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洞悉物流供應(yīng)鏈
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洞悉物流供應(yīng)鏈
摘要：基于城市軌道交通風(fēng)險(xiǎn)管理的應(yīng)急物資科學(xué)儲備研究中主要在城市軌道交通風(fēng)險(xiǎn)評估基礎(chǔ)上開展城市軌道應(yīng)急物資科學(xué)布局控制和安全儲備管理。研究方法主要以北京城市軌道交通線路應(yīng)急物資存儲管理為研究對象，依據(jù)網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營配件的所需儲備及應(yīng)急物資需求特征，應(yīng)用圖論來描述地鐵應(yīng)急網(wǎng)絡(luò)形式化描述，分析建立網(wǎng)絡(luò)化地鐵應(yīng)急模型，根據(jù)物資需求特征確定物資儲備系統(tǒng)選址，以實(shí)現(xiàn)城市軌道交通設(shè)備配件儲備網(wǎng)點(diǎn)布局優(yōu)化設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞：城市軌道交通 應(yīng)急物資 特征分析 儲備網(wǎng)點(diǎn)
近年來，隨著城市軌道交通的快速發(fā)展，地鐵在城市公共交通設(shè)施中發(fā)揮重要作用。但在軌道交通帶來巨大的社會、經(jīng)濟(jì)效益的同時，城市軌道交通的安全管理尤為重要，其中首要任務(wù)是滿足必要的物資供應(yīng)。在滿足運(yùn)營物資保障的同時，合理的庫存控制可以有效地減少庫存，實(shí)現(xiàn)有效的運(yùn)營物資庫存計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)高效率管理。
2018 年3 月，國務(wù)院辦公廳發(fā)文《關(guān)于保障城市軌道交通安全運(yùn)行的意見》，強(qiáng)調(diào)了城市軌道交通安全運(yùn)行對人民和社會的重要意義，對城市軌道交通運(yùn)營單位明確提出了要加強(qiáng)運(yùn)營安全管理、完善運(yùn)營安全管理制度的要求，明確規(guī)定“建立城市軌道交通第三方運(yùn)營安全評估制度”。隨著北京地鐵迅速發(fā)展，軌道交通已經(jīng)成為城市公共交通的主要載體，因此需要改善地鐵局部設(shè)備配件儲備網(wǎng)點(diǎn)的重復(fù)率較高，導(dǎo)致資源分配多余累贅，還有分配不均等問題。在事故發(fā)生時應(yīng)急設(shè)備零件儲備網(wǎng)點(diǎn)布局是否滿足需求，成為城市軌道交通風(fēng)險(xiǎn)管理的研究熱點(diǎn)。
以北京軌道交通線路應(yīng)急物資存儲管理為研究對象，依據(jù)網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營配件的所需儲備及應(yīng)急物資需求特征，應(yīng)用圖論來描述地鐵應(yīng)急網(wǎng)絡(luò)形式化描述，分析建立網(wǎng)絡(luò)化地鐵應(yīng)急站點(diǎn)選址模型，根據(jù)物資需求特征確定物資儲備系統(tǒng)選址，以實(shí)現(xiàn)城市軌道交通設(shè)備配件儲備布局優(yōu)化設(shè)計(jì)。技術(shù)路線如圖1所示：
圖1 城市軌道交通設(shè)備配件儲備布局優(yōu)化設(shè)計(jì)線路圖
1．城市軌道交通應(yīng)急物資特征分析與分類
（1）城市軌道交通應(yīng)急物資的分類
根據(jù)調(diào)研現(xiàn)有地鐵備件倉庫資料, 據(jù)統(tǒng)計(jì)，地鐵配件有3000多種，尺寸、重量和儲存方式差異很大。為了提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和作業(yè)效率，根據(jù)地鐵配件特征將地鐵配件主要分為三類:
①大型、超重物品，數(shù)量少、體積大或重量大，可存放在立體倉庫中。但考慮貨物量不大，減少投資成本，所以采用專用貨架方式存儲，由人工操縱叉車實(shí)現(xiàn)存取活動；
