航空物流系统的概念模型与结构分析

[基金项目]国家自然科学基金项目“航线网络鲁棒优化设计方法研究”(批准号：70771046)

[作者简介]白杨，南京航空航天大学民航学院运输系讲师，博士生，研究方向为管理科学与工程、现代物流管理；朱金福。南京航空航天大学民航学院运输系教授，博士生导师，研究方向为交通规划与管理。(江苏南京210016)

一、引言

物流系统是为实现一定目标而设计的由相互作用、相互依赖的物流要素所构成的有机整体。物流系统的构成要素、物流系统的特征、物流系统的优化和管理等内容是物流系统研究的重要课题。黄中鼎等探讨了物流系统的概念；苏科五对物流系统的结构进行了分析。也有学者利用Petri网技深圳到丽江物流术或WitheS8软件对物流系统进行仿真优化研究。

随着准时物流、精益物流、零库存等方法的应用，物流活动集成化、协同化和快速反应能力明显增强，供应周期短、高价值的产品开始优先选用空运或加大空运比例，以求更快的市场反应、减少资金占用、降低库存与风险，从而降低物流的总成本。这样就使得以航空货运为基础，为客户提供全方位服务的航空物流系统快速发展。何涛通过对我国航空物流环境的分析，研究了基于机场的航空物流的发展战略。秦岩对航空物流体系的层次、特点和基本模式进行了研究。邹建军认为建立航空货运服务链是传统航空货运服务发展的必然趋势，其目标就是实现航空货运服务链内部企业的资源共享、利益共享和客户价值最大化。杜亚江、王江涛论述了航空物流系统计算机监控及网络通信的实现，并对航空物流仓库系统中采用的工业以太网和现场总线技术进行研究。孟建军、彭珍瑞等对于基于现场总线的机场货运站物流处理系统进行了探讨。盛海潇对基于自主式物流的航空物流系统的特征和关键要素进行了分析。张宸、汕头到福建物流刘仲英等提出了适用于我国航空物流系统的信息结构重组模型。本文根据已有的研究成果，提出了航空物流系统的概念模型，并在分析系统各要素和各环节的结合方式上，探讨了几种不同的系统结构，以促进我国航空物流服务的发展。

二、航空物流系统的概念模型及构成要素

1航空物流系统的三维概念模型

航空物流系统是一个涉及多个不同类型企业组织之间协同工作的结构体系。对于航空物流系统的概念，我们可以从不同的角度进行定义。从航空物流的作业内容分析，航空物流系统是由集货、地面运输、订舱、包装、空中运输和配送等作业环节共同构成，为客户提供门到门物流服务的综合体；从航空物流系统的服务职能分析，则包含了航线管理、航班计划、舱位控制、货栈服务、需求管理和配送管理等多方面的服务职能；从管理层次认识航空物流系统，则必须从战略规划、决策分析、管理控制和业务处理四个方面进行航空物流系统的定义。所以，在对航空物流系统要素的分类、物流系统的综合评价和全面认识的基础上，参照霍尔系统工程的三维模型而得出了航空物流系统的三维概念模型，如图1所示。

2航空物流系统的构成要素

目前，我国航空货运市场呈三足鼎立的格局，上海机场、广州白云和深圳宝安、首都国际4个机场占国内航空货运市场一半之多。国际航空货运市场呈“双核”格局，66.43％的出入境的航空货物需在北京和上海集聚、中转、疏散。这表明当前我国航空货物运输以枢纽空港间的交流为主。而航空货运是发展航空物流的基础，因此，建立以枢纽机场为核心的航空物流系统是实现高效率、全方位物流服务的主导方向。

基于枢纽机场的航空物流系统，从功能角度看，它是以枢纽机场为核心，由中枢辐射式航线网络构成，承担一定范围内物流服务的物流辐射系统网络。从运作流程看，它对内通过枢纽机场物流中心与下级配送中心的业务联系实现对客户的配送服务，对外则通过与其他枢纽机场的对等物流系统的合作，实现物流服务的跨区域甚至跨国运行。从结构上来看，存在物流业务处理的核心区，也就是说，基于枢纽机场的航空物流系统完全形成了以枢纽机场为核心的统一体，实现了区域物流资源的有机整合和系统的整体高效运作。

