轴辐式与点对点及组合式的快递网络特征分析

倪玲霖

（1.中南大学 交通运输工程学院，长沙 410075；2.浙江财经学院 工商管理学院，杭州 310018）

轴辐式与点对点及组合式的快递网络特征分析

倪玲霖1,2

（1.中南大学 交通运输工程学院，长沙 410075；2.浙江财经学院 工商管理学院，杭州 310018）

快递网络是快递企业生产活动的网络基础，也是快件公司取得竞争优势的关键。轴辐式网络与点对点网络是两种基本网络结构，快递企业网络一般由两种结构根据其各自优势组合而成。文章通过分析快递的基本业务流程，以轴辐式网络与点对点网络的拓扑结构、成本构成、送达时间构成为基础，详细研究了轴辐式网络、点对点网络以及组合网络的拓扑结构与成本及网络耗时特征，为快递网络结构的选择与优化奠定基础。

快递；轴辐网络；点对点网络；轴辐式与点对点组合结构；网络特征

0 引言

快递是指快递企业收取寄件人托运的快件后，按规定时限要求将其运至寄件人指定的地点，递交收件人的过程。快递对象主要是函件或包裹，快递需求具有小批量、方向多和时限性强等特点。快递网络是快递生产活动的网络基础，是决定快递的送达时间和送达成本的关键，合适的快递网络能以较低的成本将快递准时运送至指定地点。

快递网络的研究主要集中城市网点的布局与优化、快递配送系统的优化设计两方面。叶耀华、王律、杨文涛等（2004）对邮政的省际转运网和市内转运网进行优化设计。沈睿（2006）对铁路行包快运的专列和客运普包的服务网络进行设计研究。Hua Yang（2009）应用复杂网络理论对快递网络进行了分析，得出快递网络具有小世界、异配混合行为和富人俱乐部特征，并与航空网络就边缘密度和平均最短路径进行了差异比较。而国外对快递服务网络的研究一方面集中于应用轴辐理论进行快递网络的布局与选址优化，如文献[4～6]，另一方面对快递运送路径、车辆的开行方案以及班次的选择等展开优化，如文献[7～11]。快递网络特征分析是进行网络布局和优化的前提，而目前对快递网络的特征进行分析的文献比较缺乏。快递网络按其特点可分为轴辐式网络 （Hub and Spoke Network）和点对点直达网络（Peer to Peer Network），或者为这两种结构的混合形式。本文拟通过分析快递的基本业务流程，分析轴辐式快递网络、点对点网络以及轴辐式网络与点对点组合网络的拓扑结构、成本构成和快递送达时间构成等方面，分析不同快递网络结构的特征，为快递网络的优化奠定基础。

1 快递作业流程分解

为了更好理解快递网络对成本和时间的影响，简要介绍下快递的基本作业流程，如图1。首先客户发出寄件请求，快件员上门取货，取回网点后统一送至本地的中转场，到达中转场后，按方向进行货物分拣，并在各自位置集结存储，然后安排运输，如不是直达运输，则还需经过枢纽点中转，直至送达至目的中转场，目的中转场按照快件目的地进行分拣至相应网点，最后由派件员送至收件客户手中。其中枢纽中转需要对货物再次分拣、储存，并进行一定的装卸搬运等活动，本文将枢纽中转过程中除分拣、储存活动之外发生的活动称之为中转额外活动，产生的成本为中转额外成本，耗费的时间称为中转额外耗时。

2 快递网络特征分析

下面就分别对轴辐式快递网络、点对点网络以及轴辐式网络与点对点组合网络的拓扑结构、成本构成、送达时间构成进行分析与比较。

2.1 快递网络拓扑特征分析

为分析问题的简便明了，暂都不考虑区域内快递运送。点对点网络（Peer to Peer）是一种完全图式的网络，点对点网络的拓扑结构如图2（a）。轴辐网络根据其轴心数量可分为单轴心网络和多轴心网络，其中后者是物流网络发展主导方向。在多轴线轴辐网络中，如节点只能与指定一个轴心相连接，轴心间完全互连，则该轴辐式网络称为纯轴辐式网络，如图2（b），若节点不但与指定轴心相连，且允许与其他轴心及不同属一个轴心区的节点相连的网络，则称该轴辐网络为轴辐式与点对点组合网络，如图2（c）。

