高鐵快運作業(yè)流程問題診斷及優(yōu)化研究

于雪嶠，梁曉慷，徐中堅，王丹竹

YU Xueqiao1, LIANG Xiaokang2, XU Zhongjian3, WANG Danzhu1

（1.中國鐵道科學研究院集團有限公司 運輸及經(jīng)濟研究所，北京 100081；2.中國國家鐵路集團有限公司 客運部，北京 100844；3.中鐵集裝箱運輸有限責任公司 中鐵國際多式聯(lián)運有限公司，北京 100161)

(1.Transportation & Economics Research Institute， China Academy of Railway Sciences Corporation Limited， Beijing 100081， China； 2.Passenger Transport Department， China State Railway Group Co.， Ltd.， Beijing 100844， China；3.China Railway International Multimodal Transport Co.， Ltd， China Railway Container Transportation Co.， Ltd，Beijing 100161， China)

0 引言

隨著網(wǎng)絡經(jīng)濟的崛起，電商快遞物流行業(yè)市場需求不斷增長，客戶對運輸產(chǎn)品的時效性、經(jīng)濟性、穩(wěn)定性等方面均提出了更高的要求。2010—2019 年我國快遞業(yè)務量與業(yè)務收入年均增長分別為44.31%和32.93%，快遞行業(yè)成為經(jīng)濟發(fā)展的重要增長點。在此背景下，為了充分滿足市場多元化的運輸需求，中國國家鐵路集團有限公司(以下簡稱“國鐵集團”)適時推出高鐵快運產(chǎn)品，進一步推動鐵路貨運市場化改革進程。目前，依托高速鐵路成網(wǎng)優(yōu)勢，國鐵集團已開通高鐵快運線路451條，開設高鐵快運辦理站481 個，覆蓋了全國514個城市，已建成的高鐵快運服務網(wǎng)絡基本覆蓋我國主要快遞業(yè)務需求。

目前，高鐵快運載運形式主要包括確認車、捎帶運輸、預留車廂、快遞柜等。高鐵快運業(yè)務尚處于起步發(fā)展階段，由裝卸車站、營業(yè)部、轉運中心三級網(wǎng)絡組成，運作中存在著作業(yè)環(huán)節(jié)冗余、資源配置不合理、作業(yè)效率較低、作業(yè)環(huán)節(jié)銜接不暢、信息化水平較低等問題，是制約高鐵快運業(yè)務發(fā)展的瓶頸。因此，為進一步提升高鐵快運服務水平與效能，需要構建一套適應高鐵快運業(yè)務需要的作業(yè)流程優(yōu)化理論，科學地分析高鐵快運業(yè)務存在的問題，有針對性地提出高鐵快運作業(yè)流程的優(yōu)化對策，以適應高鐵快運業(yè)務模式、發(fā)展規(guī)模的變化。

國內外學者對高鐵快運作業(yè)流程優(yōu)化的研究相對較少。目前，對于高鐵快運的研究主要集中在需求分析與預測[1]、發(fā)展策略研究[2]、高鐵快運服務網(wǎng)絡構建[3]、作業(yè)計劃編制[4]及仿真建模[5]等方面。在作業(yè)流程仿真優(yōu)化方面，Reutenauer[6]，Sawhney 等[7]學者運用Petri 網(wǎng)數(shù)形結合的特點，實現(xiàn)基于Petri 網(wǎng)模型的作業(yè)流程仿真優(yōu)化，根據(jù)仿真結果，分析作業(yè)流程中存在的問題。劉偉達等[8]定性分析鐵路貨運服務、鐵路貨運生產(chǎn)中存在的問題，提出組織模式和業(yè)務流程的優(yōu)化方案。在此基礎上，結合高鐵快運業(yè)務運作現(xiàn)狀，構建Petri 網(wǎng)模型描述高鐵快運作業(yè)流程，利用Flexsim軟件仿真，以診斷高鐵快運作業(yè)存在的主要問題，并提出高鐵快運發(fā)送、到達作業(yè)流程優(yōu)化策略，為改進高鐵快運作業(yè)流程提供理論支撐。

