成品油物流体系优化的系统动力学思考

刘琼 杨建华

[摘 要] 成品油物流系统的优化不仅关系到成品油的及时有效供应，保障居民生产生活的顺利开展，而且关系到石油企业物流成本的大小、油库及加油站的合理使用以及整个物流系统的运行效率。基于目前我国成品油物流体系存在的现实问题，站在系统的角度思考了成品油物流布局及其优化调整思路，重点预测分析了我国某地区成品油物流需求量，并以此指导物流业的规划及相关投资，可以有效提升整个物流配送的有效性、合理利用资源，为成品油物流体系的构建提供思路。

[关键词] 统思考；成品油；物流需求；路径优化

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2016. 07. 078

[中图分类号] F252 [文献标识码] A [文章编号] 1673 - 0194（2016）07- 0167- 05

1 引 言

成品油物流作为石油系统利润实现的关键环节，对其进行合理的规划不仅关系到成品油的及时、合理供应，而且可以降低物流成本，减少中间环节，实现现有油库、加油站及运力的有效配置利用，从而降低企业的成本进而提升企业利润。

系统动力学以系统论、控制论、信息论等原理为基础，并以数学计算仿真为手段，研究复杂的社会、经济问题。系统动力学强调动态性、因素间的因果关系及反馈关系。现代物流系统是由多个动态的、复杂的社会系统构建而成的，系统中包含诸多因素，因素间存在复杂的关系，这些复杂的关系有些可以通过历史数据进行量化处理，而有些因为数据缺乏或获取不到而无法量化，应用系统动力学解决物流问题，可以发挥其优势，目前在国内外已经得到广泛的应用和推广。

2 成品油物流体系现状及存在的问题

与国外相比，我国成品油物流体系及配套设施的建设比较晚，尤其是在中西部地区，受运输基础设施落后、信息化普及范围小等的影响，成品油物流体系仍存在很多问题，配送体系的完善、路径的优化仍待进一步发展。成品油物流配送需要成熟的物流网络作为基础，并在物流络中对物流路径进行优化，我国成品油配送大都涵盖一次配送和二次配送两个过程。原油经过炼厂加工后，大规模运输到油库进行储存，此过程为一次配送，从大油库分拨到小型油库或直接运往加油站进行销售，此过程为二次配送，可以说，成品油物流是连接炼厂、油库、加油站及下游用户的一个复杂的网络，如图1所示。成品油物流配送的优化，需要综合考虑炼厂、油库的规模及地址布置，结合现有运力进行物流网络构建，继而进行优化配比，优化后的物流网络不仅可以满足各区域成品油需求，实现资源的合理配置，而且可以实现整个物流成本的节约，并给予下游用户采购和使用上的便捷。

图1显示了我国较为常见的一种成品油物流配送路径，成品油从炼厂出来后，会运往各大油库，此过程需要考虑炼油厂及油库的布局、各油库的库容水平等问题。大型油库再根据各区域需求情况进行二次配送，此过程需要考虑各区域成品油未来需求量、加油站的布局、油库与加油站的距离等问题。

受多方面的因素限制，目前，我国成品油物流仍存在很多问题，制约着成品油的合理配送，结合国内主要石油公司在成品油物流配送现状、油库布局、运输特点及销售网点布局等的实际情况，可以总结出我国成品油物流体系存在的问题，主要有：

（1）受区域行政影响，无法进行成品油优化调配。目前，受石油公司组织管理结构的影响，各大石油公司在地方上的分公司或部门隶属于集团公司，而并不直属当地政府行政管理，因此，在配送计划的制定和实际实施过程中就会出现一些协调上的弊端，在日常的配送计划上往往出现按区域配送及按公司配送的矛盾，从而出现某些地区加油站过于集中、而其他地区加油站过少，某些地方成品油配送过多、其他地方的现象[1]。在成品油二次配送过程中，往往受区域行政影响，导致配送达不到最优化，甚至出现“长鞭效应”。

（2）运力的分配及其有效利用率不足。目前，随着我国成品油物流的不断发展，已经形成了较强的运力，涵盖铁路运输，车运及船舶运输等，物流网络建设不断完善。由于计划执行的偏差、实际配送的不准确、商业利润的驱使等因素的存在，仍存在运力的迂回和反复，空车、空船，铁路-公路、船运-公路衔接不当等现象，造成运力的浪费。