反映拓扑特征的指标主要有γ指数、网络效率和网络结构可靠性。下面就从这几个指标分析轴辐式与点对点组合网络的拓扑特征。

①γ指数。γ指数主要分析不同网络结构下的网络的实际连接数与可能连接数之间的关系。设有目的地节点数n、节点间的实际连接数k，则γ(n,k)=2k/n(n-1)。

点对点网络的γ指数为γp-p=1；轴辐式网络的γ指数为γh-s=2/n；而轴辐式与点对点组合网络的 γh-p指数有 γh-s＜γh-p＜γp-p，其中γh-p越小，则说明该组合网络更趋近于轴辐式网络，反之，越大就越趋近于点对点网络。

则根据图2得：

从网路效率指标可以看出，如果有足够的运量支撑，则点对点的网络效率最高，其次为轴辐式与点对点组合网络，最后是轴辐式网络。

③网络结构可靠性。网络结构可靠性指某个节点破坏或从网络中删除后，对网络连通性的影响。根据图2可知，点对点网络的可靠性最高，任何一个节点被破坏或从网络中删除，对网络的连通性都不造成任何影响。而轴辐式网络，其枢纽节点的可靠性很差，一旦枢纽节点找到破坏或从网络中删除，则整个网络都不能连通。轴辐式与点对点组合的网络结构由于某些点之间可以不通过枢纽点而直接运输，对枢纽节点的依赖程度相对较低，所以其网络的可靠性要高于轴辐式网络，但低于点对点网络。

所以，快递网络的网络效率与网络结构的可靠性从高到底依次为，点对点网络、轴辐式与点对点组合网络和轴辐式网络。

2.2 快递网络成本特征分析

依快递基本作业流程，快递成本主要由取送货成本Cd、存储成本Cw、分拣成本Cs、包装成本Cp、运输成本Ct以及中转额外成本Ce构成。其中，取送货成本Cd指从寄件人处取货至当地营业点，以及从目的地所在地营业点将快件送至收货人所产生的费用。包装成本Cp指快件取回后，将根据其性质进行包装以便运输，由于取送货成本Cd与包装成本Cp不受其网络结构的影响，所以，为分析问题的简便，在计算总成本时，不加入该部分，下面着重对存储成本、分拣成本、运输成本以及中转成本进行分析。

存储成本Cw：将快件从寄件人处取回后，将快件暂时存放于营业点仓库以便安排运输所产生的费用，主要与仓储量Qw、仓储的现代化水平Ew以及仓管人员素质Mw有关。分拣成本Cs：快件在运输前，需按照目的地进行分拣作业。分拣成本主要与分拣量Qs、分拣效率有关，其中分拣效率受到分拣方向的多少、分拣的现代化水平Es以及人员素质的Ms影响。一般来说分拣成本与分拣量成正比，与分拣方向成反比，分拣的现代化水平越高，其分拣效率越高，成本越低。一般来说枢纽地区投入现代化的分拣设备，其分拣效率较高。运输成本Ct：主要与运输量Qt、运输里程D、选用的运输工具以及满载率有关。一般来说运输工具核定载重量越大，在满载的情况下，单位运输成本越低。中转额外成本：枢纽中转过程中除分拣、储存活动之外产生的一定的装卸搬运等活动的成本，这主要与中转量Qe、中转点的现代化水平Ee以及组织水平Oe有关。

点对点网络结构中，快件经过起点中转场的一次分拣、存储后，再经过一次运输即到达目的中转场。点对点网络与轴辐式网络的的快递成本可分别表示如下：

轴辐式网络中，快件经过起点中转场的一次分拣、存储后运输至枢纽，在枢纽点再次进行分拣、存储，然后再次进行运输。

因此，轴辐式网络的成本优势主要来自运输车辆的规模经济性及快递货物集结分拣的快速经济性。而点对点网络的成本优势则主要来自距离的经济性以及中转额外、分拣等环节的相应减少。

