高铁快运作业流程问题诊断及优化研究

于雪峤，梁晓慷，徐中坚，王丹竹

YU Xueqiao1, LIANG Xiaokang2, XU Zhongjian3, WANG Danzhu1

（1.中国铁道科学研究院集团有限公司 运输及经济研究所，北京 100081；2.中国国家铁路集团有限公司 客运部，北京 100844；3.中铁集装箱运输有限责任公司 中铁国际多式联运有限公司，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

随着网络经济的崛起，电商快递物流行业市场需求不断增长，客户对运输产品的时效性、经济性、稳定性等方面均提出了更高的要求。2010—2019 年我国快递业务量与业务收入年均增长分别为44.31%和32.93%，快递行业成为经济发展的重要增长点。在此背景下，为了充分满足市场多元化的运输需求，中国国家铁路集团有限公司(以下简称“国铁集团”)适时推出高铁快运产品，进一步推动铁路货运市场化改革进程。目前，依托高速铁路成网优势，国铁集团已开通高铁快运线路451条，开设高铁快运办理站481 个，覆盖了全国514个城市，已建成的高铁快运服务网络基本覆盖我国主要快递业务需求。

目前，高铁快运载运形式主要包括确认车、捎带运输、预留车厢、快递柜等。高铁快运业务尚处于起步发展阶段，由装卸车站、营业部、转运中心三级网络组成，运作中存在着作业环节冗余、资源配置不合理、作业效率较低、作业环节衔接不畅、信息化水平较低等问题，是制约高铁快运业务发展的瓶颈。因此，为进一步提升高铁快运服务水平与效能，需要构建一套适应高铁快运业务需要的作业流程优化理论，科学地分析高铁快运业务存在的问题，有针对性地提出高铁快运作业流程的优化对策，以适应高铁快运业务模式、发展规模的变化。

国内外学者对高铁快运作业流程优化的研究相对较少。目前，对于高铁快运的研究主要集中在需求分析与预测[1]、发展策略研究[2]、高铁快运服务网络构建[3]、作业计划编制[4]及仿真建模[5]等方面。在作业流程仿真优化方面，Reutenauer[6]，Sawhney 等[7]学者运用Petri 网数形结合的特点，实现基于Petri 网模型的作业流程仿真优化，根据仿真结果，分析作业流程中存在的问题。刘伟达等[8]定性分析铁路货运服务、铁路货运生产中存在的问题，提出组织模式和业务流程的优化方案。在此基础上，结合高铁快运业务运作现状，构建Petri 网模型描述高铁快运作业流程，利用Flexsim软件仿真，以诊断高铁快运作业存在的主要问题，并提出高铁快运发送、到达作业流程优化策略，为改进高铁快运作业流程提供理论支撑。

1 高铁快运作业流程现状

高铁快运是指以载客动车组非乘客空间、快递柜、确认车等为运输工具，依托高速铁路线路资源和动车运用所、高速铁路车站等场站资源，面向中高端快运市场需求提供的高时效、高品质服务的铁路快捷货运产品。高铁快运作业流程主要包括发送作业流程和到达作业流程。

1.1 发送作业流程分析

高铁快运发送作业主要包括客户下单、营业部交接、集散中心分拣、装卸计划编制与派班等主要环节，其具体作业流程如下。①客户下单。客户通过拨打客服电话、95572 网站、APP、微信小程序提报发送需求，营业部通过订单平台将取件任务下发给快递员；快递员上门取件时，在手持终端“无任务建单”选项建立任务单，并核对货物品类及包装是否符合发送要求，完成客户下单申请。②营业部交接。快递员取件结束后返回营业部交接，营业部操作人员与快递员一同核对检查货物数量、重量等信息与面单是否一致，检查无误后将快件入库扫描。随后，营业部根据快件尺寸制订装载方案，并将集装化信息与快件信息一并上传至系统，等待班车司机将其转运至集散中心。③集散中心分拣。集散中心收到来自营业部的信息预报后，根据预报需求，合理配置集装器具及作业人员。班车到达后，集散中心作业人员与班车司机核对集装化器具的数量、规格，无误后按照快件到站、快件品类(文件类、物品类)分别封装。集装容器装满后进行安检称重，施封后进行配载作业，并向发站发送预报信息。④发站装车。发站收到预报信息后，首先核实运力情况，确定列车开行、客流等情况，如遇特殊情况不能正常装车，需要向集散中心通报并及时调整。随后引导来自集散中心的车辆、人员至指定地点准备进行集装件交接。最后，装车作业人员根据配载计划核对集装件数目、装运车次、停靠站台，无误后将集装件搬运至站台指定位置，等待列车到达后进行装车作业。高铁快运发送作业主要流程如图1 所示。