②重量和尺寸較大, 數(shù)量一般, 應(yīng)采用專用貨架, 一般情況下，一個地方可以放一件，也可以多件疊放存放存儲。
③小件零散物品, 這類地鐵配件種類多，數(shù)量多, 由于尺寸和規(guī)格不同，需要采用L拼箱的方式存儲。根據(jù)配件的特點(diǎn)，可采用托盤或貨箱存放。
2．城市軌道交通應(yīng)急物資需求分析
通過對北京地鐵配件信息的需求調(diào)研和數(shù)據(jù)采集，對2018-2019年的采購大類進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。由于與事故或故障無關(guān)，此處不統(tǒng)計(jì)辦公用品的需求，得到最終的需求表，如表1所示。通過分析數(shù)據(jù)可以看出，車輛機(jī)械配件和通信信號裝置的需求量排在前位，當(dāng)然通信信號的問題與相關(guān)軟件程序與系統(tǒng)的調(diào)試問題有直接關(guān)系。
表1 2018-2019各年地鐵運(yùn)營配件需求表
對表1進(jìn)行顯著性分析，得到表2數(shù)據(jù)分析結(jié)果可以得知：檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量F=33.4911，臨界值F-crit=2.6866，檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量F>>臨界值F-crit，并且我們觀測到的顯著性水平P-value遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于0.01，說明檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量F在a=0.05的水平上顯著，也就是說這幾組數(shù)據(jù)在a=0.05的水平上有極顯著的差異。
表2 地鐵設(shè)備零配件需求數(shù)據(jù)分析
3．城市軌道交通應(yīng)急物資倉儲中心分級設(shè)計(jì)
在地鐵應(yīng)急物資倉儲中心分級設(shè)計(jì)中，地鐵配件倉儲中心根據(jù)承擔(dān)吞吐量、服務(wù)范圍、建設(shè)規(guī)模和存儲能力、地理位置等因素，分為一級地鐵配件倉儲中心、二級地鐵配件倉儲中心和三級地鐵配件倉儲中心。
（1）一級城市軌道交通倉儲中心
一級城市軌道交通配件倉儲中心主要為事故多發(fā)區(qū)且事故區(qū)覆蓋廣的部分車輛站點(diǎn)，該倉儲中心面積較小，存儲能力弱，主要存儲常需配件，以起到快速響應(yīng)的作用。
（2）二級城市軌道交通配件倉儲中心
二級城市軌道交通信號配件倉儲中心主要設(shè)置在市內(nèi)各條線路的車輛段，該倉儲中心主要負(fù)責(zé)存儲各線路的地鐵配件，每條線路存儲的配件種類規(guī)格各不同，根據(jù)實(shí)際需求存放，該存儲中心起到連接上下層倉儲中心的作用。具有適度規(guī)模。
（3）三級城市軌道交通配件倉儲中心
三級城市軌道交通配件倉儲中心也叫做地鐵備件總庫，其主要擔(dān)任市內(nèi)所有線路配件需求的集散任務(wù)，主要發(fā)揮地鐵配件倉儲中心銜接終端配件需求的作用，該倉儲中心規(guī)模大，存儲配件種類多、吞吐量強(qiáng)、極具倉儲、信息服務(wù)等物流服務(wù)功能。
4．地鐵配件的應(yīng)急物資分類及管理
以應(yīng)用EIQ-ABC分類法對信號配件進(jìn)行ABC分類，再按類別進(jìn)行多級分布式管理為例。根據(jù)地鐵通信信號類配件的某月采購數(shù)據(jù)，對地鐵配件進(jìn)行EIQ-ABC分類。所收集到一個月的采購訂單明細(xì)表中，涉及繼電器、時分交叉板、值班臺配件、車載臺配件等共20類。在 IQ-ABC分析法、IK-ABC分析的基礎(chǔ)上,進(jìn)行二者的交叉分析，即IQ-IK交叉分析。如圖2所示。
圖2 IQ-IK交叉柏拉圖
