铁路冷链物流基地设施布局优化设计研究

2020-09-27李春雨李长淮

铁道运输与经济 2020年9期

李春雨，李长淮，王言

（1. 中国国家铁路集团有限公司发展和改革部，北京 100844；2. 中铁第一勘察设计院集团有限公司轨道交通工程信息化国家重点实验室，陕西西安 710043；3. 中国铁道科学研究院集团有限公司运输及经济研究所，北京 100081)

随着社会结构的演进与生活水平的提高，冷链物流呈现快速增长的态势，据国外市场研究公司(RESEARCH AND MARKETS)发布资料，2015—2020年，全球冷链市场年复合增长率达7%[1]。目前，美国、日本等发达国家以及欧洲冷链流通率可达80% ～ 90%；俄罗斯和东欧等国家约在50%左右；而中国、印度等发展中国家则在10% ～ 20%。铁路冷链物流主要在中长途冷链物流中发挥作用，其中俄罗斯、美国铁路冷链运量分别占总运量的15%与10%[2]，2019年我国铁路冷链运量仅占总运量的0.92%，因而我国铁路冷链物流市场有巨大发展潜力[3]。目前，我国还未构建起完整的铁路冷链物流体系，而铁路冷链物流基地的建设是铁路冷链物流发展的核心，亟需加快研究不同模式下铁路冷链物流基地的平面布局及设施设备配置优化。

1 铁路冷链物流基地需求

1.1 社会生鲜食品冷链物流需求

据国家统计局统计，近10年来我国生鲜农副产品产量在逐年增长，2010—2019年生鲜农副产品产量趋势及增长率如图1所示。2019年主要生鲜农副产品总产量超12亿t，蔬菜及水果年均增长率均保持3%以上。2019年各品类占总量比例为：蔬菜59.93%，水果22.78%，肉类6.48%，水产品5.4%，禽蛋2.74%，奶类2.66%。

图1 2010—2019年生鲜农副产品产量趋势及增长率Fig.1 Output trend and growth rate of fresh agricultural and sideline products from 2010 to 2019

生鲜食品在加工、储运、配送及销售等过程中大多需要冷藏条件。自2012年，生鲜食品冷链物流需求量呈现持续增长态势，增长率维持在13% ～ 28%间波动，2019年生鲜食品冷链物流需求量达到2.35亿t，同比增长25%。据中国物流与采购联合会冷链物流专业委员会测算数据，2025年国内生鲜食品冷链物流需求量将达6.22亿t。2012—2019年生鲜食品冷链物流市场需求及2025年需求预测如表1所示。

根据2019年国家统计局数据，蔬菜、水果、肉类、水产品及奶类的产销供给从产量分布来看，农产品产地相对集中，主要分布在山东、河南、河北、江苏、四川、广西、广东、湖北、湖南等地，占全国总产量的60.48%；从消费量分布来看，主要受区域产地、人口及经济情况影响，首先主产地即为主销地，其次经济发达的东部沿海及中南部地区是主要消费地。综合产销分布情况，农产品在全国的产区呈中部南北向带状分布，消费区则呈东部沿海带状分布。由于各个地区品类之间的差异，形成“南—北”“东—西”之间的冷链运输需求通道。

1.2 铁路冷链物流需求

自2014年起，铁路冷链运量持续增长，占社会生鲜食品冷链物流需求量比例呈现先降后增趋势。虽然2020年受到新冠肺炎疫情影响，铁路冷链物流运量同比2019年同期略有下滑，但随着铁路“十四五”冷链物流基地规划布局完善、铁路冷链通道规划建设、铁路冷链物流新型技术装备研发、运输组织模式创新及大力拓展市场等因素影响，结合铁路冷链运量变化情况，预计“十四五”期间铁路冷链运量将保持稳步增长，市场份额也将保持较为稳定的态势，稳定在1%左右[4]。2012—2019年铁路冷链物流运量及2025年运输需求预测如表2所示。2025年，铁路冷链物流运量远高于2019年，因而迫切需要配套的铁路冷链物流基地支撑铁路冷链物流的发展。

表1 2012—2019年生鲜食品冷链物流市场需求及2025年需求预测Tab.1 Fresh food cold chain logistics market demand in 2012-2019 and demand forecast up to 2025

表2 2012—2019年铁路冷链物流运量及2025年运输需求预测Tab.2 Railway cold chain logistics traffic volume in 2012-2019 and transportation demand forecast up to 2025