航空物流系统是一个大跨度系统、可分系统，具有动态性和复杂性。根据航空物流三维概念模型，可以认为航空物流系统主要由网络系统、作业系统和管理系统组成。

网络系统是航空物流系统的基础，以枢纽机场为核心，由区域内运输网络及众多物流节点构成，承担区域内物流服务的区域性物流辐射系统网络，包括三方面：一是中枢辐射式的航线网络；二是航空物流通道设施、地面运输设施、信息系统设施等的基础设施网络；三是航空货运企业为了完善自身的服务而设立的遍布其服务范围的业务经营机构。航空物流网络系统也可以分为航线网络和地面运输网络。为了有效地实现空中和地面的有效衔接，通过开设卡车航班来提高整个网络的运作效率。卡车航班是为了向枢纽机场汇集货物，或者为枢纽机场发散货物而开通的，具有运输形式灵活的特点，可以运输大批量、超大超重货物和集装货物。同时，不难看出，卡车航班的运营正是基于中枢辐射式航线网络而设计的。

作业系统即航空物流生产服务系统，由具体的航空物流业务构成，主要包括运输、仓储、配送和包装等作业项目。它是航空物流业发展的核心。在作业系统中，空中运输由航空公司实现，地面运输、配送和包装等项目一般由货运代理公司完成，仓储服务和货物装载服务主要由机场完成。这样在航空物流系统中存在多个服务主体，分别承担不同的职责。

管理系统即航空物流组织管理和协调系统，主要职能是对航空物流系统的规划、指导、控制和协调，是航空物流业发展的关键。

三、航空物流系统的多重结构分析

系统的结构是指构成系统的要素或子系统间相互联系的方式。任何系统中的要素都是以一定的联系相结合，不同联系方式构成系统的不同结构。物流系统是一个既有静态，也有动态，既有时间，也有空间的多重结构的复杂系统。从航空物流系统的构成要素来看，彼此是互相平行、相互独立的，具有自身的性能和作用，不能互相代替。但在系统中，却要遵循物流规律，以不同的深度和广度、不同的数量比例和不同的关联方式相结合，形成不同的结构，产生出不同的功效。一般来说，可以从以下4个方面分析航空物流系统的结构。

1质态结构

质态结构是指物流系统的实体要素以技术和功能上的

相互适应性而发生联系的作用方式。质态结构的目标是追求全面发挥各要素的潜在能量，实现物流系统的最大功效。基于枢纽机场的航空物流系统的实体要素包括航空公司、枢纽机场、航空货代、海关、物流服务外包商等，其结构如图2所示。他们在实现航空物流系统的功能时分别承担不同的职责。在质态结构中，以枢纽机场为中心，依托航空公司的空中运力和航班服务，利用卡车航班或者货代的地面运输配送系统、仓储系统实现货物从起始地到目的地的物流服务。当然还有外围的物流服务外包商和相关的管理部门，也在整个系统中发挥重要的作用。

2量态结构

量态结构就是物流实体要素以相互协调的数量比例关系而发挥作用的联结方式。物流系统的量态结构表现在运输与储存、运输与装卸、搬运等不同物流环节的连接中。如果实体要素间、不同环节间的数量比例不协调，就会使多条的要素不能发挥作用，闲置浪费，甚至可能产生一定的干扰作用。在航空物流系统中，各主体资源的数量主要是：航空公司的航线、航班数和货运运力；枢纽机场货运处理能力、仓储能力；航空货代地面配送能力、仓储能力；海关的通关速度等。各资源相互结合的目的就是最大限度地满足货主的需求，从而获取收益，其结构如图3所示。

