储备粮调运优化分析

建国以来，我国已经多次出现粮食(储备粮)紧急调运的情况，特别是20*年10月到20*年上半年东北粮食紧急调运到江浙地区，凸现我们必须认真研究全国的粮食紧急调运系统。粮食紧急调运的含义粮食紧急调运，是指国家在遭遇紧急状况或者宏观经济运行出现非正常情况时，利用一切可能的交通和运输条件，及时有效地为整个国家或其居民提供安全的粮食供应。这个定义，包括以下几层含义：1．粮食紧急调运的边界指的是在一个国家范围内。由省或者地方政府主导而出现在一个省(自治区、直辖市)或地方内的粮食的非正常流动不属于粮食紧急调运。2．粮食紧急调运主要包括两种情况：一种是国家遭遇紧急状况，主要是指国家遭遇战争的威胁；另外一种是宏观经济运行出现非正常情况，主要是指粮食(含食品)的价格在短期内出现异常的大幅度的上涨，从而极有可能影响宏观经济健康持续增长，人民生活水平提高和社会稳定遭到破坏。3．粮食紧急调运不仅要求时间短，而且要求要利用一切可能的交通运输条件、人员配备、各相关部门的有效协调、快速反应机制的建立等手段，保证粮食安全装车、运输、路途保管、卸车和仓储保管与分发。4．粮食紧急调运的对象是安全的、品质正常的、能够保证成为口粮供应的粮食。粮食紧急调运的目的与作用(一)粮食紧急调运的目的及其作用1．国内较大范围地区自然灾害的救治，如上世纪50年代末60年代初的粮食的紧急调运就是这种情况。2．局部战争时军粮保证及部分民用粮的供应。3．粮食产量波动时对粮价的平抑等，建国之初从东北华南等地紧急调运粮食供给北京、上海和天津等地。1995、20*年从东北紧急调运粮食，平抑关内粮价格均属此种情况。(二)粮食紧急调运的条件1．由于非自然灾害等原因，在全国较大范围内出现了时间较长或者预期时间会较长的粮食价格或食物价格大幅上涨(有充分的证据表明食物价格的上涨是由于粮食等原材料需求的增加或者供给的大幅减少所致)的情况。2．由于洪涝、干旱、泥石流、台风、地震、火山喷发、冰雹等自然灾害、虫灾或者其他粮食瘟病等造成了粮食的大幅减产，致使在较大范围内或者大量人口出现或者预期极有可能出现粮食供应困难或饥荒的情况。3．为应付战争的威胁，急需从一个地方或者几个地方调动大量部队到一个地方或几个地方，而驻军当地粮食又不能满足这种调动需要的情况。4．中央政府掌握了一定的粮源，而且中央政府有足够的手段和能力对自己所掌握的粮源进行较大数量和较大范围的调动。5．海、陆、空等交通运输条件可以在较快的时间内动员起来，形成效率较高、协调一致的团队。6．政府尤其是中央政府有一定的资金储备，以应对在粮食紧急调运过程中出现的不测之需。粮食紧急调运系统的确定粮食紧急调运是一个极为复杂、也很有必要的系统工程。粮食紧急调运系统的确定，需要明确粮食紧急调运的原则、预期目标、紧急调出方的选择、紧急调入方的选择以及整个粮食调运系统的优化。(一)粮食紧急调运应遵循的原则1．快速。紧急调运系统的基础是解决事发突然性行为的，只有整个系统的运营是以快速为首要任务和原则，才显示出该系统的“紧急”特性。2．准确性。准确性不仅反映在粮食运达地和运出地的准确性，还要求粮食运量的准确性、品种的准确性和品质的准确性。3．流程短。在考虑流程短的时候，必须充分考虑陆路运输方式的实际距离。因为水运往往速度较慢，而空运不仅价格高，而且运量也小。4．高效率。既要满足技术效率(适度超前)，又要满足经济效率的要求(客观实际)，还要满足社会效率。社会效率主要体现在政治、社会稳定，人民生活和心态稳定，社会预期稳定，整个国家的生产生活没有因粮食的紧急调运出现大范围的恐慌。5．低成本。也就是技术成本低、经济成本低和社会成本低。6．易操作性。粮食紧急调运系统的指挥，是由中央政府负责的。而在某些情况下，中央政府和地方政府之间的关系是一种博弈关系。