2.3 快递网络的快递运送耗费时间分析

快递运送的总时间包括快递的取送货时间、分拣时间、储存时间、包装时间、中转额外时间和运输时间。其中，取送货时间Td包括取货时间和送货时间，与网络组织结构无关；分拣时间Ts主要指对货物进行按方向进行分拣所花费的时间，与分拣量Qs、分拣方向数n成正比，并受分拣设备的现代化程度Es及分拣人员素质Ms影响；仓储时间Tw主要是指货物送至当地集散中心后，到装车时止的时间段，再减去分拣时间；包装时间Tp指对货物进行包装以便于运输所花费的时间；中转额外时间Te指货物在中转点除分拣、储存等活动外产生其他活动所耗费的时间，这与中转量Qe、中转点的现代化水平Ee和组织水平Oe有关；运输时间Tt与运输里程D，运输速度V成正比，Tt=D/V。

由于取送货时间Td与包装时间Tp与网络结构无关，暂不考虑。所以，点对点网络快递运送耗费总时间主要是在起点分拣、储存的时间再加上起点与目的点间的运输时间，可表示为：

轴辐式网络中，快递运送的时间构成包括起点的分拣时间、储存时间、中转点中转时间和各段运输时间。

其中，中转时间Teh-s包括在中转点的分拣时间、储存时间以及其他活动耗费的中转额外时间。分拣时间，虽然增加了分拣次数，但每次分拣复杂度降低，且在枢纽点可通过现代化分拣设备提高分拣效率，降低分拣时间。存储时间Twh-s，假设车辆是在货物集满后马上发车，从起点i至j货物到达速度为aij，采用核定载重为G的车辆进行运输，则采用轴辐式网络的起点存储时间明显少于点对点网络的存储时间，枢纽中转时的存储时间可通过有效班次衔接消除。运输时间Tth-s方面，轴辐式网络使快件的行驶距离较点对点网络更长，导致运输时间增加。但由于轴辐式网络中快件在枢纽集结后，枢纽间可采用运行速度更高的运输工具，降低运输时间。

以上分析可得，轴辐式网络的时间优势主要来自：①运行速度高的运输工具；②货物集结时间的降低。而点对点网络的时间优势主要来自：①运输距离的减少；②中转环节的避免。

3 结论

根据以上分析：①轴辐式与点对点组合的快递网络的网络效率与网络结构可靠性高于轴辐式网络，低于点对点网络。②快递量是决定网络结构选择的关键因素。点对点网络是一种完全图式的网络，组织需要不仅大量的人力等资源才能确保完成其服务，而且也为企业的经营管理带来诸多不便。此外，点对点式的组织模式在应对分散、需求不稳定的快递服务上，无法合理利用企业资源，加之交易数量的繁杂，本质上无法为企业提供规模报酬递增，从而不能有效保障企业发展的竞争优势。轴辐式网络能充分发挥枢纽间运输的规模经济性，并提高网络的服务密度，但轴辐式网络同时因为增加了快件的中转而增加了成本与时间。轴辐式与点对点组合结构的快递网络结构是综合利用轴辐式网络和点对点网络结构优势的一种混合轴辐式网络结构，其目的是充分发挥轴辐式网络优势的基础上，与点对点模式实现最佳匹配，使快件能在一定的时间内以最低的成本从收件人送达至寄件人手中。在经济发展的双核结构的情况下，各地经济发展不平衡，地区间的快递量呈现不均衡现象，部分地区间的信息交流非常频繁，快递量非常大，而大部分地区则较小，采用轴辐式与点对点组合结构的快递网络，能充分发挥轴辐式网络的规模经济和密度经济性，并通过与点对点网络结构结合，减少轴辐式网络连接的距离不经济以及中转额外环节、分拣环节增加带来的成本增加。快递企业的低成本和快递送达的需求，决定了在社会经济发展的双核结构下，轴辐式与点对点组合的网络结构是具有低成本和准时效的一种较适合的快递网络组织结构。

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（责任编辑/易永生）

C94

A

1002－6487（2010）20－0059-03

教育部博士点基金项目（20060533036）；浙江省教育厅科研项目（Y200803149）

倪玲霖(1980-)，女，浙江永康人，博士研究生，讲师，研究方向：物流工程。