政府監控下快遞包裝逆向物流網絡規劃

姚連杰

（上海大學，上海 200444）

1 引言

網購和電子商務的迅猛發展給中國人帶來便利的生活，同時所帶來的環境污染、資源浪費等問題也日益突出。根據國家郵政局統計，2016年我國快遞包裝塑料袋使用量達147億個，包裝箱達88億個，快遞膠帶3.3億卷。對于快遞包裝逆向物流網絡的構建而言，如何使得回收總成本最低變得尤為關鍵。

在快遞包裝逆向物流方面，周永圣等[1]分析了當退役產品的再利用價值極少時，在政府監控下，生產商、零售商、第三方回收三種回收模式的運作。Shi等[2]利用集合責任分擔的方法，開發了具有零售商集合、制造商集合和第三方集合三種不同逆向渠道的再制造模型。董夏丹等[3]根據我國快遞包裝回收現狀，提出構建一個完善的快遞包裝回收體系，并對快遞包裝逆向物流網絡系統進行優化。Rupesh等[4]研究的是一個對紙質包裝廢棄物進行回收的逆向物流網絡，提出了一個混合整數規劃模型。Ye等[5]為了解決臺灣回收中心的定位問題，研究實施一個新的位置規劃和分配模型，以減少回收中心數量，減少運輸距離。

通過以上研究我們發現，以往的文獻更多的關注回收模式選擇以及網絡規劃設計，本文建立三種政府監控下的快遞包裝回收網絡，并根據不同的回收主體進行相應的網絡設計，根據各個模式中的系統總成本，探究最適合的回收模式。

2 模型假設與符號說明

2.1 基本假設

假設1：假設電商、快遞點和包裝生產商的位置已知，電商和包裝生產商距離已知；

假設2：假設處理工廠的處理能力無限制，且本文不考慮中轉站的庫存能力；

假設3：假設只考慮正向快遞配送的包裝回收，不考慮其他包裝的回收。

2.2 符號說明

N-系統中所有備選中轉站的集合，N={1,2,...,n}；

M-系統中所有快遞點的集合，M={1,2,...,m}；

K-系統中所有收集車輛的集合，K={1,2,...,k}；

G-系統中所有回收點和備選回收中轉站的集合，G=M?N；

S-系統中所有備選中轉站和處理中心的集合，S={0,1,2,...,s}；

Fr-電商回收下，在備選點建設一個中轉站的費用，r∈N；

Fr2-包裝生產商回收下，在備選點建設一個中轉站的費用，r∈N；

dij-快遞網點i到j的距離，i,j∈M；

Er-電商到中轉站的距離；

Dr-中轉站備選點r到包裝生產商的距離；

F-包裝生產商到電商的距離；

Def-備注中轉站到處理中心的距離：

Co-收集車輛平均單位距離的運輸費用；

Cl-運輸車輛平均單位距離的運輸費用；

Wc-收集車輛容量；

bi-快遞點i的快遞配送量；

Br-由中轉站r所負責快遞點的配送量；

τ-快遞點快遞包裝的回收率；

P-包裝生產商單位產品的再處理費用；

L-損壞包裝的利用率；

Pc-新包裝的費用；

b-政府懲罰成本；

t-企業給予第三方的獎勵成本；

a-快遞包裝回收費用。

決策變量：

Yr為0-1變量，如果在備選地點建設中轉站時取1，否則取0；

Xir為0-1變量，如果快遞點i由中轉站r負責收集時取1，否則取0；

Wijk為0-1變量，如果第k輛車經過節點i到節點j時取1，否則取0。

3 快遞包裝逆向物流網絡模型的建立

3.1 包裝生產商回收網絡模型

問題描述為，有一批快遞從電商運往各個中轉站，根據快遞點來分配中轉站，電商配送完快遞，車輛原路返回。廢舊包裝由包裝生產商回收。車輛從包裝生產商出發，經過每一個中轉站回收，最終回到包裝生產商，經處理送往電商再次利用。該問題優化的目標是使快遞包裝物流系統總成本最小。建立目標函數為：

