基于QFD方法的铁路冷链运输产品设计方法研究

Research on Railway Cold Chain Transportation Product Design Method Based on QFD Method

摘要

随着我国冷链物流市场向多样化方向发展，高品质消费品需求对多样化的冷链运输产品提出了更高要求。为了推动铁路冷链运输产品供给与市场需求紧密贴合，提升铁路冷链市场份额，对铁路冷链运输产品设计方法进行研究。在分析我国铁路冷链运输产品发展现状及存在问题的基础上，考虑批量化与零散化冷链物流运输需求，构建冷链物流需求及铁路冷链运输产品技术特性2大指标体系，首次提出基于QFD方法的铁路冷链运输产品谱系模型算法，得到以列车运行速度、运输组织模式及列车开行方式3个指标为核心的铁路冷链运输产品谱系，以及面向批量化、跨境、高端零散化等多层次的铁路冷链运输产品运用建议方案，为铁路冷链物流业务发展决策提供参考。

Abstract

With the diversification of China's cold chain logistics market, the demand for high-quality consumer goods put forward higher requirements for diversified cold chain transportation products. In order to align the supply of railway cold chain transportation products with market demand and enhance the market share of railway cold chain, this research focused on the design method of railway cold chain transportation products. Based on the analysis of the development status and existing problems of China's railway cold chain transportation products, considering mass and fragmented cold chain logistics transportation needs, a two-indicator system of cold chain logistics demand and technical characteristics of railway cold chain transportation products was constructed. The algorithm of railway cold chain transportation product pedigree model based on QFD method was proposed for the first time. The railway cold chain transportation product lineage, centered around three core indicators: train operating speed, transportation organization mode, and train operation mode, was obtained. Additionally, multi-level application recommendations for railway cold chain transportation products, targeting batch, cross-border, and high-end scattered requirements, were provided. This research aims to offer reference solutions for decision-making in the development of railway cold chain logistics business.

Graphical abstract

关键词

铁路冷链物流 / QFD方法 / 质量屋 / 产品谱系 / 运用方案

Key words

Railway Cold Chain Logistics / QFD Method / Quality House / Product Lineage / Operation Program

0　引言

近年来，随着我国城镇化率的不断提升、居民消费结构升级，冷链物流需求持续增长的同时也向多样化、个性化方向发展，对于高质量冷链运输服务产品也提出了更高要求。为了顺应人民美好生活新期待、扩大经济高效安全的运输服务产品供给，国家出台多项政策支持加快丰富冷链运输服务产品，2022年国家发展和改革委员会印发《“十四五”现代流通体系建设规划》，提出提升专业化货运服务品质，推动铁路货运服务转型提质，丰富铁路货运服务产品。2021年国务院发布《“十四五”现代综合交通运输体系发展规划》，提出运输服务质量稳步提升，定制化、个性化、专业化运输服务产品更加丰富，充分利用富余运力和设施能力发展高铁快运等铁路快捷货运产品。同年，交通运输部等5部门联合发布《现代综合交通枢纽体系“十四五”发展规划》，提出鼓励运营主体、第三方平台发展空铁联运、公空联运、公铁联运等多样化服务产品。

在理论研究方面，学者对铁路冷链运输产品的研究主要集中在产品开发策略方面。孙金平等^[1]提出铁路应围绕冷链运输的“快”速度和“冷环境”等核心需求开发适宜的铁路冷链快运产品；孙西敬^[2]提出既有班列载运铁路冷藏集装箱等客车化服务产品；陶樯等^[3]提出针对运价承受能力不同及运量不同的冷藏运输货物开发不同的铁路冷藏运输产品；刘硕山^[4]提出特需、加挂、高速铁路运输等冷藏班列开行策略；张芳^[5]提出强化冷链物流产品市场营销，开发重点线路特色产品、根据客户需求开行定制产品、提供配送业务等增值服务；纪若婷^[6]围绕流通加工、仓储、配送、接取送达等各个作业环节提出可拓展开发的铁路冷链物流服务产品；巩伟^[7]从抓好大客户运输、发展冷链精品线路、开拓高速铁路冷链物流、发展国际铁路冷链物流等方面阐述产品结构优化策略；陈小辉等^[8]从延伸两端服务、尝试高速铁路冷链货运、发展多式联运等维度提出创新铁路冷链物流产品运输模式；陈诚等^[9]从“门到门”服务和干线运输服务两个维度设计高速铁路冷链物流产品；王丽雯^[10]提出参照我国既有快捷货运产品，开发高速行邮专列、高速集装箱专列、高速鲜活货物专列等高速铁路货运产品。上述研究提出了铁路冷链运输产品开发策略，但缺乏对铁路冷链运输产品谱系的系统化设计研究。