1.2 到达作业流程分析

高铁快运到达作业主要包括车站卸车、分拣转运，集散中心拆包分拣，营业部分拣配送等主要环节，其具体流程如下。①卸车分拣作业。由高铁快运随行押运人员向前方卸车站发送预报信息，卸车站根据卸车需求配备人员与装卸机具，并核实列车到达时刻、停靠站台等信息。作业人员提前到达指定列车位置，卸车后核对并分拣集装件，向集散中心发送预报信息后，装至集散中心班车。②集散中心分拣作业。集散中心接收预报后，根据集货预报需求合理配置作业人员、集装容器等，完成到货交接后，核验集装件实际信息与清单信息是否一致，并对快件逐一清点扫描，按照文件类和物品类分拣后集装，最后向营业部发送预报信息。③营业部拆包分拣配送。接收集散中心预报后，组织装卸班组、机具卸车，班车到达后核对集装包包装、重量、件数，无误后卸车至分拣场地，由营业部人员对集装件逐一拆包扫描，根据不同配送区域分拣，确认需要上门配送的货物与快递员交接，无需配送的快件留站等待客户自提。高铁快运到达作业主要流程如图2 所示。

图2 高铁快运到达作业主要流程Fig.2 Main process of high speed rail express arrival

2 高铁快运作业流程问题诊断

2.1 发送作业流程问题诊断

记Pn为高铁快运发送作业流程库所，主要包括集散中心、装卸车站、营业部三级节点；Tn为高铁快运发送作业流程变迁，主要包括分拣、装卸车、扫描等环节。根据高铁快运既有发送作业流程，构建高铁快运发送作业流程Petri 网模型如图3 所示。

根据业务实际，假设上门取件、货物交接、装卸计划编制等业务消耗时间服从正态分布，站点装车、分拣堆码、进出场扫描等服从均匀分布，高铁快运发送作业流程Petri网模型参数取值如表1所示。

图3 高铁快运发送作业流程Petri 网模型Fig.3 Petri net model of high speed rail express delivery workflow

表1 高铁快运发送作业流程Petri 网模型参数取值 %Tab.1 Parameter values of Petri net model for high speed railway express delivery

仿真展示高铁快运发送作业流程，由于高铁快运当日达业务发送作业须在当日完成，时限性要求高，因而应对高铁快运1 d 内的作业情况进行仿真，分析当日货物配送运输过程中存在的问题。同时，随着时间的推移，订单数量的积累，作业流程中存在的潜在问题将逐渐显现，应对一定时期内高铁快运业务的作业情况进行仿真分析。高铁快运发送作业仿真结果如图4 所示。

图4 高铁快运发送作业仿真结果图Fig.4 Simulation result diagram of high speed railway express departing operation

