低碳視角下冷鏈物流的研究現狀與展望

梁 坤 （太原旅游職業學院，山西 太原 030032）

近年來，隨著電子商務的蓬勃發展和人民生活水平的日益提升，我國物流產業整體有了顯著的提升。但發展規模和運作模式仍較國外先進國家有很大差距，尤其以冷鏈物流差距較為顯著，我國當前的綜合性冷鏈物流流通率僅達19%，而像一些發達國家如美國、日本的流通率已經達到85%以上。隨著消費者水平和消費觀念的提高，冷鏈物流將迎來新的發展機遇，成為重要的運輸方式之一。但冷鏈物流存在著制冷技術落后、配送管理不合理、設備陳舊等問題，使得其能源消耗嚴重，也對環境造成了嚴重的碳排放效應。因此，在當前節能減排環保的大趨勢下，如何從低碳視角下考慮冷鏈物流的可持續發展成為亟待解決的重要問題之一。本文通過梳理國內外低碳冷鏈物流的研究成果，總結其發展現狀，并提出未來可以開展的研究方向，以更好地對低碳冷鏈物流進行研究。

1 冷鏈物流的概念界定

冷鏈物流是指將易腐、易變質、生鮮類冷藏冷凍食品、藥品等在生產、貯藏、運輸、銷售等消費前的各個環節處于低溫環境下，以保證產品質量，減少損耗、防止污染的供應鏈系統，也稱為“低溫物流”。冷鏈物流是一個跨行業、多部門結合的整體系統，其依托低溫制冷技術和防腐技術，以物流系統為銜接，依托網絡平臺，輔以先進的GPS等信息系統，并以先進的管理系統作為保障。冷鏈物流主要包含以下特點：

（1）運輸過程對產品所處環境有很高要求，此要求包括溫度、濕度、密封狀況等，因此冷鏈物流的各個環節必須使用特殊的貯藏設備，滿足貨物運輸的要求，其投入成本比一般的物流系統要大得多。

（2）冷鏈物流對時效性要求更高，需要產品加工、貯藏、運輸、銷售的各個環節銜接更為緊密，各個環節都需要強大的技術支持和信息共享。

（3）冷鏈物流過程中能耗要求較高，如何控制各環節的能耗成本是發展冷鏈物流的關鍵。

（4）冷鏈物流因其產品的特殊性及運輸條件的苛刻要求，產品的質量控制難度非常大，要保證產品的最終質量和良品率，必須保證各環節和接口環節的質量。作為高投入、高能耗、污染嚴重的供應鏈體系，引入低碳概念符合當下可持續發展和環境保護的要求。低碳供應鏈即將碳排放、環境保護等思想融入供應鏈設計中，最終形成綠色的供應鏈體系。低碳供應鏈在設計時要充分考慮碳排放指標，并在碳排放交易制度約束下進行，以低碳為基本前提，在此基礎上形成完整的供應鏈結構和運作過程。

2 國內低碳冷鏈物流相關研究現狀

CNKI數據庫中關于冷鏈物流的中文期刊論文（核心期刊等級及以上）一共640篇，時間最早可以追溯到2001年，是由李寶仁教授在北京工商大學學報（社會科學版）上發表了一篇《冷鏈物流設施設備總量結構配置模型及應用》文章，但在2004年以后才開始引起其他學者的關注。其中關于綠色和碳排放的冷鏈物流研究成果是始于2012年，2012~2018年總共發表相關論文18篇，本文通過梳理這期間研究成果的關鍵詞共現網絡，展示該方向的研究熱點問題。

從表1梳理出的關鍵詞中可以大致看出碳稅、綠色供應鏈、評價指標、配送路徑優化和算法設計等相關含義的詞匯出現頻次較多，學者們對于低碳冷鏈物流的考慮大部分是在碳稅和綠色供應鏈的視角進行分析的，主要的定量分析方法可以分為兩種形式，一種是對于冷鏈物流運作效率進行綜合評價分析，另一種是采用啟發式算法對冷鏈物流配送路徑進行優化分析。下面將針對這些文獻的具體內容進行梳理分析。

