高校智能快遞柜網點選址問題研究

張悅

摘 要：高校快遞量劇增，使得傳統配送模式配送時間、服務水平不能滿足現有需求。為了提高高校快遞配送效率和服務質量，建設智能快遞柜成為首選。結合智能快遞柜特點、高校環境和師生購物喜好分析選址影響因素，構建考慮企業總成本和師生滿意度的雙層規劃選址模型。運用主要目標法簡化求解，將雙目標模型轉化為單目標模型，以算例驗證模型的有效性，為在高校推廣智能快遞柜提供了參考。

關鍵詞：高校快遞;智能快遞柜;網點選址;雙層規劃

中圖分類號：F259.23 文獻標識碼：A 文章編號：2096-0298（2021）01（a）--03

年輕一代逐漸成為拉動消費增長的主力軍，最為矚目的當屬高校學生。在校生追求個性和潮流，未來是消費升級群體，企業贏得他們青睞，也就贏得未來市場。《校園快遞行業發展報告（2019）》指出，全國校園快遞數量從2018年的25億件預計2019年將增加到30億件。如果按全國高校在校生3800余萬人計算的話，意味著高校學生人均快遞數量達到78件，為全國數量的1.8倍[1]。面對如此廣闊的市場，高校快遞仍存在運營成本高、安全隱患多、服務水平不能適應市場需求等諸多問題。為解決校園快遞安全、提高校園師生幸福感，更好服務師生學習和生活，“驛站”和“快遞柜”在高校陸續持證上崗，這對于快遞末端生態建設的日趨完善具有推進作用。

智能快遞柜在高校具有良好的應用前景。朱溪亭[2]從蘇州建雄職業技術學院快遞業務存在的問題切入，提出構建校園智能快遞柜服務點，以整合校園快遞業務、提高服務水平。王俊等[3]通過收集數據和調研分析合工大校區得出校園智能柜的應用前景優勢。林長弘[4]運用SWTO分析法，以貴州大學為例分析得到智能快遞柜在高校市場普及應用具有很大機遇，并從優劣勢、策略發展三方面提出建議。解婷婷[5]基于回歸模型和數據挖掘分析鄰近寶在高校使用情況，得出智能快遞柜有助于提高校園快遞管理水平和師生取件滿意度。如何建設和規劃高校智能快遞柜對企業、學校和師生三方都具有重要意義。張晶蓉等[6]對大學城如何選址智能快遞柜服務網點進行研究。在確定最大服務半徑情況下，將輻射半徑和容量作為約束，建立以最少網點覆蓋盡可能多需求點的集合覆蓋模型;然后從學生便利和企業收益角度考慮，運用綜合打分法確定最理想方案。施書彪等[7]定性和定量研究智能柜在校園投放的可行性，建立配送成本、租金成本和懲罰成本之和最小的校園智能柜選址模型，以上海海事大學為實例進行驗證分析。王海花等[8]從學生取件角度研究校內智能快遞柜選址問題，在滿足所有學生取件需求情況下，建立考慮和不考慮快遞柜服務半徑的最短取件總路程模型，根據算例結果分析研究不足。

常見的研究智能快遞柜選址問題的方法有定性分析、定量分析，或定性定量結合分析。定性分析過于強調主觀意識，研究結果不能提供細致、可靠的參考數據，而定量方法目前并不多，且主要針對一般選址問題。智能快遞柜與其他一般物流網點在作用主體上存在很大差異，所以選址方法上也不可照搬硬套，如配送中心是中轉站，選址時側重考慮送貨過程，而智能快遞柜是末端節點，涉及送貨和取貨兩個過程，需要更多考慮用戶體驗感，選址時不僅要利于企業配送也要方便顧客取貨。

基于此，本文從企業和師生兩個層面出發，綜合考慮企業總成本和師生滿意度，建立雙層規劃選址模型，對高校智能快遞柜網點選址問題進行研究，為高校推廣智能快遞柜提供一些參考。

1 高校智能快遞柜雙層規劃選址模型

1.1 問題描述

智能快遞柜配送流程是由配送員按照訂單從配送中心向智能快遞柜網點配送貨物，過程采用環形遍歷方式，即從配送中心出發到第一個智能快遞柜，卸下該網點快遞后，再從該網點出發到第二個智能快遞柜，以此類推，將快遞依次送到其他網點，最后回到配送中心。已知網絡中各節點的位置，智能快遞柜網點位置、需求量均根據師生需求點位置、需求量確定，從備選智能快遞柜網點中選取一定數量的網點設立智能快遞柜，使得企業總成本最小且師生滿意度最大。

為方便研究，本文做出以下假設：

（1）各智能快遞柜網點只能為一個需求點服務。

（2）根據地理位置將師生群體劃分為子用戶群，不考慮子群內部用戶之間的距離大小。

1.2 符號說明

配送中心集合;師生用戶群集合;智能快遞柜的備選集合;師生群的需求量，;智能快遞柜所服務范圍內的總的師生群需求量;編號智能快遞柜，;配送中心到達智能快遞柜距離;師生到達智能快遞柜距離;企業用于建設智能快遞柜網點的規劃成本;智能快遞柜的建設費用;智能快遞柜的建設套數上限;單位箱格網絡成本;單套智能快遞柜的容量;智能快遞柜的維護成本;智能快遞柜的候選點的建設套數;智能快遞柜的最大服務能力;智能快遞柜為客戶提供自提服務時產生的單位運營成本;配送中心為智能快遞柜配送快遞時產生的單位運輸費用;為0-1變量，時表示智能快遞柜開放，時表示智能快遞柜不開放;為0-1變量，表示客戶分配為智能快遞柜，表示客戶未分配給智能快遞柜。

