基于轴辐理论的福建省冷链物流结点选择研究

刘守臣

(福建商学院 营销物流系，福建 福州 350016)

0 引言

中国制造2025战略的提出，坚持“创新驱动、质量为先、绿色发展、结构优化、人才为本”的基本方针，物联网、移动互联网、云计算、大数据和人工智能等技术在物流领域的应用和发展，促使物流发展朝着新的时代迈进.伴随着人民生活不断改善，居民可支配收入飞速增长和居民生活质量同比提高，带动着居民消费意识的变化；消费者对冷链食品的需求越来越多，而且对冷链类食品的质量也越来越高.在全球经济飞速发展和全球经济一体化背景下，国际冷链物流技术飞速发展，冷链类食品运输异常活跃.福建自由贸易试验区挂牌营业和福州新区的建设，闽台经贸合作发展迅速，自由贸易试验区的贸易政策和金融政策更加开放，对冷链物流的要求也越来越高，传统的冷链物流存在的问题主要体现在配送结点的布局上，配送结点的布局对冷链物流运输的速度和冷链产品品质有很大的影响.在冷链物流中冷链物流配送中心发挥着承上启下的作用，能让冷链物流系统可以有效地运作.因此，如何合理应对冷链物流配送结点上存在的问题，以提高消费者满意度的同时降低冷链物流配送成本，对已有的福建冷链物流配送网络进行优化有重要的作用.

国内学者关于轴辐理论及冷链物流的研究主要有：海峰等在《基于轴辐理论的现代区域物流网络结点选择》一文中，采用轴辐式理论模型对湖北省区域物流网络进行构建，使用主成分分析法对模型进行求解，构建了湖北省区域物流的以武汉为轴心城市向周边辐射[1].刘荷等在《基于轴辐理论的区域物流网络构建及实证研究》一文中，以海西经济圈为研究对象，采用轴辐理论对海西经济圈的物流网络进行构建，求解过程采用主成分分析，通过计算求得轴心城市和辐射城市，最后构建了以福州和厦门为核心节点城市的轴辐式物流网络[2].金凤君等在《轴辐侍服理念下的中国航空网络模式构筑》一文中，综合分析了航空客运客流网络的特点，选取我国35个主要的机场作为样本数据，分层次的对机场数据进行甄选，在此基础上构建航空运输的轴辐网络[3]；鲁易庚在《基于批发市场的水产品冷链物流关键结点的规划及设计的研究》一文中，采用灰色关联度分析理论和多级模糊综合评判方法，对水产品冷链物流中心规划和设计[4].杨晓芳等在《基于新鲜度的冷链物流配送多目标优化模型》一文中，综合考虑了物流配送中心选址的特点，目标函数为物流运输成本建立数学模型，使用神经网络与遗传算法对选址模型进行求解，最后求得物流配送中心选址的合理结果，证明了模型的可行性[5].丁伟、张亮和李健在《轴辐式现代物流网络构建及实证分析》一文中，对广西西江流域的主要城市为研究对象进行实例分析，确立西江经济区物流网络构建的评价指标体系，最后确定主要城市在西江经济区的轴辐物流网络结点等级[6].汪传旭在《基于轴-辐运输系统的区域港口群二级物流运输网络优化》一文中，作者根据港口物流的特点以及港口对基础设施的依赖，基于轴辐理论对港口物流运输网络进行规划，验证了轴辐理论在港口物流运输网络优化中的可行性[7]；刘沛等《基于遗传算法的轴-辐式物流网络设计研究》一文中，采用遗传算法设计轴-辐式货物运输网络结构，采用计算机仿真程序对模型求解，证明了轴辐式网络降低物流运行运营成本的可行性[8].国外学者对轴-辐式物流网络的研究，主要集中在物流中心选址和物流运输线路的优化问题上，在“轴辐”领域研究最有影响力的人物是O’KELLY，首先提出P-HMP，此模型的设计是采用轴辐式网络枢纽设施选址模型，所有非轴物流节点上的交通运输流量都要通过轴节点才能够到达另一个非轴物流结点，求轴的位置和辐的分派[9]；Nicole Adler详细分析研究有关多重分派物流枢纽选址的问题，轴辐理论研究中的最活跃的领域之一就是多重分派枢纽选址问题[10].Reynaldo Cruz-rivera为墨西哥的构建了废弃汽车逆向物流网络，此逆向物流网络是采用非生产型设施选址模型构建了逆向物流网络，解决了墨西哥废弃汽车的逆向物流发展问题[11]；Mir Saman Pishvaee等构建了整合正向和逆向物流的双目标物流网络系统，采用遗传算法对选址问题进行求解，突破了前人对逆向物流网络整合的研究的局限[12].