在冷链业务产品设计方面，通过对中铁特货物流股份有限公司(以下简称“中铁特货”)、中铁快运股份有限公司(以下简称“中铁快运”)两大铁路运输企业的冷链运输产品开展调研，通过与意向客户直接对接，考虑客户运输需求，基于冷链运输产品开行经验，存在设计标准化、规范化不足等问题。

面向上述理论研究现状及实际生产问题，创新性提出利用QFD方法研究设计铁路冷链运输产品，在分析铁路冷链运输产品运营现状基础上，预测分析铁路冷链物流市场需求，构建基于QFD方法的铁路冷链运输产品谱系设计模型，设计铁路冷链运输产品谱系，为开发铁路冷链运输产品、实现铁路冷链物流高质量发展提供理论支撑。

1　铁路冷链运输产品发展现状及存在问题

1.1　铁路冷链运输产品发展现状

近年来，面向多元化发展及需求量持续增长的冷链市场，铁路冷链物流不断创新运输组织模式、开发运输产品^[11]、提升服务水平，冷链运量及经营收入实现稳步增长，中铁特货2022年完成124万t冷链运量及4.37亿元运输收入。未来在经济全面回暖、需求恢复与扩大等持续发展形势下，预计2025年及2030年铁路冷链运量分别达263万t，448万t^[12]。

面向批量、零散等不同冷链市场运输需求，铁路多年以来一直积极开发各种冷链运输产品，具体可分为冷链直达班列、冷链混编加挂运输、高速铁路冷链快运及行李车冷链运输等产品。

（1）冷链直达班列。一是面向国内牛奶、番茄酱等批量货物，开行大客户冷链货物直达班列。例如从呼和浩特开行伊利、蒙牛等大型企业的牛奶制品五定直达班列，仅需98 h即可抵达广州，开行从库尔勒到天津港的冠农集团2 500 t番茄酱直达运输班列，单趟班列运达时间仅5 d。二是面向欧盟、东南亚等国家红酒、冻肉、水果等生鲜冷链货物进出口运输需求，开行跨境冷链直达班列。例如2022年12月装载来自老挝、泰国等东南亚国家各类水果，由25个柴电一体冷藏集装箱组成的中老铁路水果班列自磨憨站入境，跨境冷链班列也向常态化开行方向迈进。

（2）冷链混编产品。面向小批量冷链货物运输需求，为了加快冷藏集装箱周转效率、保障冷链货物运输时效，通过与常温货物车厢混编或加挂至常温货物列车的方式，来完成运输任务。例如中铁特货南宁分公司创新开行“防城港+柳州小汽车”混编班列，在防城港冷链专列到达柳州后与柳州小汽车班列相接，冷链专列在途时间由原本单独运行的12 d缩短至5—6 d；中铁特货利用BH10型单节机械冷藏车加挂至普通货物列车，将60 t冻肉从漯河站运输至广州郭塘站，最高运行速度可达120 km/h，有效提升运输时效。

（3）高速铁路冷链快运产品。面向生物制剂、医药冷链、生鲜果品等装运批量小、货物价值高、时效要求强的高端冷链货物运输需求，利用动车组预留车厢、高速铁路确认车等运力资源及蓄冷箱等载运装备，开行高速铁路冷链快运产品^[9]，目前开办高速铁路快运业务的车站已达293个，已推出“当日达、次日达、三日达”时限产品和“批量达、特需达”定制产品。例如2022年“双十一”期间，中国铁路北京局集团有限公司提前预留G104次列车车厢满足京沪之间冷链货物运输需求。