1.3 模型建立

企業總成本包含智能快遞柜建設成本、運營成本和快件配送成本，其中建設成本為一次性投入成本，運營成本和快件配送成本均為日常支出成本;用戶滿意度以師生取貨距離量化指標。

1.3.1 企業總成本

建設成本包括前期企業在籌備時需支付的購買智能快遞柜的柜體成本、鋪設設備成本、場地租賃成本等，以及后期智能快遞柜投入使用后產生的折舊成本、網絡成本和維護維修成本等，其中網絡成本主要是指在快遞柜使用過程中平臺向用戶發送取件通知而產生的通訊資費。建設成本與建設投入的快遞柜套數、容量有關，投入的快遞柜數量越多，建設成本越大。但具體大小在不同地區存在差異，本文視為固定值。運營成本包括針對網購產品進行流通、存儲的成本。此外，運營成本還包括裝卸成本以及配送員使用快遞柜時需要繳納的使用格口費等。配送成本在企業運送快件時產生。快件由企業從配送中心運送至智能快遞柜中，然后用戶自主完成取件流程。因此在選址時，配送成本由距離及單位運輸成本確定。

1.3.2 師生滿意度

假設師生期望取貨距離，最大可接受取貨距離為。如果取貨距離在范圍內，則用戶滿意度最大;如果在范圍內，則與偏差越小，用戶滿意度越大;如果超過，則用戶滿意度最小。將用戶對智能快遞柜的取貨距離隸屬度函數定義為：

式 （1）中為客戶到智能快遞柜的實際距離。

1.3.3 選址模型

基于上述分析，建立如下目標函數：

智能快遞柜的建設成本應小于規劃成本。

為使企業投入成本最小，子需求只能由一個智能快遞柜網點滿足。

為了滿足所有用戶的需求，智能快遞柜容量不小于需求點的需求量。

建設智能快遞柜數量不能超過候選點建設數量上限。

配送員從配送中心出發的配送量，用各個智能快遞柜網點服務的子需求量之和來表示。

智能快遞柜網點只有建立后才能為用戶提供服務。

1.4 模型求解

基于以上內容，本文對高校智能快遞柜網點選址問題的研究包括企業總成本和用戶滿意度兩個目標同時優化，在是否建立智能快遞柜和建立智能快遞柜數量的約束下兩個目標是相互矛盾的關系，所以本文建立的模型屬于雙目標優化。雙目標優化問題指兩個相互矛盾的目標需同時優化的優化問題，一般定義為在一組約束條件下的兩個目標函數的最優。另外，高校智能快遞柜選址優化涉及智能快遞柜數量、服務用戶數量和用戶取貨時間等，這些參數變量均采用整數計量標記，且目標函數為雙目標組合最優求解，所以該問題屬于雙目標整數規劃。

相對于單目標優化問題，雙目標優化不能同時使兩個目標函數都達到各自的最優值解，這是因為兩個目標的關系是反相關的，一個目標函數獲得優解時將會使得另一個目標函數得到劣解，所以雙目標優化問題無法產生兩個目標同時最優的解，只能得到相對平衡的最優解，即平衡最優解。故本文利用雙目標轉化為單目標方法，將用戶滿意度最大化轉化為約束條件，設置滿意度最低限值（0.85）對用戶滿意度的最小值進行約束，將企業總成本最小作為單目標，力求得到最優的智能快遞柜選址方案。

2 算例分析

假設華東交通大學有11個備選智能快遞柜網點，成本預算為264萬元，選取宿舍樓、教學樓等71個活動場所作為師生需求點。在校師生約3萬人，日平均快遞需求量為 0.155件，由候選點的活動人數計算可得各需求點的日均需求量。通過Web服務坐標拾取系統，得到需求點到候選點的距離。選取南昌保稅物流中心作為配送中心。將部分數據表示見表1。

根據以上數據運用 Lingo10.0 編程，并運行程序可得選取智能快遞柜網點共6處，分別是大學生活動中心、京東派、交大快遞中心、南區圖書館、火山驛站和北區圖書館。具體選址方案見表5，此時企業總成本為184.14萬元，師生滿意度為65.59。

3 結語

針對高校智能快遞柜網點選址問題，本文同時考慮了總成本最小和滿意度最大，建立了雙目標優化模型，通過主要目標法將師生滿意度轉化為約束，以企業總成本最小為單目標。同時，以華東交通大學為例，運用 Lingo10.0 對模型進行求解，得到了智能快遞柜網點的位置、建設數量及各智能快遞柜網點的服務范圍，說明本文建立的智能快遞柜網點選址雙目標優化模型可有效解決高校智能快遞柜網點選址問題。

參考文獻

中國教育后勤協會，阿里巴巴研究院.校園快遞行業發展報告（2019）[R].2019.

朱溪亭.基于智能快遞柜的校園快遞終端業務整合探究——以蘇州健雄職業技術學院為例[J].中國商論，2015（27）.

王俊，徐凱彬.快遞智能柜在校園快遞配送中的應用研究——以合工大宣城校區為例[J].現代商業，2018（14）.

林長弘.高校普及智能快件箱的SWOT分析——以貴州大學智能快件箱的發展為例[J].物流工程與管理，2019，41（11）.

解婷婷，王定國，關維娟.高校智能快遞服務滿意度研究——以“近鄰寶”智能快遞為例[J].統計與管理，2018（08）.

張晶蓉，曹沙沙，王振肖，等.大學城內智能快遞柜服務網點選址研究——以鄭州市龍子湖大學城為例[J].物流技術，2018，37（04）.

施書彪，黃有方，嚴偉.智能柜在校園快遞配送中的應用研究[J].計算機仿真，2015，32（09）.

王海花，吳伊楠，劉秀玲.考慮服務半徑的校園智能快遞柜選址問題研究[J].物流工程與管理，2018，40（08）.