综上所述，国内外学者在不同的角度对轴辐式物流网络的构建、优化和设计进行研究，但是冷链物流作为当今物流新的物流业态，冷链物流配送的相关问题也引起了国内外学者的广泛关注.本论文的研究内容在回顾国内外文献的基础上，结合福建自由贸易试验区的建设和福建冷链物流的发展现状，提出了一种构建福建冷链物流网络的思路以及福建冷链物流网络结点的选择方法，对福建省冷链物流结点选择决策具有一定的借鉴意义.

1 福建省冷链物流发展概况

随着福建自由贸易试验区的挂牌营业、福州国家新区的建设以及一带一路战略的实施，推动了福建省冷链物流产业的飞速发展，也促进了福建省各区市冷链物流设施和设备的投资.据统计，福建省规模冷链物流企业近500家，截至2016年，福建省冷库总容量达到283(万吨)，其中-2℃以上的高温库42(万吨)，-18℃以下的低温冷库达到241(万吨)；福建省各类冷链物流企业拥有冷藏车、保温车和冷藏集装箱车分别是1 356辆、237辆和495辆.福建省拥有5千吨以上冷库容量的的冷链企业数量达到146家.福建省第三方物流冷链仓储企业仓储总容积达到68万吨，拥有物流冷链运输企业总计37家，冷藏车632辆，第三方冷链物流仓储企业拥有的车辆占全省冷藏运输车辆的47%.福建省冷链物流产业发展的主要特点：

(1) 冷链流通率不高.目福建省冷链流通率大约是25%，与国内经济比较发达的省份有差距，与欧美发达国家相比差距更大，据不完全统计欧美发达国家冷链食品的流通率接近100%，生鲜食品、冷链加工食品的冷链流通率为95%.

(2) 冷链物流网络不健全.福建省冷链物流网络发展现状如下：冷链仓库数目将减少，库存集中化.在冷链电子商务中，冷链物流管理以时间为基础，冷链商品流转更快，时效性更强，冷链物流中心己成为城市功能的有机组成部分.城市冷链物流配送中心将冷链产品预冷、冷链产品分拣、冷链搬运、冷链物流配送、冷链包装、冷链仓储和冷链信息处理等集约到一起，这样将大大减少冷链物流运输成本，提高冷链物流的效率，保障冷链产品的质量，实现区域内各主要节点城市综合冷链物流中心之间的直达货物列车运行顺畅化；可以在公路运输冷链货运站利用公路运输实行货物的集散、完成“二次运输”；还可以实现配送中心的公用化、社会化，并使库存集中化.目前福建省各区域冷链物流发展水平不平衡，导致福建省冷链物流发展的网络化水平差.

(3) 断链环节多.福建省冷链设施设备发展非常迅速，但是冷链运输网络环节发展相对比较薄弱.冷链产品在产地严重缺乏预冷，导致冷链产品腐败率比较高；再加上冷链运输能力薄弱，在冷链运输和配送过程中对冷链产品的温控手段简单粗放，运输过程缺乏有效的监控，所以整个冷链过程中大部分处于断链状态；质量溯源系统、全程温控系统等新兴的冷链技术还没有得到广泛应用.

2 轴辐式冷链物流网络及其构建

2.1 “轴-辐”射网络

图1 “轴-辐”系统结构原理图

按照冷链物流流通的程度也就是冷链商品的相对位移来观察冷链物流过程，冷链物流的主要两部分组成，第一部分是冷链商品的运动过程，第二部分是冷链商品的相对停顿过程.组成冷链物流网络基本元素包括两部分分别是物流线路和冷链物流结点，物流线路和冷链物流结点相互连结就组成了冷链物流网络.形似自行车轮子的空间组织形态就是轴-福网络，是物流结点和物流路径组成的物流网络，见图1.以核心物流结点为轴，其他物流结点为辐的空间物流网络就是轴-辐式物流网络.将轴-辐式物流网络运用到冷链物流领域，冷链商品从不同或者相同的出发地到达不同或者相同的目的地，在轴-辐冷链物流网络中都必须先到达一个中间地点(hub)，这个中间的地点就是轴-辐冷链物流网络中的冷链物流结点，这个冷链物流结点承担着冷链商品的集散功能，通过集散可以降低冷链物流成本，提高冷链物流运输的效率和服务水平，实现冷链物流运输的规模经济效益.