所以，操作性就显得尤为重要了。7．隐蔽性。如果粮食紧急调运是应对战争的，隐蔽性就是极端重要的。(二)粮食紧急调运系统的预期目标1．数量目标。对全国海陆空运输系统来说，粮食紧急调运系统的粮食流量应该在一个星期(7天)内至少满足全国1/15-1/10人口(这一人口比例可用n表示)一个月口粮的消费。原因在于，如果不足全国1/15亿人口出现粮食短缺的情况，要么是价格机制本身会自动调节，而又不至于全国粮食价格大幅上涨；要么是启动粮食紧急调运系统成本太高，得不偿失。2．粮食品种目标。粮食品种目标是指，针对不同地区、不同人群和不同消费习惯的粮食消费对象的需求，粮食紧急调运系统能够合理安排不同的运输方式组合加以满足。显然，南方和北方(以黄河为界)的粮食消费习俗和习惯是有很大区别的，南方以大米为主要口粮，北方以面食为主。粮食的紧急调运系统必须充分考虑到这一点。3．粮食品质目标。粮食品质目标是指为了粮食消费的安全，紧急调运的粮食应该能够满足人们日常生产生活和一些必要活动所必需的最低品质要求，即紧急调运的粮食应该是符合国家卫生、检疫和食用标准的。4．动用社会其他资源目标。在粮食紧急调运的过程中，国家不可避免地要动用正常状态下不必要动用的社会资源，然而，即使是粮食的紧急调运，也不能将社会所有的资源都动用起来为粮食的紧急调运服务，这就需要确定动用多少社会其他资源才是适宜的。如果粮食紧急调运系统在一个月之内的费用不超过当年一个季度的国内生产总值(GDP)的12％(这一比例可用c表示)，而紧急调运粮食供应的人口数量较多的话，该系统就可以启动。如果n表示粮食紧急调运系统的粮食流量在7天内满足全国基本消费的人口比例，我们定义粮食紧急调运系统动用其他社会资源系数，L，使μ=c／n。仅仅从经济的角度出发：如果，μ<1，那么，粮食紧急调运系统的启动就是应该的，也是必要的；如果，μ>1，除非是考虑到其他目标和因素的制约，否则启动粮食紧急调运系统就是不可取的。5．其他目标。如粮食紧急调运系统要有一个统一而富有效率的指挥，各参与方要协调一致，在国家处于紧急状态时，实现能够调得出、装得快、运得进、卸得准的目标等。粮食紧急调运系统的优化(一)粮食紧急调运系统的优化原则整个粮食紧急调运系统的优化主要包括两个方面的优化：一是路径上的优化，即路径最短，就是调出子系统和调入子系统对接最短；二是流量上的优化，即单位时间内的粮食量最大。任何系统对实际状况的反应都有时间滞后性。所以必须建立高效快速的电子流，将监测到的有用信息及时收集起来，进行分析综合，得出基本的形势判断和结论。(二)粮食紧急调运系统优化的模式选择如果忽略掉中转子系统的话，该系统的优化理论上不外乎四种模式：调入子系统中的一个库点需要粮食的紧急调运，而调出子系统中的一个库点就可以满足，我们称为“一对一模式”。调入子系统中的多个库点需要粮食的紧急调运，而调出子系统中的一个库点就能满足，我们称为“一对多模式”。同样的也可以定义“多对一模式”和“多对多模式”。从粮食紧急调运的定义和实际情况的概率分析来看，比较常用的就是“多对多模式”。(三)优化实现步骤1．根据主要铁路拓扑、地区地理信息、储备库点布局信息求出调出库点与调入地区的最短路径序列，并按长度大小排列。2．在最短路径序列中选择未使用的最短路径。3．定义库点当天剩余粮食调运能力：库点每天调运能力—库点当天已经调运粮食—调出地区当天剩余调运能力：调出省每天调运能力—调出省当天已经调运粮食，剩余总调运量：总调运量—各省已经调运粮食量。从库点粮食储备量减去min(库点当天剩余调运能力，调出省当天剩余调运能力，剩余总调运量)，若库点剩余粮食储量=0，则将此路径删除；否则标记为使用，转步骤2。4、如果剩余总调运量=0，调运完成，退出算法；如果某调出省当天剩余调运能力=0，将该省所有路径标记为使用，转步骤2。