1 高鐵快運作業(yè)流程現(xiàn)狀

高鐵快運是指以載客動車組非乘客空間、快遞柜、確認車等為運輸工具，依托高速鐵路線路資源和動車運用所、高速鐵路車站等場站資源，面向中高端快運市場需求提供的高時效、高品質服務的鐵路快捷貨運產(chǎn)品。高鐵快運作業(yè)流程主要包括發(fā)送作業(yè)流程和到達作業(yè)流程。

1.1 發(fā)送作業(yè)流程分析

高鐵快運發(fā)送作業(yè)主要包括客戶下單、營業(yè)部交接、集散中心分揀、裝卸計劃編制與派班等主要環(huán)節(jié)，其具體作業(yè)流程如下。①客戶下單?？蛻敉ㄟ^撥打客服電話、95572 網(wǎng)站、APP、微信小程序提報發(fā)送需求，營業(yè)部通過訂單平臺將取件任務下發(fā)給快遞員；快遞員上門取件時，在手持終端“無任務建單”選項建立任務單，并核對貨物品類及包裝是否符合發(fā)送要求，完成客戶下單申請。②營業(yè)部交接?？爝f員取件結束后返回營業(yè)部交接，營業(yè)部操作人員與快遞員一同核對檢查貨物數(shù)量、重量等信息與面單是否一致，檢查無誤后將快件入庫掃描。隨后，營業(yè)部根據(jù)快件尺寸制訂裝載方案，并將集裝化信息與快件信息一并上傳至系統(tǒng)，等待班車司機將其轉運至集散中心。③集散中心分揀。集散中心收到來自營業(yè)部的信息預報后，根據(jù)預報需求，合理配置集裝器具及作業(yè)人員。班車到達后，集散中心作業(yè)人員與班車司機核對集裝化器具的數(shù)量、規(guī)格，無誤后按照快件到站、快件品類(文件類、物品類)分別封裝。集裝容器裝滿后進行安檢稱重，施封后進行配載作業(yè)，并向發(fā)站發(fā)送預報信息。④發(fā)站裝車。發(fā)站收到預報信息后，首先核實運力情況，確定列車開行、客流等情況，如遇特殊情況不能正常裝車，需要向集散中心通報并及時調整。隨后引導來自集散中心的車輛、人員至指定地點準備進行集裝件交接。最后，裝車作業(yè)人員根據(jù)配載計劃核對集裝件數(shù)目、裝運車次、?？空九_，無誤后將集裝件搬運至站臺指定位置，等待列車到達后進行裝車作業(yè)。高鐵快運發(fā)送作業(yè)主要流程如圖1 所示。

1.2 到達作業(yè)流程分析

高鐵快運到達作業(yè)主要包括車站卸車、分揀轉運，集散中心拆包分揀，營業(yè)部分揀配送等主要環(huán)節(jié)，其具體流程如下。①卸車分揀作業(yè)。由高鐵快運隨行押運人員向前方卸車站發(fā)送預報信息，卸車站根據(jù)卸車需求配備人員與裝卸機具，并核實列車到達時刻、?？空九_等信息。作業(yè)人員提前到達指定列車位置，卸車后核對并分揀集裝件，向集散中心發(fā)送預報信息后，裝至集散中心班車。②集散中心分揀作業(yè)。集散中心接收預報后，根據(jù)集貨預報需求合理配置作業(yè)人員、集裝容器等，完成到貨交接后，核驗集裝件實際信息與清單信息是否一致，并對快件逐一清點掃描，按照文件類和物品類分揀后集裝，最后向營業(yè)部發(fā)送預報信息。③營業(yè)部拆包分揀配送。接收集散中心預報后，組織裝卸班組、機具卸車，班車到達后核對集裝包包裝、重量、件數(shù)，無誤后卸車至分揀場地，由營業(yè)部人員對集裝件逐一拆包掃描，根據(jù)不同配送區(qū)域分揀，確認需要上門配送的貨物與快遞員交接，無需配送的快件留站等待客戶自提。高鐵快運到達作業(yè)主要流程如圖2 所示。

圖2 高鐵快運到達作業(yè)主要流程Fig.2 Main process of high speed rail express arrival

2 高鐵快運作業(yè)流程問題診斷

2.1 發(fā)送作業(yè)流程問題診斷

記Pn為高鐵快運發(fā)送作業(yè)流程庫所，主要包括集散中心、裝卸車站、營業(yè)部三級節(jié)點；Tn為高鐵快運發(fā)送作業(yè)流程變遷，主要包括分揀、裝卸車、掃描等環(huán)節(jié)。根據(jù)高鐵快運既有發(fā)送作業(yè)流程，構建高鐵快運發(fā)送作業(yè)流程Petri 網(wǎng)模型如圖3 所示。