轴-福射冷链物流网络的主要研究对象是区域冷链物流服务市场，区域冷链物流的组成要素包括轴心、腹地、连接运输线路和次级结点，通过冷链物流运输网络、冷链物流信息和冷链物流基础设施三部分组成的冷链物流网络体系.轴—福射物流网络能够大幅提高物流关键结点之间的服务频率，为客户提供高效、低廉的物流中转服务.

2.2 轴辐射物流网络的分类

轴—福射物流网络模型的配置枢纽主要有两种，第一为单一配置枢纽模型，见图2，单一配置枢纽模型的每一个次级结点只和唯一的枢纽结点进行连接，对结点上的物流要素流不需要筛选；第二为多重配置枢纽模型，见图3，每一个次级结点可以和多个或者一个的枢纽结点进行连接.因为次级结点连接超过一个以上的枢纽结点，所以需要对结点上的物流要素流筛选.

图2 单一配置枢纽的轴辐式物流网络模型

“轴-福”式物流网络中的出发地(spoke) S={s1,s2,s3}和目的地(Spoke) S ={s4,s5,s6}称为福集合；枢纽地(Hub)H={H1,H2,H3}称为轴集合，物品流动分为三种情况:

图3 多重配置枢纽的轴辐式物流网络模型

(1) 物品由同一出发地运抵不同的目的地，如{s1}→{s4,s5,s6}；

(2) 物品由不同的出发地运抵同一目的地，如{s1,s2,s3}→{s4}；

(3) 物品由不同的出发地运抵不同的目的地，如s1→{s4,s5}∪{s2}→{s4,s6}∪{s3}→{s5,s6}.

根据物品在不同结点间流动形成，形成链路又可以分成支柱链路和分支链路两种：支柱链路是指枢纽地{H1,H2,H3}之间的链路，包括构成支柱网络；

分支链路是指其他从辐到枢纽地的链路S1→H1∪S2→H3∪S3→H3和从枢纽地(轴)到辐的链路H2→S4∪H2→S5∪H3→S6，构成分支M络.

3 福建省冷链轴辐式物流网络的构建

3.1 实例背景介绍

福建省地处我国东南沿海，和我国台湾省隔海相望，福建是一带一路建设国际合作框架内海上丝绸之路的起点，是我国大陆东南部的重要出海口，也是中国与世界经济交流的基地和重要窗口.冷链物流需求潜力大，发展迅速，由于福建省内各市的经济发展不平衡以及冷链物流网络结点布局的不合理，导致各冷链物流网络结点之间衔接不畅，冷链货物在多交通方式运输中运输周期较长，不能建立高效的多式联运机制，阻碍了冷链物流效率的提高，造成了资源的浪费.因此本文以福建省冷链物流为研究对象，采用主成分分析法对福建省冷链物流数据的分析，将福建省冷链物流网络结点进行等级划分.

3.2 指标体系设计

根据前文梳理的福建省冷链物流发展和福建省经济发展基本现状，福建省冷链物流网络结点城市等级的主要影响因素有两个：第一个是需求因素，主要包括GDP、人口总量、进出口总额、社会消费品零售总额、冷链货运量、冷链流通率和损腐率等；第二个是设施因素，主要包括公路里程、冷藏运输装备、冷库容量等.根据收集的数据准确性以及主要影响因素的针对性，本论文以 GDP作为反映了一个地区经济总量水平主要指标，进出口总额则反映了经济发展的活力(由于福建自由贸易试验区的建设，对台贸易发展迅速，尤其是闽台水果、生鲜等冷链物流发展迅速).社会消费品零售总额作为消费者对社会商品购买力和零售市场的规模状况的指标.冷链物流货运量和冷链损腐率表明区域冷链物流的发展水平.境内公路网通车里程、冷藏运输装备、冷库容量和冷储容量大于5 000 t的企业数量则反映了一个地区冷链物流业发展的基础设施条件.综上所述，本文提出的影响城市冷链物流能力的变量如下：X1各市GDP(亿元)、X2进出口总额(亿元)、X3社会消费品零售总额(亿元)、X4居民人均可支配收入、X5冷藏运输装备(冷藏车)、X6冷库容量(万t)、X7冷储容量≥5 000 t的企业数、X8公路网通车总里程(三级及以上)(km)、X9冷链流通率(%)、X10损腐率(%)(果蔬、肉类和水产品)和X11常住人口2016年(万人).影响福建省冷链物流发展的经济指标数据如表1所示.