（1）A類：大部分為需求量大、采購次數(shù)頻繁，資金占比最大，且如有短缺現(xiàn)象發(fā)生，將對地鐵安全運(yùn)營造成較大負(fù)面影響，必須保持一定的庫存量以確保運(yùn)營所需的最重要物資，如繼電器等地鐵通信信號類配件。因此需對A類配件嚴(yán)加管控，每次的出庫、入庫都應(yīng)精準(zhǔn)、詳細(xì)的記錄，對其庫存量應(yīng)實(shí)時檢查統(tǒng)計(jì)。
（2）B類：一般為需求量一般、采購頻率一般的一般性重要物資，對地鐵安全運(yùn)營沒有太大影響的、市場充足的普通物資，如電源模塊、視頻控制器等地鐵通信信號類配件。
（3）C類：大部分為需求量小、采購次數(shù)少，也是資金占比比較低的配件，如語音合成模塊、OTN光模塊、蓄電池等地鐵通信信號類配件。盡量采取簡單化庫存管理，根據(jù)需求量或許可以實(shí)現(xiàn)零庫存的一般級物資。
5．城市軌道交通應(yīng)急物資儲備網(wǎng)點(diǎn)選址
覆蓋模型是對于已知需求的需求點(diǎn)，確定一組物流設(shè)施來滿足這些點(diǎn)的需求的離散點(diǎn)選址模型。集合覆蓋模型就是用數(shù)量最少的物流設(shè)施來滿足所有需求點(diǎn)，即將其需求點(diǎn)全部覆蓋到物流設(shè)施的服務(wù)范圍內(nèi)，如圖3所示。
圖3 集合覆蓋模型示意圖
（1）集合覆蓋模型法選址設(shè)計(jì)
集合覆蓋模型法選址流程包括建立這37個事故多發(fā)站點(diǎn)之間各個站點(diǎn)間距離，形成一個對稱矩陣。應(yīng)用最少節(jié)點(diǎn)滿足所有站點(diǎn)需求為目標(biāo)函數(shù)，判斷需求點(diǎn)到零配件儲備網(wǎng)點(diǎn)的距離是否小于等于所設(shè)定的覆蓋半徑，如果是，則表示覆蓋，網(wǎng)格內(nèi)顯示值為1；否則表示未覆蓋，網(wǎng)內(nèi)顯示值為0，計(jì)算各節(jié)點(diǎn)的覆蓋需求點(diǎn)總數(shù)，約束條件是要求保證每個需求站點(diǎn)的需求都能完全滿足，確定基于城市軌道交通風(fēng)險(xiǎn)管理的應(yīng)急物資儲備網(wǎng)點(diǎn)的總數(shù)（儲備網(wǎng)點(diǎn)的最少建設(shè)個數(shù)）。
經(jīng)過上述方法選出的設(shè)備零配件儲備網(wǎng)點(diǎn)，可以將37個故障易發(fā)點(diǎn)全部覆蓋，這三個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)分別確定為四惠站、天通苑北站、海淀五路居站。
（2）集合覆蓋模型法選址分析
由于四惠站、天通苑北站以及海淀五路居站這三個站點(diǎn)周邊分別有四惠車輛段、太平莊車輛段以及五路居車輛段。并且四惠地鐵站距離四惠車輛段僅400米左右；天通苑北地鐵站和太平莊車輛段之間的距離為2千米，而且道路暢通；海淀五路居地鐵站距離五路車輛段3千米左右，而且路途期間道路暢通，堵車情況很少發(fā)生，10分鐘內(nèi)即可到達(dá)。因此這3個站點(diǎn)附近的車輛段則可直接作為城市軌道交通應(yīng)急物資儲備網(wǎng)點(diǎn)選址。如圖4所示。
圖4 城市軌道交通應(yīng)急物資儲備網(wǎng)點(diǎn)選址
6．應(yīng)急物資儲備網(wǎng)點(diǎn)選址仿真模型的設(shè)計(jì)與分析
（1）應(yīng)急物資儲備網(wǎng)點(diǎn)選址仿真設(shè)計(jì)
在應(yīng)急物資儲備網(wǎng)絡(luò)布局優(yōu)化中需要將各個車站、設(shè)備儲備站點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)注，則需要借助GIS信息來確定具體位置，方便進(jìn)行網(wǎng)點(diǎn)布局優(yōu)化。而且各個應(yīng)急物資儲備網(wǎng)點(diǎn)間的物資流動。
根據(jù)確定的應(yīng)急物資儲備網(wǎng)點(diǎn)位置，以及易發(fā)生故障的37個點(diǎn)作為GIS 位置點(diǎn)在Anylogic軟件中進(jìn)行標(biāo)記，模擬運(yùn)行各儲備網(wǎng)點(diǎn)到故障易發(fā)站點(diǎn)配送過程，如圖5所示。
圖5 應(yīng)急物資儲備網(wǎng)點(diǎn)選址仿真設(shè)計(jì)
