络原理图

理论·方法与案例轴一辐式现代物流网络构建及实证分析

轴一辐式网络中存在多个中间节点，中间节

点间为支柱链路，其他链路为分支链路。

实践证

明，轴一辐系统最大的特征是交通流量在支柱链

路上高度集聚，导致交通流单位距离的运输成本

降低，基于这一特点，即使运输链路稍长，还是有

利于整个网络成本的降低¨。

在轴一辐分支网络

中，链路空间结构有星状网络（starnetwork）、环状

网络（ringnetwork）、路径网络（pathnetwork）、树状

网络（treenetwork）以及由它们组合而成的混合网

络等[1，轴辐式网络的结构被广泛应用于旅客或

货物的公路与航空运输以及通讯业中Ll。

“轴一

辐”网络模式已成为不同区域经济发展战略的重

要组成部分，任何一个区域或城市一旦在全球性

或区域性物流网络体系中赢得“枢纽中心”（轴）地

位，就意味着其在区域经济网络中处于优势支配

地位。

（二）轴一辐模式网络特点

轴一辐式物流系统的优点主要体现为：

提升

物流枢纽站间的运输规模效益。

在直通式物流网

络中，单条线路需求量一般较少，运输车辆满载率

往往不高，并且如果两点之间的物流需求是单向

需求的话，那么将会产生空车返回的局面，物流成

本损失较大。

在轴一辐式物流网络结构中，枢纽

站之间的干线运输以汇集的支线运输（需求节

点一枢纽站）为基础，运输量很大，满载率可以大

大提高，并且很少会出现空车返回的局面。

同时，

在大量运输需求的基础上，如果条件允许的话，可

以通过改变运输模式，如在内陆港口城市设置物

流枢纽站并以水运代替公路运输，或利用铁路运

输代替公路运输，在很大程度上减少干线运输成

本。

在轴一辐式物流网络中，每个运营节点只需

要与一个物流枢纽站发生物流关系即可，中枢系

统之间的运营相对独立，可以构成单一的独立部

门，易形成专门的物流外包业务。

此外，还能减少

运输工具。

对一个直通网络来说，需要为每条运

输线路设置运输工具，且全部是长途运输工具。

而对一个轴一辐物流来说，运输线路少于直通式

网络，且全部是相对的短途运输，因此可以节约大

量的运输工具。

当然，轴一辐式物流系统也存在不足：

干线运

输的规模效益难以实现，干线运输的规模效益是

轴一辐式物流系统存在的核心条件，在同一运输

方式下，物流成本符合规模效益递减规律，当直通

物流需求达到一定程度后，干线运输的规模效益

将不再明显，比如在公路运输中，如果原先直通式

网络的运输满载率与实载率已经较高，在不改变

运输方式的前提下，建设轴一辐式物流系统就显

得没有意义；产生了绕道运输成本，轴一辐式物流

网络往往要求原来的直通物流运输必须经过枢纽

站后再分发配送，其运输路线往往不再是最短路，

这就造成了绕道运输的成本。

此外，这种物流运

输系统还可能增加装卸次数，轴一辐式网络意味

着更多的装卸、搬运次数，这都增加了搬运成本，

降低了服务质量。

（三）计算方法选择

网络中心节点选取是轴一辐式物流网络构建

的关键。

城市群一级网络节点即城市群的各地级

城市，由于城市具有较好的设施设备条件、区位优

势成为省级或国家级物流网络的重要节点，省级

或国家级的物流通道就是由物流网络节点城市及

其间的运输联系构成。

将不同城市进行合理的物

流节点功能划分，可以实现分工合理、建设投资合

理、物流系统优化等目标。

根据以上思路及原则，先对各个城市进行等

级划分，再根据分析结果结合定性分析，确定城市

群各节点城市流功能。

采取主成分分析方法，其主要步骤为：

将原始数据进行标准化处理，设样本的原始

资料矩阵为：

X=

变量标准化的公式为：

丽x0--xi，（=1，2，?

?

，凡√：

1，2，?

?

，尸）

（2）

其中，和珊别是第个变量的平均

163

pp．P～

～～～～

中国软科学2010年第8期

值和标准差，为方便计算，将数据标准化后的矩阵

仍认为是。

计算样本矩阵R。

设

Js（％一）（‰）（3）

亍÷∑，（i：

12一，p）（4）

志ii六～u

相关矩阵R=（）脚，而矩阵S：

（Js）脚为样

本的协方差矩阵。

求出相关矩阵R的特征值和特征向量以及特

征值贡献率和累积贡献率，选择m（m<p）个主成

分，对所选主成分作经济解释。

构造综合评价函数

F：

口l夕l+口2+?

?