對于低碳冷鏈物流的研究，部分學者采用定性的方式進行分析，如采用問題—分析—對策建議的邏輯方式提出低碳冷鏈物流的發展措施，或對低碳視角下冷鏈物流體系結構進行分析，以及對影響綠色冷鏈物流績效效率的評價指標、影響因素進行分析。原惠群、楊家其（2012）提出低碳時代下，研究農產品冷鏈物流可持續發展的必要性[1]；張鐵山、郭曉薇（2014）從低碳運營管理模式的角度對國內外冷鏈物流進行了對比分析，認為當前國內冷鏈在低碳方面的政策還不完善，沒有具體的物流碳排放評價指標標準，未能形成完善的冷鏈物流體系，冷鏈技術亟待革新，設備運行成本過高等問題，并通過借鑒國外先進經驗為國內冷鏈提出相應的解決措施[2]；李耀華（2015）從生態環境的角度對冷鏈物流企業的運營效率進行新的指標體系的構建[3]；胡瀅（2015）以綠色供應鏈為基礎，對影響果蔬冷鏈物流效率的因素進行定性分析[4]；周云等人（2016）同樣將綠色供應鏈理論引入冷鏈物流運營中，并分析了評價冷鏈綠色物流的績效評價指標因素[5]；姜櫻梅等（2017）通過考慮碳排放因素，究其產生的“效益悖反”現象，構建相應的冷鏈物流體系，并提出配套碳優化的相關輔助措施和建議，為我國冷鏈物流的可持續發展提供參照[6]。

也有部分學者選擇對低碳冷鏈物流進行定量分析，如楊建華等人（2012）考慮了碳稅政策的影響，基于冷鏈物流提出了一個包含碳稅成本在內的運營成本優化配送網絡模型[7]；方凱等人（2014）、王忠偉和趙芳妮（2015）都是以綠色供應鏈為基礎，構建冷鏈物流相關績效或發展評價體系，采用DEA方法或模糊綜合評判法對評價體系進行具體評價分析[8-9]；潘茜茜、干宏程（2016）將碳排放作為經濟指標來對冷鏈物流的配送成本進行優化分析，并采用蟻群算法進行求解模型[10]；肖超等人（2017）通過考慮時間窗、載重量等因素的影響，建立了包含碳成本在內的綜合成本最低的目標函數模型，并引入細菌覓食優化算法來改進蟻群算法的全局搜索能力，以更好地求解模型[11]；王智憶、陸敬筠（2017）以變速、載重量、距離等因素為約束條件，建立以碳排放最低為目標函數的路徑優化模型，并采用蟻群算法進行求解，最終提出保障低碳冷鏈物流的措施[12]；王永琴等人（2017）對低碳視角下冷鏈物流網絡中存在的均衡問題進行研究，并通過對三級冷鏈網絡均衡模型構建、求解，得出影響低碳冷鏈物流均衡的因素主要是訂貨批次和碳排放成本[13]；鮑春玲、張世斌（2018）在考慮碳排放成本優化的基礎上，加入了貨損成本的因素，并提出冷鏈聯合配送的配送方式相對于傳統分區配送要節約了大量的配送成本和碳排放量[14]；唐恩斌等人（2018）探討了冷鏈物流內部員工的低碳激勵機制，通過演化博弈理論構建相關的系統動力學模型，尋找激勵員工低碳行為的影響因素[15]；劉廣海等人（2018）以某城市的香蕉冷鏈配送為案例，分析測算了配送過程中產生的碳足跡，并認為碳稅和腐損率是造成成本和碳足跡增加的重要因素[16]；黃星星等人（2018）分別從碳稅和碳限兩種規則下討論了冷鏈物流配送路徑的優化，在目標函數中考慮加入了燃油消耗以及貨損成本的影響，并采用遺傳算法進行求解優化[17]；康凱等人（2018）在目標函數中考慮了車輛成本、制冷成本、貨損成本、碳排放成本以及懲罰成本，在綜合考慮這些因素的基礎上求解總成本最低的優化模型，并為解決蟻群算法已陷入局部最優陷阱的問題，對該算法的選擇機制和更新機制進行了相應的改進[18]。上述文獻多采用配送路徑總成本優化的方式以達到碳優化目的，目標函數考慮的因素也從單方面考慮碳成本逐漸加入時間窗、車速、貨損成本、載貨量等因素的影響，力求在接近現實約束條件下對綜合配送成本實現優化的目的，選擇的模型求解方式也多為啟發式算法，如遺傳算法、蟻群算法、細菌覓食—蟻群算法等。

表1 2012~2018年低碳冷鏈物流關鍵詞梳理

3 國外低碳冷鏈物流相關研究現狀

James SJ，James C（2010）指出冷鏈會產生顯著的碳排放當量，認為世界上1%的排放量是由冷鏈運營產生的，因此，從低碳視角下研究冷鏈是有必要性的[19]。通過對國外低碳冷鏈物流的相關成果進行梳理，可以發現成果大致可以分為兩個方面，即研究易腐產品的可持續運輸問題和探討環境和冷鏈運營之間的作用關系。