1.3 铁路冷链物流基地功能与分类

铁路冷链物流基地通过设施设备、技术方法、组织管理等资源为客户提供各种物流服务，主要包括基础物流服务、增值物流服务和配套服务。其中，基础物流服务含冷链运输、监控仓储、装卸搬运、配送、包装、流通加工等服务，增值物流服务主要包括物流方案设计或管理、商贸展示、金融服务、信息服务等，配套服务主要包括保税监管、物流业务培训，以及为设置提供维修、租赁和物业出租的配套类服务。铁路冷链物流基地有按照作业规模分类与按照服务功能分类的2种分类方式：按照作业规模分为区域级、地区级、驿站节点型3级，按照服务功能分为基础型、联运型及综合型3种。

铁路冷链物流基地有3大类13小类经营业态形式，借鉴社会物流基地和铁路现有冷链物流基地实际功能配置经验，铁路冷链物流基地主要包括3大主要业态的31个物流功能，同时考虑铁路冷链物流基地4项主要公共服务功能，形成包含35项功能的铁路冷链物流功能库[4]。冷链物流功能区主要服务于肉类、水产、乳品、果蔬、花卉、速冻食品及其他特殊冷链货物的综合物流服务，应具有冷链货物的冷藏运输、控温仓储、流通加工、冷藏配送等基本物流服务功能，库存管理、商贸、金融、信息服务等供应链服务功能，保税监管、业务培训等配套物流服务功能及资金结算、餐饮娱乐等公共服务功能。其中，冷藏运输、温控仓储配送等属于铁路冷链物流基地专有功能。

（1）冷藏集装箱功能区。针对多式联运业务，专门服务于冷藏箱运输的功能区。冷藏集装箱功能区应具有冷藏集装箱的运输、装卸、堆存、配送、掏装箱、信息服务等物流服务功能，还应具有冷藏集装箱运输特有的货物预冷、箱体维修、冷藏箱清洗与消毒、空箱调配等功能。冷藏集装箱功能区按作业流程一般分为装卸作业区、中转暂存区等，主要设施包括集装箱作业场地、道路、充电桩、正面吊等。

（2）温控仓储配送功能区。针对区域配送业务，服务于冷链货物存储、配送、库存管理的功能区。按作业流程一般分为收货区、分拣区、储存区、集配区、发货区和退货处理区等，以适应现代流通和消费需求的需要，根据货物品类需要相应配置常温库、恒温库、冷藏库和冷冻库等。仓库一般分通用标准化仓库和定制化仓库。通用标准化仓库一般提供出入库、存储、配送、信息服务等功能。定制化仓库则根据客户具体需求而定，提供货物出入库、存储、配送、库存管理、区域分拨和货物信息处理等服务功能。

2 铁路冷链物流基地设计

2.1 业务流程设计

为便于模块化设计铁路冷链物流基地业态形式，依据铁路冷链物流基地业务盈利模式差异，结合客户主要需求细分，按照铁路冷链物流基地的基础物流服务、增值物流服务和配套服务分类，遵循现代冷链物流组织理念，对铁路冷链物流基地业务流程进行设计，主要包括总体业务流程、温控仓储业务流程、配送业务流程、运输业务流程等。

（1）总体业务流程设计。总体业务流程是明确基地内运输、仓储、配送、流通加工等主要物流功能间的关系，从整体上顺畅业务流程。由于铁路冷链物流基地涉及主体类型复杂、数量较多，且资金流与业务流基本保持逆向关系，因而需要系统分析并结合铁路冷链物流基地业态定位，针对业务流和信息流展开设计，构建铁路冷链物流基地总体业务流程图。铁路冷链物流基地内部物流作业总体流程图如图2所示。

解析：围绕“概述细胞都由质膜包裹，质膜将细胞与其生活环境分开，能控制物质的进出，并参与细胞间的信息交流”这一核心概念的具体要求，从叶绿体、溶酶体、核膜和线粒体等生物膜为出发点命题。其中A选项实则考查光反应过程，包括水的光解和ATP合成两个物质变化，因参与两个物质变化的过程的酶都在类囊体膜上，决定了光反应在类囊体膜上进行。学生需要在类囊体是光反应的场所的抽象知识基础上，联想光反应的过程，概括出选项的答案，并且在其他选项中在大脑里抽取对应的知识点，避免相似知识点的混淆作用并快速作答。

图2 铁路冷链物流基地内部物流作业总体流程Fig.2 Overall process of internal logistics operation in railway cold chain logistics center

（2）温控仓储业务流程。温控仓储是冷链物流业务的核心功能，与其他业务功能有着不同程度的联系，对温控仓储流程进行分析是整个基地作业流程设计的关键，主要包括进站环节、入库环节、库存管理以及出库环节4个部分。铁路冷链物流基地仓储业务流程如图3所示。

