集装箱多式联运成本控制优化模型的设计与应用研究

●胡 斌 冯琳玲 黄茂生

一、引言

运输业在国民经济发展过程中至关重要、地位显著，其发展情况对人民生活质量有很大影响。各种运输方式各有经济利弊，如何使其配合以达到效益最优成为必须要研究的重要课题。本文探讨的多式联运可以发挥各类运输方式的优越性，可以有效降低交通运输的成本，提升货物的运输质量，提高运输管理的水平。

（一）集装箱多式联运概述

该种运输方式以集装箱为基本模块，将各种运输方式进行有机结合，共同完成货物运输的经济活动。通过对集装箱运输各个环节中的诸多要素进行科学调配，将运输、装卸、中转和仓储等各个环节有机联系，最大程度提高运输效率并控制运输成本。其重要性体现在如下几方面：第一，该种运输方式在现代物流体系中居于重要位置。在经济全球化的大背景下，该种运输方式具备运输快、成本低、过程安全便捷的特点，可以为各类客户提供高效的运输服务。第二，该种运输方式是现代化物流体系发展的基本保障。在现代物流体系中，其是运输网络的主体和纽带，可以实现便捷的运输效果。第三，该种运输方式有助于提升现代物流运输体系的运作水平。目前我国的运输体系已经形成了立体化网络，每个商业主体都能够以较低成本实现物流管理的目标。因此，该种运输方式可以优化物流运输的管理水平。

（二）影响集装箱多式联运成本控制优化的要素

影响要素主要包含以下内容：运输时间、运输距离、运输节点、运输方式、运输服务要求与水平。运输时间将受到运输距离和运输方式的影响。通常情况下，该类运输方式所需时间较长，因此可以提升时间效益。货物的在途运输时间将直接影响到流动资金占用损失和集装箱的占用费。除此之外，还有可能面临运输超期带来的违约成本。运输距离将对多式联运成本产生直接影响，在运输成本的变动成本中包含了燃料费、维修费等。当运输距离增加时，该部分变动成本也将成比例增加。因此，优化多式联运运输成本的过程中，也要对运输距离进行合理控制，以达到控制可变成本的目标。运输节点也可称为物流节点。该种运输方式对于运输网络中的运输节点的要求较高，在各节点必须建立起高效的管理形式，才能保证其顺利进行。中转过程产生的成本主要集中在的运输节点，因此要对其进行科学合理的选择，实现成本控制。运输方式方面，铁路运输主要承担远距离、大重量的货物运输，在我国物流运输中占据重要地位。其优势在于长途运输速度较快，运输单位成本相对较低，但其同时具有灵活性较差、前期建设投入大、周期长的劣势。公路运输最显著的优势在于灵活性较强，但是存在劳动生产率较低、能耗较高、载重量较小的问题。水路运输可承担大数量、长距离的货物运输，但是存在运输速度慢、可达性差的问题。航空运输具备运输速度快、运输目的地灵活性较强优势的同时也将受到运输成本高、受环境影响大等因素的限制。在服务要求与水平方面，其内涵主要包括安全性以及可靠性。当服务水平越高，则成本越大。但是，两者之间呈现非线性关系，即当该水平到达阈值后，增加成本也无法实现服务水平的进一步提高。

（三）集装箱多式联运成本控制的优化方法

在优化方面，主要有聚类分析法、目标成本法、预期利润法等运输成本控制方法。其中，聚类分析法主要是对集装箱货运站所在区域进行模糊聚类分析，从而判别在哪些区域里建设货运站所面临的条件基本相符，实现为货运站建设选址提供数据支持的目标。预期利润法则是仅从成本利润的角度进行分析，该方法通常只能应用在市场需求较大的阶段以及企业意图快速运出货物的情况，普适性较差。目标成本法可以将影响集装箱多式联运的要素进行综合考量，且其计算模型较为简单，求解过程较为便捷，具备一定的优势。除此之外，在这三种方法中只有目标成本法可以在一定条件的约束下，实现将目标达到最优的效果，同时可以对运输组合方式的具体从成本进行计算。因此，在下文中，将以目标成本法为基础建立相关优化模型。

二、优化模型的构建

（一）问题概述

假设：托运人将要把货物从N1地运输至Nn地，在该过程中需要经过运输网络的多式联运。运输流程图如下所示。

在上图中的各项参数含义及特征如下：N2，i，……，Nn-1，i：运输网中第2阶段到第n-1阶段中的第i个节点；相同阶段、非相邻阶段的节点间无运输通道；两相邻阶段中有运输道路时，可选择多种运输方式；节点之间的运输方式在运输费用和时间方面存在差异；运输方式变更时，将产生中转实践和费用。在对以上五条基础信息进行了解后，将选择成本最低的运输组合方式。

（二）建模总体思想

在模型建立的过程中，需要遵循以下七条基本思想：物流中转场所均具备较为优秀的接驳条件；运输网络可以进行阶段化分割，同时，相同阶段、非相邻阶段的节点间无运输通道；一对城市节点中，如具备运输通道，则两城市的货物运输只能选取一种运输方式；在模型的建立和求解中，假定不会出现受到诸如恶劣天气等突发事件的影响；假定运输成本和距离之间呈线性函数关系；假定运输供给大于运输需求；模型最终意图实现运输、中转成本的最小化。

除此之外，针对传统集装箱多式联运，有以下两点需要进行关注：第一，目标成本中仅对运输和中转成本进行了考量，忽略了运输时间要素的影响。第二，如果仅对运输时间或运输整体成本进行单一考量，即仅保证运输时间最短或运输总成本最低中的一者，则无法达到最优情况。综上，笔者对该问题的描述进行了优化和改进，假设如下：运输方式之间的接驳便捷、顺利；货物在城市节点接驳仅使用公路运输，相关费用视作中转成本；一对城市节点中，如具备运输通道，则两城市的货物运输只能选取一种运输方式；相同阶段、非相邻阶段的节点间无运输通道；假定运输成本和距离之间呈线性函数关系；不考虑突发事件；运输供给总是大于需求；力求运输、中转、时间价值成本最小化；以最满意时间路径原则确定路线和方式。

（三）参数与集合说明

在模型中，相关参数与集合的说明如下：

集合说明：

参数说明：

货物年机会成本率

（四）传统集装箱多式联运模型的构建

全流程运输成本为：

中转费成本为：

将成本最小化为目标，建立模型：

（五）模型建立

假定货运运输流程的时间为t，则流动资金占用损失及集装箱占用费为：

因此，该批货物运输途中的流动资金占用损失及集装箱占用费为：

综上所述，以时间价值、运输、中转成本最优为目的，建立模型如下：

其中，[T1，T2]为理想运输时间的左右节点，[t1，t2]为软时间窗的左右时间节点。

三、结论

本文建立了运输成本优化控制模型，利用该模型可以对成本进行优化和控制。集装箱多式联运有助于提升运输效率，降低运输成本，在对运输成本进行有效控制的情况下，可以更好地服务于社会经济活动。