基本信息
- 项目名称：
- 航空快递网络规划
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 数理
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本文立足国内航空快递公司刚起步阶段的发展现状，同时，快递公司现有的规划方法和规划手段相对比较原始，更多依靠规划人员的经验以及对网络运营方面的熟悉程度，而且每一次的规划调整耗时较长，难以适应外部资源及需求变化，而做到规划和评价快速响应，整个工作缺乏一个有效的规划工具和评价工具来实现高效、科学的航空网络规划及评价的经营现状。小组选题航空快递网络规划，进行立项研究。
- 详细介绍：
- 国内航空快递公司刚起步阶段，公司现有的规划方法和规划手段相对比较原始，更多依靠规划人员的经验以及对网络运营方面的熟悉程度，而且每一次的规划调整耗时较长，难以适应外部资源及需求变化，而做到规划和评价快速响应，整个工作缺乏一个有效的规划工具和评价工具来实现高效、科学的航空网络规划及评价。同时，现有的全货机航线基本都是“点对点”以及“环型”飞行模式，航线覆盖面小，部分航段装载率过低，往返流向上货量极不均衡，在现有的飞行模式下无法继续投入全货机资源，但单流向上的货量大，不投入全货机资源已经无法满足业务发展需求。然而，中国航空运输市场将以每年7.6%的速度增长，成为仅次于美国的第二大航空市场。面对如此光明的市场前景，国内航空快递公司却难以捍卫本国市场领土，甚至有被边缘化的危险。 从航空公司网络角度还是目前我国快递行业存在的问题来看，其本质都是一种系统性规划的缺陷。如何使用合适的理论方法对某个航空企业甚至国家航线网络进行定量优化以及效率改善，是一个值得研究的课题。因此本文旨在通过对航空快递网络进行理论研究，从而找到提升航空网络效率的有效方法。 同时，国内对此鲜有成果，项目小组深入分析后，选题航空快递网络规划进行立项研究。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 本文思路：本文主要思路是将货物与飞机在满足航段容量约束并实现各点需求的条件下以最小成本分配到网络中。在此基础上将所有航段流构成可行的飞机闭环路径，并求得以最小成本运输完所有货物所需各机型数量。立足于国内快递公司现有规模，本文先假定航段无限制，求得结果后对此假设进行验证是否合理。
科学性、先进性及独特之处
- 创造性地将飞机空载运行成本与货物流成本进行分离，不仅保证了模型理论上的正确性，同时飞机空载运行成本部分比较容易获得，且数值大其相对误差小。放弃了飞机装载率参数，减少了对大量历史数据的搜集与计算，从而降低了调研成本与难度，使其更贴近实际；同时通过编写C++程序调用Cplex软件进行模型求解极大地增加了其解决实际问题的能力，为航空快递公司提供了基于利润最大化同时保证快递时效的网络构建方法及程序源代码。
应用价值和现实意义
- 本文将飞机空载运行成本与货物流成本进行分离，放弃装载率参数，减少了对大量历史数据的搜集与计算，从而降低了调研成本与难度，使其更贴近实际；同时通过编写C++程序调用Cplex软件进行模型求解极大地增加了其解决实际问题的能力，为航空快递公司提供了基于利润最大化同时保证快递时效的网络构建方法及程序源代码，顺应航空快递市场发展要求，填补了国内空白，为国内刚起步的航空快递公司发展增强国际竞争力。
学术论文摘要
- 快递服务要求在一个时间限制内将货物从起点运送到目的地，由于对时间的严格要求，长距离运输一般由飞机完成。本文在航空快递网络构建中，通过建立数学模型，将快递流量及各机型以最小成本分配到整个网络中，运用Concert Technology C++程序调用ILOG Cplex Optimizer API对模型进行求解得到各航段的快递流量及各机型的使用次数，并将得到的网络流构造成可行的闭环路线，得出最优航空快递网络。与此同时，对刚性散航与柔性散航的处理进行深入分析与讨论，形成最终方案。过程中，通过设计算例详细说明了本文方法的使用。 关键词：航空快递 网络规划 多货物流 散航
获奖情况
- 作品尚未发表
鉴定结果
- 尚未进行鉴定
参考文献
- [2]Armacost A P，Aarnhart C，Ware K A，et al.USP optimizes its air network[J]，2004，34(1)：15-25. [8]Kim D，Barnhart C，Ware K，et al.Multimodal express package delivery：A service network design application[J].Transportation Science，1999，33(4)：391-407. [12]C.Barnhart，N.L.Boland，L.W.Clarke，E.L.Johnson，G.L.Nemhauser，and R.G.Shenoi，“Flight string models for aircraft fleeting and routing，”Transportation Science，vol. 32，no. 3，pp. 208-220，1998. [16]C.Barnhart and R.Schneur，“Air network design for express shipment service，”Operations Research，vol. 44，no. 6，1996. [17]Y.Chan and R.J.Ponder，“The small package air freight industry in the United States：A review of the federal express experience，”Transportation Research-A，vol. 13A，1979. [18]L.Chestler，“Overnight air express：Spatial pattern，competition and the future in small package delivery services，”Transportation Quarterly，vol. 39，no. 1，1985.
同类课题研究水平概述
- （1）国内航空快递公司处于起步阶段，民营快递巨头顺丰航空快递公司于2009年底成功实现首飞，对此，国内鲜有成果。 （2）1979年，Chan和Ponder回顾了跟Fedex公司相关的航空货递业的发展历程，他们概述了该行业的特征并作了管理实践的调查。 （3）1985年，Chestler研究了快递行业的早期发展，定量分析了网络的结构，竞争模式与hub选址。 （4）1985年，Kanafani和Ghobrial分析了航线网络的汇聚（hubbring）现象，他们研究了汇聚现象背后的经济本质，并得出结论，在一些网络里面，合理的汇聚可以得到可观的经济效益。 （5）1989年，Hall分析了通宵运输的约束对航空货递业一些特性的影响。 （6）1993年，Kuby和Gray研究了轴辐式网络中的中途停留与补给问题，并且以Fedex的实际数据为例作了案例分析。 （7）1996年，Barnhart和Schneur针对快递服务网络建立了数学模型，并设计了一个算法，他们的数学模型中只有一个hub点也只有一种类型的飞机，他们的结论是货物流完全由飞机路径决定。 （8）1997年，Kim针对复杂运输服务网络规划问题建立了一系列的模型和算法，并举例说明了该方法在快递业的使用。 （9）Magnanti，Golden和Assad，Desaulniers等，Desrosiers等都研究了车辆路径选择的网络规划问题。 （10）2000年，Andrew P.Armacost使用复合变量对快递服务网络进行建模和求解，解决了大型复杂网络因为变量规模过于庞大难以求解的问题。 从国外上述研究可以看到，几乎所有的研究都集中在轴辐式网络上，因为轴辐式快递网络运行稳定，易于管理，且在分拨中心数量庞大时体现出经济性，其在现实中更是得到最广泛的应用，所有的大型快递公司都是按照这样的方式组织和规划网络。但是在分拨中心数量较少，特别是对国内的一些刚具一定规模的快递公司来讲，轴辐式网络并不是一个最佳的选择，反而是非轴辐式网络更能够体现出网络的优越性，然而在理论上对于非轴辐式网络的模型和算法的研究较少，国内更是鲜有成果。