由仿真结果可知，快件主要集中在集散中心卸车(T15)、集散中心入场扫描(T16)、集散中心拆包扫描(T19)及集散中心分拣(T20) 4 个环节。①集散中心卸车。由于目前高铁快运装卸作业场地有限且客户发货时间相对集中，导致不同类型、批量较大的货物在相似时间涌入集散中心后，会出现场地空间不足、分拣能力不足等问题，增加了车辆排队等待卸车的时间。②集散中心入场扫描、集散中心拆包扫描。货物在进入场站时需要扫描，查看集装件数量是否与系统匹配以进行交接确认。随后再对集装件拆包后对快件进行逐件扫描，确认快件详细信息，以便进行分拣等后续作业。多次重复性的工作增加了货物的处理时间，且目前高铁快运采用人工扫描作业方式，扫描拆包的效率较低，增加了作业时间，使得货物大量堆积于此环节，影响后续作业的进行。③集散中心分拣。集散中心要做好各营业部及到发站快件的货物集散任务，目前主要以人工分拣为主，且快件多为集中到达，作业任务量不均衡现象严重，导致极易在此环节出现堆积现象。

2.2 到达作业流程问题诊断

根据高铁快运既有到达作业流程，构建高铁快运到达作业流程Petri 网模型如图5 所示。

各节点消耗时间与发送作业相同，高铁快运到达作业流程Petri 网模型参数取值如表2 所示。

高铁快运到达作业仿真结果如图6 所示。

今早请假半天，与朋友一起到医院探望同学的父亲。探视完毕，走出医院，相约一起吃个早餐。抬头四顾，早餐店还真不少，但总感觉医院周围的餐馆不怎么卫生 ，于是走走停停，寻寻觅觅，来到一家离医院稍远的的小餐馆：“留福记”。

由图6 可知，货物主要堆积在集散中心拆包扫描(T9)、站点派件交接扫描(T19)、集散中心入场扫描(T14)和站点入场扫描(T25)等4 个环节。其中装卸站分拣拥堵主要因为目前高速铁路客运站台没有专门的货物作业通道，既有设施无法充分满足货物作业需求，且设备配置不够，导致此环节拥堵现象严重；站点派件交接扫描环节，由于在进入站点后首先需经过入场扫描和拆包扫描，在确认送件后需要站点和快递员共同配合对待派件的快件进行逐件扫描，因而货物在站点至派件过程中需经历3 次扫描工作，大幅增加了货物处理时间。

图5 高铁快运到达作业流程Petri 网模型Fig.5 Petri net model of high speed railway express arrival workflow

表2 高铁快运到达作业流程Petri 网模型参数取值 %Tab.2 Parameter value of Petri net model for high speed railway express arrival process

图6 高铁快运到达作业仿真结果图Fig.6 Simulation result diagram of high speed railway express arrival operation

3 高铁快运作业流程优化

3.1 发送作业流程优化

结合发送作业流程仿真结果中出现的拥堵环节，以精简环节、规范操作、满足个性化需求为目标，以注重时效性，兼顾资源优化与客户满意度为原则，分析高铁快运发送作业流程优化措施。

（1）建立负载均衡机制，优化快件送达时间，缓解集散中心装卸车压力。集散中心可以针对卸车和装卸站入场卸车作业拥堵的问题，根据阶段性货物处理速率和集中情况，设定接收货物时刻表，站点根据时刻表将货物准时运至集散中心。同时，可以建立信息系统，实时更新集散中心货物积存情况，站点通过填报货物数量、目的地等基本信息提交发送申请，通过后即将货物运输至集散中心，以有效缓解集散中心货物的大量聚集，同时集散中心可根据站点货物运输的紧急程度选择优先处理重要快件，以提高货物运输时效性。同时，增强相邻环节之间的沟通有效度及衔接的顺畅度。

（2）提升信息化水平，加强作业信息联通，实现一次扫描全程互认。针对集散中心入场扫描拥堵的问题，加强快件信息交互，货物在集散中心和装卸站不再进行集装件入场扫描，集装件经过入场安检和卸车后直接进行拆包扫描作业。一次扫描全程互认可以缩减整个流程中对快件或集装件的扫描次数，精简作业环节，提高货物处理效率。

（3）加大分拣设备投入，集成扫描分拣功能，提升分拣作业效率。针对集散中心拆包扫描和集散中心分拣作业环节拥堵的问题，根据目前集散中心拆包扫描与分拣的工作状态，适当添设扫描分拣等作业的设备器具，以提高作业的时效性，加强作业的专业性，增强作业的准确性，使拆包扫描及分拣环节的作业能力能够满足当日货物的作业需求。