根據(jù)業(yè)務實際，假設上門取件、貨物交接、裝卸計劃編制等業(yè)務消耗時間服從正態(tài)分布，站點裝車、分揀堆碼、進出場掃描等服從均勻分布，高鐵快運發(fā)送作業(yè)流程Petri網(wǎng)模型參數(shù)取值如表1所示。

圖3 高鐵快運發(fā)送作業(yè)流程Petri 網(wǎng)模型Fig.3 Petri net model of high speed rail express delivery workflow

表1 高鐵快運發(fā)送作業(yè)流程Petri 網(wǎng)模型參數(shù)取值 %Tab.1 Parameter values of Petri net model for high speed railway express delivery

仿真展示高鐵快運發(fā)送作業(yè)流程，由于高鐵快運當日達業(yè)務發(fā)送作業(yè)須在當日完成，時限性要求高，因而應對高鐵快運1 d 內的作業(yè)情況進行仿真，分析當日貨物配送運輸過程中存在的問題。同時，隨著時間的推移，訂單數(shù)量的積累，作業(yè)流程中存在的潛在問題將逐漸顯現(xiàn)，應對一定時期內高鐵快運業(yè)務的作業(yè)情況進行仿真分析。高鐵快運發(fā)送作業(yè)仿真結果如圖4 所示。

圖4 高鐵快運發(fā)送作業(yè)仿真結果圖Fig.4 Simulation result diagram of high speed railway express departing operation

由仿真結果可知，快件主要集中在集散中心卸車(T15)、集散中心入場掃描(T16)、集散中心拆包掃描(T19)及集散中心分揀(T20) 4 個環(huán)節(jié)。①集散中心卸車。由于目前高鐵快運裝卸作業(yè)場地有限且客戶發(fā)貨時間相對集中，導致不同類型、批量較大的貨物在相似時間涌入集散中心后，會出現(xiàn)場地空間不足、分揀能力不足等問題，增加了車輛排隊等待卸車的時間。②集散中心入場掃描、集散中心拆包掃描。貨物在進入場站時需要掃描，查看集裝件數(shù)量是否與系統(tǒng)匹配以進行交接確認。隨后再對集裝件拆包后對快件進行逐件掃描，確認快件詳細信息，以便進行分揀等后續(xù)作業(yè)。多次重復性的工作增加了貨物的處理時間，且目前高鐵快運采用人工掃描作業(yè)方式，掃描拆包的效率較低，增加了作業(yè)時間，使得貨物大量堆積于此環(huán)節(jié)，影響后續(xù)作業(yè)的進行。③集散中心分揀。集散中心要做好各營業(yè)部及到發(fā)站快件的貨物集散任務，目前主要以人工分揀為主，且快件多為集中到達，作業(yè)任務量不均衡現(xiàn)象嚴重，導致極易在此環(huán)節(jié)出現(xiàn)堆積現(xiàn)象。

2.2 到達作業(yè)流程問題診斷

根據(jù)高鐵快運既有到達作業(yè)流程，構建高鐵快運到達作業(yè)流程Petri 網(wǎng)模型如圖5 所示。

各節(jié)點消耗時間與發(fā)送作業(yè)相同，高鐵快運到達作業(yè)流程Petri 網(wǎng)模型參數(shù)取值如表2 所示。

高鐵快運到達作業(yè)仿真結果如圖6 所示。

今早請假半天，與朋友一起到醫(yī)院探望同學的父親。探視完畢，走出醫(yī)院，相約一起吃個早餐。抬頭四顧，早餐店還真不少，但總感覺醫(yī)院周圍的餐館不怎么衛(wèi)生 ，于是走走停停，尋尋覓覓，來到一家離醫(yī)院稍遠的的小餐館：“留福記”。