此外，我国的炼厂大都集中在西北、东北地区，而市场却往往集中于经济发展水平较高的华东、华南、东南沿海地区，导致需求和供给的不合理，华南地区的成品油需求往往需要从偏远的西北地区用铁路卧罐进行运输，成品油运输距离过长，大大的增加了物流中间环节能源的浪费和成本，数据显示，在我国的成品油物流成本中成品油运输成本占了相当大的比重。

（3） 油库、加油站布局不合理，利用率低下。成品油的油库及加油站的布局需要考虑很多因素，如战略因素、需求因素、运输因素等。战略因素，即战略石油储备基地的选取及量的确定；需求因素，需要根据各地方的经济发展状况、需求群体大小等确定；运输因素是指油库的布局还需要考虑运输的便捷性。然而，在实际油库布局中，存在着很多的不合理，首先有历史因素，油库布局按照当时的需要进行设计的，但随着经济发展，现有的油库要么库容过小，要么利用率不足；其次，规划不合理，对未来需求的预测不准确，现有加油站由于需求量的减少而荒废，加油站使用年限减少，导致投资回收率低下，在我国很多地区，布局地点与加油站的衔接不当都是普遍存在的。

此外，利用效率低下也是目前成品油物流系统存在的关键问题，油库建设并投入使用后，对其进行合理有效的利用方能显示其价值，但是受管理水平、技术水平及信息系统的限制，我国大部分油库的运行效率远低于国外，我国加油站密度远高于国外发达国家，但单个加油站利用率低下，并且加油站的分布存在很多问题，这些都制约着成品油物流业的发展。综合而言，在选址、规划及投资前，需要对该区域成品油的物流需求规模进行预测，如此才能更加具体的进行规划投资。

3 基于系统动力学的成品油物流需求预测

运用系统论思想去思考成品油物流体系的构建，可以从定性和定量的角度进行动态分析，挖掘因素间的因果关系，进行动态、反馈关系研究，基于我国成品油物流物流的现状及存在的问题发现，对区域成品油物流量的预测至关重要。对区域成品油物流量进行合理的预测，可以为油库、加油站的布局和规模的确认提供依据，可以充分的利用资源，创造价值。

物流业与各产业的发展息息相关，物流链往往和产业链相互渗透，相互辅助。成品油作为国民经济发展的重要物资，为第一、二、三产业发展提供源源不断的动力，因此，对成品油物流需求进行预测，首先需要明确各产业发展与成品油需求量之间的关系，然后结合三产业的发展趋势对某国或某区域做一动态预测[2]。

研究表明，产业的发展（产业GDP）与石油（成品油）的需求量之间存在很强的相关性。对某区域成品油的需求进行预测，需要结合整个经济发展形势，挖掘该区域产业发展情况（或投资情况），国民经济的发展与对三产业的投资存在密切的关系，而对产业的投资又会反过来带动各产业产值的增加，因此会加大对成品油的需求，成品油需求的增加既创造了产业增加值，同时也将拉动成品油物流业甚至整个物流业的发展，提升物流业产业的增加值，整个过程形成一条正反馈链[3]，如图2所示。

上述成品油物流需求模型包含18个参数，各参数间的关系式可罗列如下：

（1）区域内第一产业增长量=区域内GDP×区域第一产业投资率；

（2）区域内第二产业增长量=区域内GDP×区域第二产业投资率；

（3）区域内第二产业增长量=区域内GDP×区域第二产业投资率；

（4）成品油需求增加量=GDP增加值×单位GDP对成品油的消耗系数；

由于GDP的增长与成品油的消耗存在相关性，可以根据区域内的历史GDP及成品油需求量数据，拟合二者的函数关系，得到相应的消耗系数；

（5）区域GDP=INTEG（GDP增长量，a），其中a为该区域目前GDP水平。

（6）第一产业产值=INTEG（第一产业增长量，b），其中b为该区域目前第一产业产值；

（7）第二产业产值=INTEG（第二产业增长量，c），其中c为该区域目前第二产业产值；

（8）第三产业产值=INTEG（第三产业增长量，d），其中d为该区域目前第三产业产值；

（9）成品油物流需求增长量=f（成品油需求增加值，第一产业增加值，第二产业增加值，第三产业增加值，e）；其中e为该区域目前成品油物流需求量。成品油物流需求（可以以物流量的规模表示）与三产业的发展息息相关，在为三产业提供源源不断的成品油的过程中产生了成品油的物流，故可根据历史数据进行因素间的回归分析，找出成品油物流需求与成品油需求量、三产业的关系。