3空间结构

空间结构是指物流实体要素之间、不同环节之间在空向地域上分布的关联状态。空间结构合理与否是影响物流系统效能的重要因素之一。航空物流系统的空间结构主要体现在货物的OD流、航线网络、物流节点布局等方面。以枢纽机场为基础的航空物流系统的空间结构核心是枢纽机场的航线网络，其表现是枢纽机场与非枢纽机场、配送中心、发货地与收货地的地理分布，如图4所示。特别是以枢纽机场为核心而形成的航空物流园区，将航空货运、现代生产制造、海关通关、货物仓储与配送等物流职能集于一身，实现货主零库存和准时配送的要求。

4时间结构

时间结构是指运输、装卸搬运、储存、配送等不同环节根据需要而形成的，按先后次序连接的状态。时间结构的基本功效是把航空物流的不同环节结合成在时间上先后有序、上下衔接紧密的时序过程，使其具有更高的效率和效益。主要是从货物出发开始，经过货代收货、订舱，由航空公司空运到达目的地机场，然后分拣配送的整个流程，具体如图5所示。航空物流系统的时间结构复杂，并且每个环节都是由不同的主体完成。在强调航空物流服务时效性的情况下，利用科学方法对每个流程进行分析和优化是非常重要的。

四、航空物流系统的优化方向

物流要素包括运输、储存、装卸搬运、包装、流通加工和信息处理等环节，他们之间在目标、产权和运作上可能存在冲突，这些冲突会导致物流系统内的非线性相互作用，使物流系统处于非稳定的状态。在航空货运全过程中，货代几乎是佛山到仙桃物流货主惟一的接触点，但货代不参与机场操作与承运，必然会引起业务流程在结合部不能顺利延续，使得物流系统的总体服务质量无法得到有效保证。特别在国际市场，出口商为了配合买主的零库存管理与Jrr配送等先进生产方式，依赖信息技术进行及时紧急订货并限时交货。为了全程掌控货物信息，货代必须同步进行航空公司舱位的确认、计算货物体积重量、制作各类单据、指派内陆货车、报关等一系列繁杂的手续。而航空公司不与货主直接接触，在货物进入始发机场以前的操作都是由货代负责，但货物处理又受机场、航空货站、中转转换承运人等影响，这必然就会产生在货物处理过程中的矛盾。因此，从系统效能的角度来讲，为实现物流系统的整体目标，需要优化系统的结构，改善要素的属性及加强系统内的协同作用。

航空物流系统的优化主要有以下4个方向：(1)时效性，指整个系统的运作效率，可以通过对集货时间、地面配送时间、通关时间、机场处理和空中飞行时间的和来确定货物从货主交货到收货的总体时间，它是衡量航空物流系统运作效率的基本指标。对其优化可以通过对货运代理的运输路径、机场货物处理系统的效率和航空公司航班的准点率等方面人手。(2)可靠性，主要是指货物运输的安全性和信息交流的可靠性。比如，使用安全性能高的包装和机械化的装卸搬运手段来降低货物的货损率、货差率；通过完善的信息系统保证客户信息的安全和交易的安全。(3)经济性，包括运输、存储、通关、地勤、空运等各方面成本。主要的优化方向有：航空公司可根据规模经济和范围经济进行运输路线的优化来降低货物的运输成本、海关可以通过EDI手段降低通关成本、货代可以根据客户生产或销售的数据进行库存优化降低库存成本等。(4)便利性，主要是通过提供手续简便、弹性化和多样化的服务以及物流信息系统的建设来实现。

航空物流系统的目的是实现航空运输货物的空间效益、时间效益及部分质态效益，通过航空物流各环节的有机结合，在保证实现航空物流一定服务水平的前提条件下，取得最佳的经济效益。通过对航空物流系统四种结构的分析，可以使我们更好地认识系统中存在的矛盾，为系统的优化提供重要的参考。航空物流系统作为现代物流系统的一个组成部分，随着其不断发展和完善，将会在社会整体物流系统中起到越来越重要的作用。