由圖6 可知，貨物主要堆積在集散中心拆包掃描(T9)、站點派件交接掃描(T19)、集散中心入場掃描(T14)和站點入場掃描(T25)等4 個環(huán)節(jié)。其中裝卸站分揀擁堵主要因為目前高速鐵路客運站臺沒有專門的貨物作業(yè)通道，既有設施無法充分滿足貨物作業(yè)需求，且設備配置不夠，導致此環(huán)節(jié)擁堵現(xiàn)象嚴重；站點派件交接掃描環(huán)節(jié)，由于在進入站點后首先需經(jīng)過入場掃描和拆包掃描，在確認送件后需要站點和快遞員共同配合對待派件的快件進行逐件掃描，因而貨物在站點至派件過程中需經(jīng)歷3 次掃描工作，大幅增加了貨物處理時間。

圖5 高鐵快運到達作業(yè)流程Petri 網(wǎng)模型Fig.5 Petri net model of high speed railway express arrival workflow

表2 高鐵快運到達作業(yè)流程Petri 網(wǎng)模型參數(shù)取值 %Tab.2 Parameter value of Petri net model for high speed railway express arrival process

圖6 高鐵快運到達作業(yè)仿真結果圖Fig.6 Simulation result diagram of high speed railway express arrival operation

3 高鐵快運作業(yè)流程優(yōu)化

3.1 發(fā)送作業(yè)流程優(yōu)化

結合發(fā)送作業(yè)流程仿真結果中出現(xiàn)的擁堵環(huán)節(jié)，以精簡環(huán)節(jié)、規(guī)范操作、滿足個性化需求為目標，以注重時效性，兼顧資源優(yōu)化與客戶滿意度為原則，分析高鐵快運發(fā)送作業(yè)流程優(yōu)化措施。

（1）建立負載均衡機制，優(yōu)化快件送達時間，緩解集散中心裝卸車壓力。集散中心可以針對卸車和裝卸站入場卸車作業(yè)擁堵的問題，根據(jù)階段性貨物處理速率和集中情況，設定接收貨物時刻表，站點根據(jù)時刻表將貨物準時運至集散中心。同時，可以建立信息系統(tǒng)，實時更新集散中心貨物積存情況，站點通過填報貨物數(shù)量、目的地等基本信息提交發(fā)送申請，通過后即將貨物運輸至集散中心，以有效緩解集散中心貨物的大量聚集，同時集散中心可根據(jù)站點貨物運輸?shù)木o急程度選擇優(yōu)先處理重要快件，以提高貨物運輸時效性。同時，增強相鄰環(huán)節(jié)之間的溝通有效度及銜接的順暢度。

（2）提升信息化水平，加強作業(yè)信息聯(lián)通，實現(xiàn)一次掃描全程互認。針對集散中心入場掃描擁堵的問題，加強快件信息交互，貨物在集散中心和裝卸站不再進行集裝件入場掃描，集裝件經(jīng)過入場安檢和卸車后直接進行拆包掃描作業(yè)。一次掃描全程互認可以縮減整個流程中對快件或集裝件的掃描次數(shù)，精簡作業(yè)環(huán)節(jié)，提高貨物處理效率。

（3）加大分揀設備投入，集成掃描分揀功能，提升分揀作業(yè)效率。針對集散中心拆包掃描和集散中心分揀作業(yè)環(huán)節(jié)擁堵的問題，根據(jù)目前集散中心拆包掃描與分揀的工作狀態(tài)，適當添設掃描分揀等作業(yè)的設備器具，以提高作業(yè)的時效性，加強作業(yè)的專業(yè)性，增強作業(yè)的準確性，使拆包掃描及分揀環(huán)節(jié)的作業(yè)能力能夠滿足當日貨物的作業(yè)需求。

（4）優(yōu)化業(yè)務組織模式，提前指定配載計劃，提升作業(yè)組織效率。針對裝卸站制定配載計劃并審核作業(yè)效率較低的問題，集散中心發(fā)送信息預報后，可以通過系統(tǒng)了解當天貨物運量情況，即可在貨物到達裝卸站前制訂配載計劃，并安排相關裝車人員及裝載機具做好裝車準備。當貨物到達裝卸站進行分揀堆碼后僅需對配載計劃進行審核，即可開始裝車作業(yè)。如果實際貨物運量與預制訂計劃存在差異，則可利用預留的空余時間進行協(xié)調，可控性較強。

（5）加快推進電子單據(jù)，簡化交接環(huán)節(jié)，減少核驗等待時間。針對票據(jù)交接環(huán)節(jié)，加快發(fā)展電子票據(jù)，經(jīng)掃描快件條碼，直接將信息發(fā)送至平臺，同步傳輸至需要快件信息的各級部門，加快信息傳遞速度，縮減不必要的交接等待時間，能夠有效避免由于保存不當造成票據(jù)丟失的情況。