3.2 電商回收網絡

問題描述為，有一批快遞，從電商運往各個中轉站，根據各個快遞點來分配中轉站，電商每送完一個快遞點并對該點包裝進行回收，政府對未回收的包裝進行懲罰，最終將全部快遞點回收的包裝運往包裝生產商進行處理，處理完的包裝運往電商再次利用。建立目標函數為：

約束條件同3.1包裝生產商回收網絡約束。

3.3 第三方物流回收模式

問題描述為，在已知的一些備選設施中確定需要建設中轉站的數量以及位置，并確定從設施點出發的各運輸路線。有一批快遞，從電商運往各個中轉站，根據快遞點來分配中轉站，分配完車輛原路返回。廢舊包裝由第三物流回收。第三方物流車輛從電商出發，途徑每一個中轉站回收，最終到達包裝生產商，經處理送往電商再次利用。第三方物流每回收一定的包裝，企業給予第三方一定的獎勵，未回收的部分會受到政府相應的懲罰。建立目標函數為：

約束條件同3.1包裝生產商回收網絡約束。

其中目標函數（1）總成本為建設費用、中轉站配送費用、回收費用、處理費用、新包裝費用、再利用包裝節省費用、政府懲罰成本之和。目標函數（10）總成本為建設費用、中轉站配送收回費用、運輸費用、處理費用、新包裝費用、再利用包裝節省費用、政府懲罰費用之和。目標函數（11）總成本為建設費用、中轉站配送費用、處理費用、給第三方物流的獎勵成本、新包裝費用、再利用包裝節省費用、政府懲罰成本之和。式（2）表示每個回收點只由一個中轉站負責回收；式（3）表示每個回收點只有一輛車輛通過；式（4）表示車輛駛入某一節點必從該點駛出；式（5）表示保證配送量不超過車輛的容量；式（6）表示車輛只通過一個中轉站。式（7）-式（9）為0-1變量約束。

4 算例分析與比較

假設在某區域要規劃一個快遞包裝逆向物流網絡，現存在一個包裝生產商、一個電商以及兩個中轉站、22個快遞需求點。假設已知各個設施點的位置，見表1。由MATLAB隨機生成22個需求點，各個快遞點位置見表2。假設各模型中的參數值如下:a=1,b=5,C0=5，C0=5，C1=5，F=7 000，τ=0.3，L=0.5，P=3，Pc=10。

表1 設施位置

表2 快遞點位置

（1）在包裝生產商回收網絡下，通過運用模擬退火算法和matlab計算，得出最優路徑為：

OL-T1-19-21-18-T1-8-10-3-T1-1-12-T1-17-T1-OL-T2-14-6-2-T2-7-20-16-T2-4-11-T2-15-9-T2-22-5-13-T2-OL

包裝生產商回收網絡下的最優成本為41 578。

（2）同（1）方法可知電商回收網絡的最優路徑為：

OL-T1-4-19-T1-8-9-1-T1-16-17-T1-10-3-T1-15-18-2-T1-22-5-12-T1-PM-OL-T2-11-13-14-T2-20-6-7-T2-21-T2-PM-OL

電商回收模式下的最優成本為39 391。

（3）同（1）方法可知第三方物流回收網絡的最優路徑為：

OL-T1-3-10-T1-12-18-1-T1-8-15-T1-19-4-T1-9-17-T1-OL-T2-14-22-5-T2-6-16-13-T2-2-11-20-T2-7-21-T2-OL

第三方物流回收網絡下的最優成本為43 835。

對比可知，電商回收網絡下的總成本最優。

5 結束語

基于廢舊快遞包裝價值低、難回收等特點，根據回收主體建立了政府監控下的三種回收網絡，即包裝生產商回收網絡、電商回收網絡及第三方物流回收網絡。電商回收網絡相比于其他兩種網絡，在逆向物流網絡成本方面的優勢較為明顯，能夠減少物流總成本，增加整體利潤，同時也為企業帶來了社會效益，減少了對環境的污染。