+nm夕m。

计算综合得分。

其中夕（i=1，2，?

?

，m）为第

个主成分得分，0为第i个主成分的特征值贡

献率。

三、指标体系设计及实证数据分析

（一）实例背景介绍

本文选取广西西江流域城市物流网络规划为

例。

广西壮族自治区地处我国西南边陲，北接中

南地区，东临珠三角，是西南地区最便捷的出海大

通道。

广西西江是珠江水系的重要组成部分，西

接云贵，贯穿广西，东连粤港澳，是我国重要的通

航河流，是两广水路交通运输的大动脉，全长2129

公里，流域面积34．57万平方公里，多年平均年径

流总量为2277亿立方米，其流量之大仅次于长江。

西江流域沿江城市包括南宁、柳州、贵港、梧州、来

宾、百色、崇左等7市，其资源丰富，农业尤其是经

济作物产量较高，矿产资源和水力资源丰富，旅游

资源和劳动力资源充足。

经过近几年的建设，广西综合交通取得了巨

大发展，公路、铁路、水运、民航等多种现代化运输

方式在各自的地域和范围发挥着独特的作用。

2010年铁路运营里程达3360公里以上，路网复线

率和电气化率将得到大幅度提高。

公路建设在通

车里程大幅度增加的同时，技术标准和通行能力

164

不断提高。

到2012年，全区公路总里程达8万公

里，其中高速公路通车里程达3000公里，将新增内

河港口吞吐能力超过7700万吨，总吞吐能力达到

l亿吨以上。

由于西江流域各地区的经济发展不平衡，物

流网络节点的功能分配不尽合理。

多种交通运输

方式之间周转衔接不畅，致使货物在多交通方式

运输中周期较长，不能提供一站式、一条龙服务。

建立高效的多种运输方式联运协调机制对提升多

种交通运输方式的运能，提高物流效率有着重要

的作用。

因此，本文将采用主成分分析法，通过实

际统计数据，分析经济指标间的关系，对西江流域

地区物流网络节点的功能进行等级划分。

（二）指标体系设计

本文针对广西西江流域现状，认为影响区域

物流网络节点城市等级的因素主要有资源因素、

需求因素和环境因素。

资源因素，即经济发展现

状，包括地区生产总值、全社会固定资产投资、规

模以上工业生产总值等；需求因素，即反映物流

需求的因素，包括人口、工业企业的个数、工业增

加值、社会消费品零售总额等；环境因素指影响

物流需求和服务供给的外部基础因素，包括公路

里程、内河通航里程、港口吞吐量铁路运营里

程、铁路货运量等。

环境因素是区域物流发展的

外因，资源因素和需求因素是区域物流发展的内

因。

内因是区域物流发展的基础，外因通过内因

而起作用。

该区域物流相关内因影响因素指标

体系，如图2所示。

（三）数据分析

通过统计年鉴等相关资料进行分离、整理，得

到表1的原始数据。

根据表1数据，利用主成分分析法，运用SPSS

软件先对原始数据进行标准化处理，求协方差矩

阵的特征值，并求出各特征值贡献率及累计供

献率。

由计算结果可知：

前3个主成分的方差之和占

总方差的82．78％，己经基本上保留了原来指标的

信息，所以选前3个主成分进行问题的分析。

理论·方法与案例轴一辐式现代物流网络构建及实证分析

图2指标体系

表l原始数据

地区生全社会固规模以上社会消费内河通港口货铁路运

人口工业企工业增公路里程铁路货运

产总值定资产投工业总产品零售总航里程物吞吐营里程

（万）业个数加值（公里）量（万吨）

（亿元）资（亿元）值（亿元）额（亿元）（公里）量（万吨）（公里）

X1X2X3XdX5X6X，X8X9XloXl1X12

南宁683．511316．21693．44807669．07225．00515．62<#004699'>9956536．3207．7193583．00

柳州362．50755．12430．362O1149．81339．46274．087565785317．23801O97．oo

梧州310．10319．57198．31345269．4892．681l5，6O464218l743．64OO

贵港491．59338．02186．49263l98．7171．22123．8O4567363250787l11．O0

百色385．90350．35325．45187267．85l10．7266．221O45O21317．37279195．00

来宾250．20245．34105．091211972．6364．0845．32269934716922l863．00

崇左236．89231．87128．49145169．7362．6136．7l6195583．567．81830

资料来源：

中国城市统计年鉴（2008）。

表2因子得分系数矩阵

Component

123

X1

．232一．215．012

X2．185一．030．011

X3．178．030一．066

Xd．178．025一．057

X5一．078一．142．5l8

X6

．