綜上所述，高鐵快運發(fā)送作業(yè)流程優(yōu)化方案及優(yōu)化效果如表3 所示。

表3 高鐵快運發(fā)送作業(yè)流程優(yōu)化方案及優(yōu)化效果Tab.3 Optimization scheme and effect of operation flow at sending end of high speed railway express

進一步仿真驗證優(yōu)化方案效果，優(yōu)化后高鐵快運發(fā)送作業(yè)流程仿真模擬360 h作業(yè)效果如圖7所示。

在優(yōu)化后的發(fā)送作業(yè)流程方案中，有效解決了既有發(fā)送流程4 個擁堵環(huán)節(jié)，發(fā)送作業(yè)重點流程優(yōu)化前后仿真360 h 堆積情況對比圖如圖8 所示。由此可見，優(yōu)化措施對于提升高鐵快運發(fā)送作業(yè)效率具有顯著影響。

圖7 優(yōu)化后高鐵快運發(fā)送作業(yè)流程仿真模擬360 h 作業(yè)結果圖Fig.7 Simulation result of 360 h operation of optimized high speed railway express departing workflow

3.2 到達作業(yè)流程優(yōu)化

結合到達作業(yè)流程仿真結果，重點對高鐵快運到達作業(yè)流程中裝卸站分揀、站點派件交接等環(huán)節(jié)提出優(yōu)化改進措施。

（1）加強設施設備標準化建設，提升分揀作業(yè)效率。在高速鐵路車站建設高鐵快運專用作業(yè)場地及倉庫，規(guī)范裝卸站分揀等作業(yè)空間，配備相關作業(yè)設備，提高作業(yè)效率，縮短時間。實現(xiàn)高鐵快運業(yè)務標準化，制訂集裝件尺寸、集裝件內快件類型、單位作業(yè)時間等方面的標準，從而加強作業(yè)的規(guī)范性以及便捷性，從而減少分揀等作業(yè)的消耗時間。

（2）加大信息化投入力度，實現(xiàn)掃描結果互認。通過建立信息平臺共享快件信息，刪減交接掃描工作，減少掃描、紙質交接等重復度高、消耗時間長的工作。站點確認快件需進行派送后，快遞員直接從系統(tǒng)中獲取派件信息及快件實體，進行派件規(guī)劃及派件等后續(xù)工作。

基于上述優(yōu)化措施，優(yōu)化后高鐵快運到達作業(yè)流程仿真運行360 h 結果如圖9 所示。

仿真結果顯示，通過流程及設備優(yōu)化有效提高作業(yè)效率33.4%，僅集散中心到貨提取環(huán)節(jié)存在0.05%的擁堵問題，優(yōu)化流程后的裝卸站分揀和集散中心拆包掃描環(huán)節(jié)分別較優(yōu)化前提升54.1%和52.38%，整體優(yōu)化效果顯著。

圖8 發(fā)送作業(yè)重點流程優(yōu)化前后仿真360 h 堆積情況對比圖Fig.8 Comparison chart of 360h simulation accumulation before and after optimization of key operation process

圖9 優(yōu)化后高鐵快運到達作業(yè)流程仿真運行360 h 結果圖Fig.9 Effect chart of simulation 360 h after optimization of high speed railway express arrival workflow

4 結束語

合理優(yōu)化高鐵快運作業(yè)流程對于提升高鐵快運運作效率、滿足市場需求具有重要意義。通過仿真的Petri 網(wǎng)模型展現(xiàn)出優(yōu)化重點作業(yè)流程對高鐵快運整體運作效率的積極影響，為優(yōu)化運輸產(chǎn)品供給提供了決策依據(jù)。隨著高鐵快運業(yè)務的進一步發(fā)展，結合現(xiàn)場作業(yè)需求，應階段性的進行仿真驗證，及時優(yōu)化調整不同需求背景下的業(yè)務流程，以適應市場變化。未來可針對貨運動車組下線運營、客運列車捎帶、確認車等不同組織模式的運作及貨物到發(fā)特征，細分作業(yè)流程，以保證作業(yè)規(guī)范對運輸模式的適用性。