近年來，大部分學者選擇以易腐品冷鏈物流為研究對象，對其運輸系統進行相關設計，目的是使碳排放量以及運營成本最小化，許多學者試圖擴展在易腐產品的庫存管理期間最小化成本的傳統方法。如Govindan et al（2014）從可持續發展的視角，針對易腐食品供應鏈網絡的設施選址問題和車輛路徑問題進行研究，目的是最小化物流成本以及最小化CO2排放對環境的影響[20]；Ali Bozorgi et al.（2014）考慮了冷鏈環境中的冷庫存問題，通過建立庫存和運輸成本及排放函數模型，分析基于排放最小化和成本最小化的庫存決策中的權衡[21]；Marco Bortolini et al（2016）提出了一個三層目標優化問題，以優化新鮮食品配送網絡的運營成本、碳足跡和交貨時間，其中考慮了產品的質量損失函數以及貨架壽命來管理多模式配送網絡中食物的易腐性[22]；Ali Bozorgi（2016）針對冷藏品提出了一個多產品庫存模型，該模型確定了最小化成本以及碳當量排放的庫存水平[23]；Adekomaya et al（2016）以冷鏈系統為研究對象，通過最小化柴油發動機驅動蒸汽壓縮系統的能耗，找出在食品運輸系統中節能的替代方法[24]；MirMohammad Musavi,Ali Bozorgi-Amiri（2017）提出了一種可持續樞紐選址—車輛調度模型，該模型考慮了食品供應鏈中供銷產品的易腐性以及中心網絡的CO2排放總量，通過采用非支配性排序遺傳算法—II優化運輸總成本、運輸時食品的新鮮度和質量以及車輛的總碳排放量，以滿足環境的可持續性要求[25]；Moncer Hariga et al（2017）在文中提出了一個運營成本最小化模型、碳足跡最小化模型和一個混合經濟與環境最小化模型，所有模型求解都在尋求最佳的批量大小和運輸量，以及供應鏈中用于上游和下游的卡車的數量，和由第三方物流供應商擁有的DC使用的冷凍機組的數量[26]；Rahimi et al（2017）針對易腐產品配送的庫存—路徑問題（IRP）構建了一個多目標函數，即考慮總庫存最小化和運輸成本最小化，旅行時間或距離最小化，考慮庫存和配送服務水平、碳足跡以及經濟績效等[27]；Gallo et al（2017）針對長距離的食品運輸設計了可持續性的冷鏈物流，通過構建一個混合整數線性規劃模型，尋求易腐產品過程中冷操作相關的總能耗最小化[28]。

也有部分學者選擇從易腐產品的制冷對溫室氣體排放的貢獻角度進行研究。Rasmus Haass et al（2015）試圖通過利用智能集裝箱來減少食物損失和碳排放，通過估計其裝載貨物的綠色壽命，從而確定質量驅動配送的可能性，并引入“Internet of Things”和“Autonomous Logistics”的概念提出一種新的算法進行求解[29]；Ahmed Saif，Samir Elhedhli（2016）將冷鏈供應鏈設計作為一個混合整數凹極小化問題，構建了一個雙目標的總成本最小模型，其中探討了冷藏庫的成本與全球變暖效應間存在的關系[30]；Camanzi et al（2017） 針對整個EU—25食品供應鏈的溫室氣體（GHG）排放進行綜合評估，考慮產品分類的最高可用水平，并提出一種基于經濟激勵的綜合溫室氣體減排方法[31]。

4 總 結

通過對國內、國外學者關于低碳視角下冷鏈物流的研究現狀進行分析，可以發現這方面的研究成果相對較新，現有的成果相對較少，學者一般是在引用綠色供應鏈或綠色車輛配送路徑優化的基礎上對低碳冷鏈物流展開研究。因此，無論國內還是國外學者都在低碳視角下冷鏈配送路徑優化方面獲得不少研究成果，其他國內少數成果停留在定性分析現狀問題，或者定量評價綠色冷鏈物流運營效率方面，少數國外學者定量分析環境和冷鏈運營之間的互相作用關系。總體而言，研究成果方向不夠多元化，本文認為未來學者還可以從以下方面對低碳冷鏈物流展開研究：

（1）學者可以從可持續發展的角度，對冷鏈物流運營的各個環節的碳足跡進行分析，引入精益物流理論探討冷鏈物流的整合戰略；

（2）結合先進制冷技術或物聯網等智慧工具對低碳冷鏈物流的運營模式進行思考；

（3）考慮在低碳冷鏈物流車輛路徑優化中加入純電動汽車車型因素的影響，純電動汽車是未來配送車輛的一個發展趨勢，具有一定的研究意義。