3.3 数据分析

通过对福建省各市统计年鉴等相关资料中冷链物流及相关数据的整理，得到影响福建省冷链物流发展的经济指标的原始数据.运用SPSS19.0软件对原始数据进行主成分分析，得到的主成分列表如表2所示.

通过计算，在特征值大于1和累计贡献率超过85%的原则下，前三个主成分的累计贡献率已经达到了 89.372%，因此这里选择第一，第二和第三个作为主成分进行分析.

表3为因子载荷矩阵，可以看出的解释力度较大，的解释力度较大，的解释力度较大.

表1 影响福建省冷链物流发展的经济指标数据

表3为因子载荷矩阵

元件123GDP0．8400．3100．411进出口总额0．2600．457-0．337社会消费品零售总额0．7580．3900．488居民人均可支配收入0．3350．583-0．260冷藏运输装备0．446-0．7800．006冷库容量0．823-0．4920．159冷储容量大于5000吨的企业数0．167-0．4990．372公路网通车总里程-0．7570．1940．524冷链流通率0．830-0．062-0．392损腐率0．830-0．062-0．392常住人口数量0．8380．1160．482

表4 为因子得分矩阵

表4为因子得分矩阵， 具体表达式为

P1=0.132X1+0.104X2+0.119X3+0.115X4+0.070X5+0.129X6+0.120X7-0.119X8

+0.130X9+0.130X10+0.131X11,

(1)

P2=0.159X1+0.234X2+0.200X3+0.298X4-0.399X5-0.252X6-0.255X7+0.099X8

-0.032X9-0.032X10+0.060X11,

(2)

P3=0.274X1-0.224X2+0.325X3-0.173X4+0.004X5+0.106X6+0.181X7+0.349X8

-0.261X9-0.261X10+0.321X11,

(3)

其中式(1)、(2)和式(3)中的X为标准化后的数据.

最后，计算每个城市结点的综合得分C，权重为每一个主成分的特征值占三个主成分的特征值之和的比例，计算公式如

式中λ为主成分的特征值.根据上文中计算所得到的特征值，可以得到公式

C=0.648P1+0.199P2+0.153P3.

(4)

通过式(4)计算，得到各城市的综合得分及排名(如表5).

表5 各城市综合得分排名

3.4 实证结果分析

从分析结果可以看出：福州作为福建省省会，得分高于其他市，排名第一.无论从经济发展现状还是区域地理位置来说，福州都是福建省的中心城市.泉州和厦门分别排名第二和第三，虽然得分和福州相比还有差距，但是要比其他市的得分高出很多.漳州渔业和农业等非常发达，处于闽粤交界，地理位置优越，交通便利；莆田地处海西经济带，鞋服产业发展迅速，地理位置突出，交通便利；漳州和莆田这两个城市都处在省域的交通枢纽位置，对周边的市县具有较强的辐射能力，这些优势都为发展冷链物流业提供了良好的条件.其余市得分与前面几个城市的差距较大，主要与其经济发展状况、冷链物流基础设施、地理位置和交通条件有关.整体来说，对于原始数据的分析结果基本能够体现福建省八市的冷链物流发展的实际情况，能够反映出各市的经济发展状况和发展冷链物流的基础条件.

4 福建省轴辐式冷链物流网络的构建

根据福建省各市冷链物流能力的综合得分，同时综合考虑各市所处的地理位置、交通基础设施、冷链物流需求和冷链物流发展潜力等，本文初步构建了福建省轴辐式区域冷链物流网络，如图4所示.