图3 铁路冷链物流基地仓储业务流程Fig.3 Warehousing business process of railway cold chain logistics center

（3）配送业务流程分析。配送业务是冷链物流业务流程中最末端服务活动，打通货物“门到门”服务的最后一个环节。其业务流程主要包括备货、理货以及送货3个基本环节，其中，备货环节属于温控仓储或暂存业务内，与出库作业密切联系。铁路冷链物流基地配送业务流程如图4所示。

（4）运输业务流程分析。运输业务作为铁路的核心竞争力，为货物创造空间价值，其作业流程的好坏会直接影响物流中心的集散效能。结合当前铁路冷链运输作业要求，冷链运输流程主要包括运输准备、园内运输以及运输环节3个部分。铁路冷链物流基地内部运输业务流程如图5所示。

2.2 平面布局优化设计

平面布置理论目前主要有摆样法、图解法、数学模型法、系统布置SLP法、计算机关系布置规划法、自动布置设计程序法、多层仓库定量布置程序方法等。综合考虑各种方法的适应条件和优劣势，SLP方法更能反映出各功能区间的密切关系，又能够充分融合专家意见，因而选取改进的SLP平面布置理论与方法[5-6]。综合考虑各功能区间的物流和非物流关系，采用加权方法对物流和非物流关系进行综合分析，建立综合相关性表，构建铁路冷链物流基地功能区布局模型，采用遗传算法[7-8]求解功能区布局模型，得到平面构成要素中的相邻布局，为工程提供优化方案。

图4 铁路冷链物流基地配送业务流程Fig.4 Distribution business process of railway cold chain logistics center

图5 铁路冷链物流基地内部运输业务流程Fig.5 Internal transportation business process of railway cold chain logistics center

例如，某个铁路冷链物流基地，指定设置仓储配送区、流通加工区、冷藏集装箱作业区、铁路装卸线、综合办公区、生活服务区和停车区7个功能分区，计划建设面积为70 000 m2，设计为矩形，长为350 m，宽为200 m，预计月储运货量为500万t。经模型求解计算，铁路冷链物流基地各功能区布局如图6所示。在此基础上，结合传统铁路平面布置设计方法，完成铁路冷链物流基地平面布置设计。

2.3 设施设备分类及配置方法

铁路冷链物流基地设施设备的配置、选择是冷链物流基地建设中的重要环节，冷链设施设备一般投资大、使用期限长，应遵循系统化、适用性、先进性、低成本、可靠性、安全性、一机多用、满足工艺、生产和管理要求的原则进行配置和选型。

（2）配置方法。铁路冷链物流基地设备配置应满足客户个性化需求，将铁路冷链物流基地功能区客户需求分为接收、入库、分拨、仓储、加工、包装、出库7大作业环节。结合功能库，构建每个作业环节对应的业务功能；结合设备库，构建每项业务功能对应的备选设备；结合现场调研，确定每个备选设备的运行参数。设备配置原理属于四阶“一对多”复杂问题。为此，根据需求传递理论，按“需求→功能→设施设备→参数”多层传递的方法确定铁路冷链物流基地设施设备配置方案。铁路冷链物流基地设备配置模型框架如图7所示。

图6 铁路冷链物流基地各功能区布局Fig.6 The layout of each functional area of railway cold chain logistics center

表3 铁路冷链物流基地设备分类Tab.3 Equipment classification for railway cold chain logistics center

结合铁路冷链设施设备分类及选型，根据温度高低、用途及规模大小、制冷剂及制冷形式、结构形式等方面对土建式、装配式及组装式3种结构类型的冷库进行分析，按照上述多层传递方法研究冷库设施及制冷保鲜、装卸搬运、货架存储等设备的配置条件、配置数量及设施设备计算能力等，并结合铁路冷链物流基地周边工程建设条件和运输组织要求提出合理化建议。综合考虑冷库设施能力、设备技术先进性和购置成本、客户个性化需求等因素，提出铁路冷链物流基地设施设备配置方案。

3 结束语

铁路冷链物流基地平面布局及设施设备配置方法是以市场需求为导向，结合冷链物流供应链一体化要求，提出适应不同冷链业态需求的方法和技术。然而，还需要以效益最优为目标，发展立体式自动化设施设备，在整合铁路冷链物流基地信息系统资源基础上，应用成熟的物联网、大数据等技术，推进服务质量标准化和物流状态可视化，为客户提供多元化、现代化、专业化的铁路冷链物流服务。