以我国西部地区某三线城市实际数据为例进行分析，首先通过多元线性回归，结合成品油物流需求（物流规模量）得出成品油物流需求和三大产业产值（分别用x1、x2、x3表示）的关系为：

Lny=2.1+0.49lnx1+0.71lnx2+0.11lnx3 R2=0.989

根据历史GDP数据与成品油消耗数据计算出该地区单位GDP的成品油消耗系数为0.078吨/万元，根据该地区政府对于单位GDP能耗的计划，该地区计划逐年降低单位GDP能耗，2020年前，单位GDP能耗以每年1%的速度下降，2020年后，由于下降空间的减少，每年下降速度为0.8%，至2025年结束，以此数据位基础，对成品油消耗系数进行界定。同时，结合该地区未来三产业发展侧重点及相关的投资结构数据，对该地区对三产业的投资规模比例趋势进行界定，建立该地区成品油需求量及成品油物流规模的系统动力学模型。

3.1 成品油需求量预测

由计算结果得成品油预测曲线如图4所示。

计算结果显示，该地区未来成品油需求有较大增长空间，至2029年达到最大值，此时成品油需求量较2014年增长近一倍，主要原因是该地区目前发展相对落后，工业化正在逐渐发展，故而对成品油需求量增长幅度较大，随着发展的逐渐推进及能源利用效率的增加，2029年后，该地区对成品油的需求逐年下降。具体预测数据如表1所示。

图5显示，该地区未来成品油物流需求的增长量经历三个发展阶段，2014-2020年为快速发展期，成品油物流需求稳步增长，相关的配套设施和投资逐渐增加，物流规模逐年加大，2020年后，随着基础设施建设的逐渐完成，对成品油物流需求的增长量逐年放缓，至2030年，需求增长量开始下降，如表2所示。

基于以上结果可以看出，在对该地区进行成品油物流体系设计和投资时，需要结合该地区成品油需求量的未来趋势、单位GDP的成品油消耗系数情况、三产业投资变化趋势等进行综合分析，如此可以得到动态的，更加准确的成品油物流需求量趋势，以此指导成品油物流相关投资和配套设施的，可以为加油站数量的确定、油库规模的选择等提供参考，既可以减少资金、人力、物力的过多浪费，同时可以充分利用油库、加油站资源，提高资源利用效率。

4 小 结

本文站在系统的角度，结合我国目前成品油配送存在的现实问题，对物流体系的优化进行系统分析，重点对区域成品物流需求量进行了预测分析，可以得出：

（1）在对区域进行物流体系配套设施建设、投资规划前，需要对区域成品油需求量、成品油物流需求量进行动态预测，对需求量的预测需要结合区域产业发展趋势，同时需要考虑成品油物流过程对国民经济发展的影响，是一个动态反馈的过程，与传统的静态分析相比，更具有实际指导意义。

（2）建设新油库及加油站时，对选址所在区域的未来成品油需求量及物流需求量进行合理的预测，根据区域内成品油未来需求情况，选取合适的点进行油库、加油布局，综合考虑油库与资源地，油库到加油站的距离和运费、油库的经营成本、油库、加油站的使用率等影响因素，建立成本目标函数，可以实现成品油物流投资、油库、加油站规模、运输路径的优化。

（3）在对成品油未来物流需求进行预测，指导成品油物流投资及成品油油库、加油站选址问题上，一个重要的前提是需要跳开行政划分的局限，以更广阔区域为系统进行整体思考，如此可减少油库、加油站闲置，周转率低下，储存时间过长等问题。

主要参考文献

[1]徐梅，陈顺.我国成品油物流系统的发展探讨[J].物流技术，2005（10）：81-83.

[2]王亮.成品油物流系统的构建与优化[D].武汉：武汉理工大学，2010.

[3]张峰.成品油物流配送运输优化分配问题研究[J].物流工程与管理，2011（9）：71-72.