063．290一．144

X．197一．065．016

X8．083一．202．419

X9一

．O15．404一．2l2

X1o．085一．235一．022

X11一

．087．395一．069

X12一．027．O66．289

用表中数据除以各主成分相对应的特征值开

平方根便得到两个主成分中每个指标所对应的系

数。

表达式如下所示：

Fl=O．322X1+O．185Xz+0．178x3+0．178x4—

0．078X,+0．o63x,+0．197x7+O．083X8—

0．o15x9+0．085Xlo一0．087X1l一0．027Xl2

（6）

F2=一0．215X1—0．03X2+0．o3恐+O．o5五一

0142X5十0．o29x6—0．o65x7—0．eozx8+

0．4o4x9—0．235X10+0．395XIl+0．066X12

（7）

F3：

0．012X1+0．011-0．066X3-0．o57x,+

0．518x5—0．144x6+0．o16x7+0．419x8—

0．212x9—0．022X1o一0．069Xl1+0．289X12

（8）

然后以每个主成分所对应的特征值占所提取

主成分总的特征值之和的比例作为权重计算主成

分综合模型：

165

中国软科学2010年第8期

表3物流节点得分

南宁柳州梧州贵港百色来宾崇左

第一主成分l304．074726．6032426．3358607．8199388．478546o．5213239．2725

第二主成分一1372．49—6o8．827—499．763—862．667—31O．244—1269．96—43．3927

第三主成分3290．2882523．88671）6．5133681．5649975．4453641．28750k4．349

总得分1O56．196786．4425247．9217240．0588339．3514731．9355225．6851

排名1256437

F：

—_-_^L+_—十

A1+A2+A3A1+A2+A3‘

F3

即：

F=0．510888Fl+0．261509F2+0．227603ff3

（10）

根据第一、二、三主成分模型和，即可计算各

城市的相应分值，并根据综合主成分值对其进行

排序，即可对西江流域各城市的物流节点等级进

行评价。

计算结果如表3。

四、结果讨论与实例网络构建

（一）实证结果讨论

从以上物流节点计算结果，并结合广西地理

区位图，本文对广西西江流域沿江城市进行排序，

结果如下：

排名第一位的是南宁，其综合得分远高于其

他城市，在整个西江流域占据绝对主导地位，这表

明南宁无论从经济社会发展情况，还是从基本交

通运输情况看，都是广西的中心城市。

排名第二位的是柳州，其物流节点等级在

西江“黄金水道”沿江各市排在第二位，一方面

是因为和南宁相距不远，是广西北上连接云贵、

湖南的最近通道，具有很好的区位优势；一方面

柳州本身就是一个重要的铁路枢纽（曾经的柳

州铁路局就座落于此），也是我国西部重要的工

业基地。

排名第三的是来宾。

虽然来宾的经济综合实

力在7个城市当中靠后，但从地理区位上来说，来

宾位于整个广西自治区的中心位置，且与柳州相

距很近，可以说空间上与柳州连成一体，柳州的发

展对其有着较强的辐射作用。

鉴于来宾自身实力

和地理区位，应该成为西江沿江地区的物流集散

中心，并以柳州腹地的区位优势同柳州组成与南

166

宁相呼应的另一个“星座”节点。

排在第四位的是百色，百色虽然经济基层较

薄弱，但从物流节点评分中可以看出，百色发展势

头强劲，并且作为西江流域上的重要港口，百色还

是广西乃至泛珠地区连接云南的重要通道。

百色

将成为西江“黄金水道”沿江各市辐射广西西部、

联系云南的重要节点。

，

排在第五位的是梧州，梧州经济实力在7个城

市当中处于中上位置，之所以得分较低是由于梧

州铁路运输的匮乏。

随着广西铁路规划的不断落

实，梧州将结束没有铁路货运的历史。

并且梧州

靠近珠三角地区，是广西同泛珠地区联系的第一

站。

另外梧州机场的建成，使其兼具了国际、国内

及省内的物流周转及配送功能。

排在第六位的是贵港，突出显示了贵港优良

的区位条件和综合实力。

贵港是全国十大港口之

一

，铁路运输畅通，也是最早探索水铁联运的重要

城市，是继南宁节点和柳州一来宾节点之后，广西

最重要的物流集散中心。

排在第七位的是崇左，这一得分主要来自于

中国与东盟紧密联系的不断加强，崇左将成为西

江“黄金水道”沿江地区乃至全国同东盟联系的陆

路重要通道。

综合来说，数据分析结果体现了西江流域主

要城市的基本的实际情况，反映了城市的经济发

展现状和交通运输情况。

（二）广西西江流域轴辐式物流运输网络构建

分析

根据物流节点的得分以及实际节点的地理区

位、经济发展、物流设