（4）行李车冷链运输产品。面向小批量、较高时效要求的冷链货物运输需求，利用普速列车行李车厢运力资源及蓄冷箱等载运装备，开行行李车冷链运输产品，目前已推出“专线直送、批量普惠”等多种产品。例如2018年“双十一”期间中国铁路成都局集团有限公司利用普速旅客列车行李车厢，完成西南地区首次行李车冷链运输产品运行，运输效果良好，为后续行李车常态化开行提供技术支持。

1.2　铁路冷链运输产品设计方法现状

通过调研发现，目前铁路冷链业务人员主要基于长期以来的冷链运输产品开行经验，通过与意向客户直接对接，根据客户运量需求、货源周期以及单只/节运输装备装货能力，计算所需要的装备数量及发运频率，根据客户货物到发地点确定装车站点及到达站点。如果客户运量较大、发运需求周期较为稳定且可以支撑开行班列，则向中国国家铁路集团有限公司申请图定班列，待班列申请正式批复后，按照批复文件要求与相关铁路局集团公司对接，开行相应班列产品，班列产品运行途中再根据沿途节点冷链货物运输需求灵活摘挂运输装备；如果客户运输需求较为零散，发送频率较不固定，无法支撑开行整趟班列，则直接与当地铁路局集团公司对接，铁路局集团公司按照同一方向载运最大化原则，将冷藏运输装备挂运至普通货物列车上。同理，利用载客动车组、行李车装载中小型蓄冷箱的零散冷链货物运输模式，蓄冷箱装载数量、发运频率与货物运输需求密切相关，也具有一定的随机性。

1.3　铁路冷链运输产品设计方法存在问题

虽然铁路冷链运输产品不断丰富，推出了面向部分大型产区固定货物的常态化运输产品，以及面向临时性、分散性货物运输需求的个性化运输产品，但未从顶层维度、针对不同层次市场需求，开展铁路冷链运输产品谱系设计方法研究，未形成适应市场需求的铁路冷链运输产品谱系，未能从顶层角度指导铁路冷链运输产品谱系化发展，制约了铁路冷链物流业务高质量发展进程。

2　基于QFD方法的铁路冷链运输产品设计

基于QFD方法^[13-14]的铁路冷链运输产品谱系设计，是在调查铁路冷链货物运输需求基础上，确定各需求指标重要性及权重，运用质量屋(House of Quality，HOQ)工具^[15-17]，将铁路冷链运输产品客户需求向铁路冷链运输产品技术特性转化，最后将确定的关键技术特性作为铁路冷链运输产品的基本维度，从而设计出铁路冷链谱系化运输产品。

2.1　铁路冷链运输产品质量屋构建

（1）冷链物流需求重要度及权重确定。通过对冷链货主需求进行分析，冷链物流需求主要集中在安全性、快速性、准时性、便捷性、经济性、物流增值服务等方面。

①安全性。冷链货物以饮食品、药品等居多，为保证冷链货物品质优良，冷链货主对物流过程中冷链货物安全风险提出了防控要求。安全性指标包括货物损坏少与货物丢失少。

②快速性。冷链货物易受环境温度影响而产生变质，冷链货主要求物流过程较为快速，物流时间越短越能有效保障冷链货物质量处于良好状态，从而避免货物价值损失。快速性指标包括站到站运输时限短及两端作业时限短。

③准时性。为保障食品、药品生产制造企业产销计划，冷链货主对干线运输准时性及两端运输准时性提出了要求。准时性包括站到站货物运输准时及两端取送货准时。

④便捷性。冷链货物向小批量、多批次、零散化方向发展，需要冷链货物方便取送、流程简单易懂等。便捷性包括业务流程简单、可在线结算及提供“门到门”物流服务。

⑤经济性。食品、药品等制造企业出于压缩物流成本、提升企业经济效益的需求，要求运输物流收费较低。经济性包括站到站运输成本低、两端取送成本低。

⑥物流增值服务。冷链货物的增值服务需求主要包括个性化物流方案制定等咨询服务需求，以及金融贷款、货运代理等增值服务需求。

基于冷链货物需求分析，设计铁路冷链运输产品需求指标体系，邀请冷链行业协会、冷链运输企业及多式联运行业专家，采用层次分析法对各指标的重要度进行打分，综合专家打分结果计算得到各个二级指标的权重，需求指标重要度及权重统计如表1所示。