（4）优化业务组织模式，提前指定配载计划，提升作业组织效率。针对装卸站制定配载计划并审核作业效率较低的问题，集散中心发送信息预报后，可以通过系统了解当天货物运量情况，即可在货物到达装卸站前制订配载计划，并安排相关装车人员及装载机具做好装车准备。当货物到达装卸站进行分拣堆码后仅需对配载计划进行审核，即可开始装车作业。如果实际货物运量与预制订计划存在差异，则可利用预留的空余时间进行协调，可控性较强。

（5）加快推进电子单据，简化交接环节，减少核验等待时间。针对票据交接环节，加快发展电子票据，经扫描快件条码，直接将信息发送至平台，同步传输至需要快件信息的各级部门，加快信息传递速度，缩减不必要的交接等待时间，能够有效避免由于保存不当造成票据丢失的情况。

综上所述，高铁快运发送作业流程优化方案及优化效果如表3 所示。

表3 高铁快运发送作业流程优化方案及优化效果Tab.3 Optimization scheme and effect of operation flow at sending end of high speed railway express

进一步仿真验证优化方案效果，优化后高铁快运发送作业流程仿真模拟360 h作业效果如图7所示。

在优化后的发送作业流程方案中，有效解决了既有发送流程4 个拥堵环节，发送作业重点流程优化前后仿真360 h 堆积情况对比图如图8 所示。由此可见，优化措施对于提升高铁快运发送作业效率具有显著影响。

图7 优化后高铁快运发送作业流程仿真模拟360 h 作业结果图Fig.7 Simulation result of 360 h operation of optimized high speed railway express departing workflow

3.2 到达作业流程优化

结合到达作业流程仿真结果，重点对高铁快运到达作业流程中装卸站分拣、站点派件交接等环节提出优化改进措施。

（1）加强设施设备标准化建设，提升分拣作业效率。在高速铁路车站建设高铁快运专用作业场地及仓库，规范装卸站分拣等作业空间，配备相关作业设备，提高作业效率，缩短时间。实现高铁快运业务标准化，制订集装件尺寸、集装件内快件类型、单位作业时间等方面的标准，从而加强作业的规范性以及便捷性，从而减少分拣等作业的消耗时间。

（2）加大信息化投入力度，实现扫描结果互认。通过建立信息平台共享快件信息，删减交接扫描工作，减少扫描、纸质交接等重复度高、消耗时间长的工作。站点确认快件需进行派送后，快递员直接从系统中获取派件信息及快件实体，进行派件规划及派件等后续工作。

基于上述优化措施，优化后高铁快运到达作业流程仿真运行360 h 结果如图9 所示。

仿真结果显示，通过流程及设备优化有效提高作业效率33.4%，仅集散中心到货提取环节存在0.05%的拥堵问题，优化流程后的装卸站分拣和集散中心拆包扫描环节分别较优化前提升54.1%和52.38%，整体优化效果显著。

图8 发送作业重点流程优化前后仿真360 h 堆积情况对比图Fig.8 Comparison chart of 360h simulation accumulation before and after optimization of key operation process

图9 优化后高铁快运到达作业流程仿真运行360 h 结果图Fig.9 Effect chart of simulation 360 h after optimization of high speed railway express arrival workflow

4 结束语

合理优化高铁快运作业流程对于提升高铁快运运作效率、满足市场需求具有重要意义。通过仿真的Petri 网模型展现出优化重点作业流程对高铁快运整体运作效率的积极影响，为优化运输产品供给提供了决策依据。随着高铁快运业务的进一步发展，结合现场作业需求，应阶段性的进行仿真验证，及时优化调整不同需求背景下的业务流程，以适应市场变化。未来可针对货运动车组下线运营、客运列车捎带、确认车等不同组织模式的运作及货物到发特征，细分作业流程，以保证作业规范对运输模式的适用性。