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集中到一处再重新分发:轴辐式模式(Hub-and-Spoke Model)

您知道吗?从首尔寄往釜山的快递,往往会在一夜之间先绕到京畿道的某个地方,再南下送达。乍一看像是绕了远路,但把全国的快递集中到一处,再按目的地重新分拣发出,反而更快、更便宜。支撑这种方式的物流设计,正是“轴辐式模式(Hub-and-Spoke Model)”。

简单来说,轴辐式模式是指“把来自多个出发地的货物集中到中心据点(枢纽),按目的地分拣后,再发往各个地区(辐条)的运输网络结构”。Hub指自行车车轮正中的轮毂,Spoke指从轮毂伸向轮圈的辐条;因为把运输网络画出来很像车轮,所以得了这个名字。

本文将依次介绍轴辐式模式的基本原理、联邦快递的首个成功案例、它的优点与局限,以及它在当今快递和航空中的面貌。

对比示意图:共有四个地点时,若每两点之间都直接相连需要6条连接,若把其中一点设为枢纽、连接其余三点则只需3条。图中还说明了地区揽收、枢纽按目的地分拣、地区配送的流程,以及效率与拥堵风险。
四个地点的直接连接与枢纽连接对比。n为包括枢纽在内的地点总数,连接数为不区分方向的简单连接数。集中货量可以提高效率,但也可能带来绕行和拥堵。概念参考:联邦快递官方枢纽分拣设施资料。连接数按简单网络模型计算。图解:杂学书库。

集中到一处再重新分发的运输网络原理

什么是轴辐式模式?

明亮的仓库墙边靠着一个大自行车车轮,旁边的快递箱排成一列,朝向中间的分拣台

运输网络的设计方法大致分为两种:让所有地点彼此直接相连,或者经由中央据点相连。

(1)点对点(Point-to-Point)
从出发地直达目的地的直达方式。不用换乘或重新装载,速度很快,但地点越多,需要连接的线路就增加得越快。有n个地点时,连接所有两两组合需要n × (n - 1) ÷ 2条线路。

(2)轴辐式(Hub-and-Spoke)
让所有地点只与一个枢纽相连的方式。有n个地点时,n - 1条线路就足够了。以四座城市为例,直达方式需要6条互相连接的线路,而把其中一座城市作为枢纽,只需与其余三座城市相连的3条线路即可。再比如连接100个地点,直达方式需要4,950条线路,而枢纽方式只要99条就能在所有地点之间往来。

线路减少,所需的车辆、飞机和人力也随之减少。但大部分货物都必须经过一次枢纽,因此枢纽分拣得是否又快又准,决定着整个运输网络的成败。所以枢纽会把进港车辆和出港车辆的时间衔接得十分紧密,让货物不久留,直接转往下一条线路。


联邦快递证明的隔夜送达

黄昏时分的机场停机坪上,一架1970年代风格的白色小型喷气机停着,工作人员把推车上的小包裹箱搬进货舱门

让世人广泛认识轴辐式模式威力的,是美国的联邦快递(Federal Express)。据说创始人弗雷德里克·史密斯(Frederick W. Smith)在耶鲁大学本科时期写过一篇分析航空货运低效问题的课程论文,并在其中勾勒出了这家公司的雏形。

1973年4月17日,联邦快递以田纳西州孟菲斯为枢纽开始营业。当晚,389名员工和14架小型喷气机把186件包裹送往美国25座城市。其运作方式是:把各城市收集的包裹在夜间运到孟菲斯集中分拣,凌晨再飞往目的地城市,于早上派送。最初几年未能摆脱亏损,但1975年7月首次实现盈利,开辟了隔夜送达这一新市场。

  • 地理中心(Central Location):孟菲斯接近美国中部,飞往任何城市的距离都比较均衡且短。
  • 天气条件(Weather Reliability):孟菲斯机场很少因恶劣天气关闭,便于每晚遵守固定的时刻表。

轴辐式模式的优点与局限

夜间俯瞰的大型快递分拣枢纽,载着棕色纸箱的长传送带向多个方向分岔,穿着安全背心的工作人员在查看货流

1978年美国放松航空管制后,大型航空公司竞相采用轴辐式模式,它由此成为一种近乎标准的做法。它有明显的优点,也伴随着难以避免的弱点。

(1)轴辐式模式的优点
把多个地区的少量货物集中到枢纽,就能让大型车辆和飞机满载发出,降低每件货物的运输成本。而且线路简单,增加新地区时只需新建一条与枢纽相连的线路。

(2)轴辐式模式的局限
即使是往返于两个邻近地点之间的货物,也必须绕道枢纽,移动距离和时间随之增加。由于所有货流都集中在一处,一旦枢纽拥堵,或因暴雪、停电、故障而停摆,整个运输网络也会一起停摆。因此,人们会在需求大的区段加入直达线路,或设置多个枢纽来分散风险。


当今快递与航空中的枢纽

晴朗早晨的大型国际机场,多架白色客机停靠在圆形航站楼周围的登机桥旁,向外延伸的跑道上还有其他飞机在移动

韩国的快递也大多按这种结构运作。快递员在社区收集的箱子先经过附近的分站(sub-terminal),夜间汇集到枢纽转运中心(hub terminal),按地区分好后,再经由目的地分站送到家门口。

  • 超级枢纽(Mega Hub):CJ大韩通运2018年在京畿道广州开设的昆池岩超级枢纽转运中心,建筑面积约30万平方米,分拣传送带长约43公里,据说每天可处理约175万箱。
  • 枢纽机场(Hub Airport):大型航空公司以仁川、迪拜、法兰克福等机场为枢纽,把来自多个城市的旅客集中起来在此中转。
  • 中转港口(Transshipment Port):像釜山港这样的大型港口,会卸下来自多个国家的集装箱,再转装到其他船上,发挥海上枢纽的作用。
  • 直飞战略(Point-to-Point Strategy):也有像美国西南航空这样,以不经枢纽的直飞航线为主运营而取得成功的低成本航空公司。

轴辐式模式是把分散的货物集中到一处分拣后再分发出去的运输网络结构,它大幅减少了线路和成本,但也让单个枢纽承受沉重的负担。这一始于联邦快递隔夜送达的设计,如今每天都在快递箱和航班中转中运转着。

比起最短的路,先找到最容易汇集的路,这正是设计高效运输网络的第一步。