（2）铁路冷链运输产品技术特性提取。通过铁路冷链货物需求分析，主要对运输产品的需求集中在安全性、快速性、准时性、便捷性、经济性和物流服务6个方面，分析与上述需求相关的铁路冷链运输产品技术特性，为铁路冷链运输产品关键技术特性的确定提供支撑。

①安全性以铁路冷链运输产品的事故率和损失率衡量，设定安全性指标分为全程信息获取率、全程温湿度控制率、货运事故率和货损货差率。

②快速性以干线运输耗时、节点作业效率和两端接送耗时衡量，设定快速性指标分为列车干线运行速度、节点作业效率、两端接送耗时3个指标，其中节点作业效率主要由平均作业时间、作业次数组成，两端接送耗时主要由两端倒装作业时间及两端接送时间组成。

③准时性主要由干线运输的准点率体现，设定准时性指标分为干线准点发车率、干线准点到站率及两端准点接送率。

④便捷性主要由到发业务办理效率和两端接送效率体现，设定便捷性指标分为承运业务办理时间、到站办理时间、两端接送响应时间和在线结算率。

⑤经济性主要与干线运输收费及两端接送作业收费有关，设定经济性指标分为每吨公里干线运输收费、每吨公里两端接送收费。

⑥物流增值服务主要由个性化服务和增值服务体现，设定个性化服务方案指标为个性化服务方案提供率，增值服务提供程度指标为增值服务提供率。

其中上述三级指标参数分别参照铁路运输相关文件规定及实际运行情况得出，例如干线运行速度指标，高速铁路列车、行李车、固定班列、普通货物列车设计运行速度分别为250/300/350 km/h、120/160 km/h、80/120/160 km/h、80 km/h，每吨公里干线运输收费指标参数依据铁路运输相关文件规定，全程信息获取率及全程温湿度控制率等程度描述类指标，需要依靠列车实际开行情况得出，取值范围为0~1。铁路冷链运输产品技术特性指标体系如表2所示。

（3）铁路冷链运输产品关键技术特性确定。利用质量屋工具，构建铁路冷链物流需求与运输产品技术特征的关系矩阵和铁路冷链运输产品技术特征自相关矩阵。

第j项的技术特性重要度t_j为关系矩阵r_{ij}的加权{\lambda }_i之和，即

t_j={\displaystyle \sum _{i=\mathrm{1}}^m}{\lambda }_i{r}_{ij}⑴

式中：t_j为第j个技术特性的重要度；m为提取的客户需求个数；{\lambda }_i为第i个客户需求的权重；r_{ij}为第i个客户需求与第j个产品技术特性的关系矩阵值，在质量屋中分别用符号◎，○，△以及空白表示强相关、相关、弱相关及不相关，依次按9，3，1，0的关系度数值进行分配。

把t_j规范化为技术特性的权重，则第j项的技术特性权重t_j^{\mathrm{\text{'}}}为

t_j^{\mathrm{\text{'}}}=t_j/{\displaystyle \sum _{j=\mathrm{1}}^n}{t}_j⑵

式中：t_j^{\mathrm{\text{'}}}为第j个铁路冷链运输产品技术特性的权重；n为铁路冷链运输产品技术特性个数。

{\displaystyle \sum _{j=\mathrm{1}}^n}{t}_j^{\mathrm{\text{'}}}=t_{\mathrm{1}}^{\mathrm{\text{'}}}+t_{\mathrm{2}}^{\mathrm{\text{'}}}+\cdots +t_n^{\mathrm{\text{'}}}=\mathrm{1}⑶

（4）铁路冷链运输产品质量屋构建。根据铁路冷链运输产品质量屋计算结果，运输产品技术特性权重较大的指标主要为货损货差率、干线运行速度、平均作业时间、作业次数及干线准点到站率。铁路冷链运输产品质量屋如表3所示。