（2）仿真模型建立的主要模塊
仿真模型主要分為五個智能體，設(shè)備零配件儲備網(wǎng)點(diǎn)Distribution，主函數(shù)main，需求OrdeR，站點(diǎn)Retailer以及貨車Truck和數(shù)據(jù)庫中的兩個表格。
其中數(shù)據(jù)庫中distribution表格中數(shù)據(jù)為設(shè)備零配件儲備網(wǎng)點(diǎn)坐標(biāo)，retailer表格中數(shù)據(jù)為余下37個站點(diǎn)坐標(biāo)。主函數(shù)main主要為GIS地圖和各個站點(diǎn)標(biāo)記和演示平臺，并在其中創(chuàng)建基于Distribution和Retailer智能體的智能體群distributions和retailers。貨車Truck模塊為貨車運(yùn)動軌跡與接收訂單的設(shè)定。訂單OrdeR模塊的訂單表示各站點(diǎn)的需求，設(shè)置其類型為Retailer類。故障易發(fā)站點(diǎn)Retailer模塊為故障易發(fā)點(diǎn)，在智能體Retailer中設(shè)置相關(guān)信息。
（3）仿真模型運(yùn)行結(jié)果分析
通過仿真模型建立和結(jié)果分析，可得知該設(shè)備零配件網(wǎng)點(diǎn)布局優(yōu)化成立，并未出現(xiàn)配送延誤等問題，并且由于很多儲備網(wǎng)點(diǎn)都可以近似取值方法選擇其周圍距離較近的車輛段，故而達(dá)到節(jié)約成本的目的。并且在路徑選擇上也選擇了最優(yōu)路徑，達(dá)到時間短、擁堵少的目的。
隨著城市軌道交通的迅速發(fā)展，在追求城市軌道交通工具的快速、高效與舒適度并存的同時，更應(yīng)該重視的則是軌道交通交通安全問題管理和急物資科學(xué)儲備研究。因此需要改善地鐵局部設(shè)備配件儲備網(wǎng)點(diǎn)的重復(fù)率較高，導(dǎo)致資源分配多余累贅，還有分配不均等問題。
在基于城市軌道交通風(fēng)險(xiǎn)管理的應(yīng)急物資科學(xué)儲備研究中主要使用了數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和運(yùn)籌優(yōu)化軟件作為工具，進(jìn)行城市軌道交通設(shè)備配件儲備網(wǎng)點(diǎn)的選址問題的分析。首先使用集合覆蓋模型選址法針對距離與覆蓋能力問題進(jìn)行選址，然后通過P-中值模型針對各個站點(diǎn)間的運(yùn)輸成本進(jìn)行選址分析，從而得到最終的選址地點(diǎn)。然后根據(jù)所得到的優(yōu)化后的設(shè)備配件儲備網(wǎng)點(diǎn)的地址。最后利用利用Anylogic仿真軟件對所得到的算法數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真模型的建立，根據(jù)應(yīng)急物資需求特征確定應(yīng)急物資儲備系統(tǒng)選址、確保每個儲備點(diǎn)的物資儲備情況和物資到位時間效率。
（作者：李平、周星月、馬翠鑫；來源：北京聯(lián)合大學(xué)城市軌道交通與物流學(xué)院，北京 100101）
參考文獻(xiàn)：
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作者簡介：
李平（1964-），男，漢族，籍貫河北，北京聯(lián)合大學(xué)現(xiàn)代物流研究所所長。研究方向：物流工程。聯(lián)系電話：15101680786。電子郵箱：zdhtliping@buu.edu.cn。
周星月（1998-），女，漢族，籍貫北京，北京聯(lián)合大學(xué)物流專業(yè)2016級學(xué)生。
馬翠鑫（1998-），女，漢族，籍貫北京，北京聯(lián)合大學(xué)物流專業(yè)2016級學(xué)生。
課題來源：
北京聯(lián)合大學(xué)2019年校級委托科研項(xiàng)目，項(xiàng)目名稱：基于城市軌道交通風(fēng)險(xiǎn)管理的應(yīng)急物資科學(xué)儲備，項(xiàng)目編號：WZ20201901。