图4 福建省轴辐式区域冷链物流网络

福建省冷链物流结点城市的分类为：福州和厦门为一级节点；泉州和漳州为二级节点； 其余市为三级节点.一级节点城市福州和厦门，福州是省会城市，海峡西岸经济区的主要城市和中心城市，福州的经济实力雄厚、地理位置优越以及交通基础设施完善，可以带动整个闽东冷链物流业的发展；厦门副省级市，国务院批复的中国经济特区，东南沿海重要的中心城市、厦门以其区位优势及经济基础可以带动闽南地区冷链物流业的发展；二级节点泉州和漳州，泉州和漳州作为福建省冷链物流的二级节点城市，泉州是福建省确定做大做强的三大中心城市之一，泉州作为海上丝绸之路起点城市，列入国家“一带一路”战略的21世纪海上丝绸之路先行区；漳州与台湾隔海相望，台资企业福建投资的主要聚集地，北靠厦门、南临粤港澳大湾区经济区、海峡西岸经济区中心城市之一.其余市为三级节点，可以辐射并带动其行政区划里的县、区、县级市以及农村的冷链物流的发展，从而在整体上构建出一个综合区域冷链物流网络.

福建省冷链物流网络内的物流节点城市都可以通过交通干线进行互通，依据地理位置和交通基础设施，福建省冷链物流节点城市之间的通道主要通过“轴-辐”的方式来构建，即通过一级节点城市福州向闽东和闽北内其他三级物流节点城市辐射；而闽南地域面积广阔，因此，通过厦门和两个二级节点泉州和漳州向其余三级物流节点城市的通道主要通过轴—轴的方式进行构建，配合福建省内发达的公路和铁路运输网，这些冷链物流通道完全可以覆盖整个省域的节点城市，形成一个发达畅通的轴辐式区域物流网络.

5 结束语

本文基于“轴辐”网络理论，采用主成分分析法对福建省九市的冷链物流能力进行了分析计算，得出了这九市的冷链物流能力排名，从而确定了城市冷链物流节点等级，并根据地理位置、交通条件以及福建省总体经济的战略要求，更加合理地优化整个福建省的冷链物流网络，为政府部门以后的物流规划提供了一定的理论指导.在未来的研究中，将会更多地关注节点与节点之间如何协调，才能提升区域物流系统的整体服务功能.

[1] 海峰,阎欣,丁灿,等.基于轴辐理论的现代区域物流网络节点选择[J].计算机集成制造系统,2012，18(6):1 300-1 305.

[2] 刘荷,王健.基于轴辐理论的区域物流网络构建及实证研究[J].经济地理,2014，34(2):108-115.

[3] 金凤君,王成金.轴—辐侍服理念下的中国航空网络模式构筑[J].地理研究,2005，24(5):774-784.

[4] 鲁易庚,基于批发市场的水产品冷链物流关键节点的规划及设计研究[D].北京：北京交通大学，2014.

[5] 杨晓芳,姚宇,付强.基于新鲜度的冷链物流配送多目标优化模型[J].计算机应用研究,2014,33(4):1 501-1 505.

[6] 丁伟,张亮,李健.轴辐式现代物流网络构建及实证分析[J].中国软科学, 2010(8): 160-168.

[7] 汪传旭.基于轴-辐运输系统的区域港口群二级物流运输网络优化[J].系统工程理论与实践,2008，28(9):152-158．

[8] 刘沛,刘超.基于遗传算法的轴-辐式物流网络设计研究[J].物流技术,2009，28(12):101-103．

[9] O’Kellyme.A quadratic integer program for the location of interacting hub facilities [J].European Journal of Operational Research, 1987,32 (3):393-404.

[10] Currentj,Pirkulh.The hierarchical net work design problem with transshipment Facilities [J].European Journal of operation Research,2007,51(3):338-345.

[11] Reynaldo Cruz-rivera.Reverse logistics network design for the collection of End-of-Life vehiclesin mexico[J].European Journal of Operational Research, 2009,196(3):930-939.

[12] Pishvaee M S, Farahani R Z, Dullaert W.A memetical gorithm for bi-objective integrated forward/ reverse logistics network design[J].Computer&Operations Research,2010,37(6):110-112.