2.2　基于QFD方法的铁路冷链运输产品谱系设计方案

根据铁路冷链运输产品质量屋计算结果，设计运输产品谱系时，重点考虑上述权重较大的指标。干线运行速度即为列车运行速度，货损货差率、平均作业时间、作业次数与列车的运输组织模式密切相关，干线准点到站率受列车开行方式的影响。因此以列车运行速度、运输组织模式及列车开行方式作为铁路冷链运输产品设计的基本维度对产品谱系进行设计。铁路冷链运输产品谱系化设计维度如图1所示。基于上述三大维度形成铁路冷链运输产品谱系图如图2所示。

（1）列车运行速度。依据我国铁路列车设计开行速度，将铁路冷链列车运行速度设计为4个等级，分别为高速(最高为350 km/h)、特快(最高为160 km/h)、快速(最高为120 km/h)、普快(最高为80 km/h)。

（2）运输组织模式。将铁路冷链列车运输组织模式设计为直达模式(无途中节点作业)、混合编组模式(冷链货车与普通货车混合编组，在转运节点需要转运作业)、其他货车加挂模式(单只冷藏箱或单节冷藏车加挂在普通货物列车上，在转运节点需要转运作业)、高速铁路确认车模式(利用高速铁路确认车车厢空间)、载客动车组模式(利用载客动车组不售票车厢与乘客车厢行李架)、货运动车组模式(利用货运动车组载货空间)、行李车模式(利用行李车车厢空间)。

（3）列车开行方式。将铁路冷链列车开行方式设计为客车化开行、定制化开行，客车化开行的装货量、开行频率、开行时刻均较为固定，定制化开行的开行频率、开行趟数随货物运输需求灵活调整。

2.3　铁路冷链运输产品运用方案

面向内蒙古牛奶运输需求，开行呼和浩特与至广州/成都间的特快/快速/普快直达班列；面向新疆水果多样化运输需求，可在喀什—深圳间开行特快/快速/普快直达班列；面向京津冀、长三角、珠三角及西南区域之间中高端冷鲜货物运输需求，可利用确认车、载客动车组或货运动车组，在北京、上海、广州与成都间开行高速铁路冷链运输产品，提供当日达、次晨达、次日达等多时效物流服务；面向东南亚国家跨境运输需求，开行中老特快/快速/普快的直达/混编班列；面向国际进口冻肉运输需求，开行防城港至广州棠溪站、上海港至成都城厢站的铁海联运直达/混编班列等。部分铁路冷链运输产品起终点示意图如图3所示。

运输产品线路选择可参考两大原则，一是面向可整列运输的冷链需求，综合考虑客户运量需求、线路运力及线路沿途补卸货需求，得到冷链班列起终点、途经节点及运行径路；二是面向小批量零散冷链运输需求，采用在编组站编入普通货物列车，或直接装载至高速铁路客运列车、高速铁路确认车、行李车车厢内部，随上述列车运输径路到达编组站解编卸货。

3　结束语

研究铁路冷链运输谱系化产品设计方法，设计铁路冷链运输产品谱系，是顺应多样化市场需求，提高铁路冷链物流服务水平，推动铁路冷链物流高质量发展的前提。提出了基于QFD方法的铁路冷链运输产品谱系设计方法，建立了铁路冷链客户需求及铁路冷链运输产品技术特性指标体系，将冷链物流需求与铁路冷链运输产品技术特性相结合，构建了铁路冷链运输产品质量屋，确定了运输产品技术特性指标权重，得到了铁路冷链运输产品谱系，研究成果对我国铁路冷链物流设计多样化运输产品、提高铁路冷链物流服务质量、提升铁路冷链物流干线运输规模等具有一定参考价值。后续应围绕铁路冷链运输产品技术特征指标体系优化和运输产品设计方法优化等维度，对我国铁路冷链运输产品谱系设计方法开展深化研究。

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基金资助

中国国家铁路集团有限公司科技研究开发计划课题(P2022X023)

中国国家铁路集团有限公司科技研究开发计划课题(J2022X001)