基于“互聯網+TPR”的逆向物流回收網絡體系研究

褚東亮，范雪，豆祥芬，耿華

（1.北京物資學院 物流學院 北京市物流系統與技術重點實驗室，北京 101149；2.共青科技職業學院，江西 九江 332020）

隨著快遞行業的蓬勃發展，我國已成為世界第二包裝大國，包裝市場的生產規模已位居全球第一。快遞行業為我國國民經濟總量和社會就業方面作出了重大的貢獻，但是快遞包裝回收普遍面臨著回收成本高、回收效率低、回收渠道少等問題，大量的生產和消費使得包裝廢棄物的“去向”引起了政府和越來越多企業的關注。于是，快遞包裝逆向物流回收網絡體系的有效構建便成為了當前研究的熱點。

據國家郵政局統計，2021 年全國快遞業務量達到1 085 億件，同年北京市快遞業務量累計完成22.1億件。北京市是我國的首都，更是快遞業較發達的城市之一，我國快遞業平均每年要消耗900 余萬t 的紙箱廢棄物、180 余萬t 的塑料廢棄物，每年快遞業都能產出這么多的快遞廢棄物，但是整體回收率卻不足20%，其中99%的塑料包裝都不能被回收[1]。近年來，包裝廢棄物的快速增長已對國家生態環境造成了嚴重的負面影響，使包裝廢棄物成為當前國家環境污染的主要源頭之一[2]。若想使國家的生態環境不被巨量的快遞包裝破壞，唯一的選擇就是構建有效的包裝廢棄物逆向物流回收網絡體系，合理應用回收模式。

目前，國內外相關研究的文獻可以分為下面3 個方面。

一是基于逆向物流傳統回收模式的研究。倪明等[3]建立了國家建立回收處理中心、制造商聯盟回收處理中心和制造商自行建立回收處理中心等3 種模式對廢棄的電子產品進行回收的數學模型，然后進行仿真求出整體回收利潤最高的回收處理中心模式。朱凌云等[4]基于模糊綜合評價的方法研究以上汽集團的廢舊動力電池為研究對象建立了指標體系，從這3 種逆向物流回收模式中選擇一種對上汽集團最優的回收模式，并建立了廢舊動力電池的逆向物流回收網絡。Pazoki 等[5]通過設計發現生產商自營回收能提高物品的回收率，增加再制造物品的數量以及改善環境質量。江麗娜[6]以西安市為研究對象選擇逆向物流回收模式，首先結合區域特征對生產商自營回收、生產商聯合回收和第三方回收這3 種傳統回收模式進行了對比分析，然后再建立了數學模型去從客觀上計算出利潤最高的回收模式，最后應用到西安市包裝廢棄物的回收中。Leclerc 等[7]選擇制造商作為回收電子垃圾的主體，兼顧整個過程中參與者的利益和影響網絡設計與實施的因素，提出有待進一步研究的問題。

二是基于“互聯網+”回收模式的研究。魏潔[8]研究了利益主體和非利益主體主導的“互聯網+”回收模式，在此基礎上總結出了4 點“互聯網+”回收模式的構建對策。安靜宙[9]以“互聯網+”廢舊手機回收模式的影響因素為研究對象，在系統動力學模型中，對比了該模式與傳統回收模式的回收價格、信息相關性以及物流費用對回收量的影響，從而提出改進回收效率的建議。郭燕[10]提出了在舊衣物回收領域以“互聯網+回收”渠道模式創新研究，通過分析該商業模式、微信公眾平臺實施效果以及對社會的效益，為開展舊衣物“互聯網+回收”工作提供可借鑒的經驗。許民利等[11]研究了在“互聯網+”廢舊電子電器產品回收新模式中回收商和傳統回收模式中流動小販的競爭與合作的關系。在后期又對“互聯網+”回收中存在的問題提出了合理的建議。

三是基于逆向物流回收網絡體系的研究。任鳴鳴等[12]運用模糊綜合評價法建立了指標體系，從企業的角度上分析了回收模式的優缺點，最后又用了實驗進行了仿真。張群等[13]以廢鋼回收為背景，視回收數量為隨機量，設定多種離散型概率分布情景，設計了企業的逆向物流回收網絡。Bottani 等[14]以最小成本為目標函數，得到全網的設施節點數和路徑規劃方案，采用生命周期評價的方法分析全網的環境效益。Safdar 等[15]以電子垃圾為研究對象，認為回收數量服從正態分布，構建了使利潤最大化、碳排放最小化的不確定環境下的多目標管理逆向物流網絡。劉子文[16]研究了電動汽車動力電池逆向物流回收網絡模型建模與優化對未來規模化廢舊電池回收的實踐處理提供理論建議。李姍姍等[17]針對快遞包裝回收問題建立了逆向物流回收網絡，該網絡由三角模糊數定義，建立了以成本最小為目標的混合整數非線性規劃模型，通過LINGO 程序求解出最優方案。

綜上所述，已有很多學者從不同的角度去分析生產商自營回收、生產商聯合回收和第三方回收這3 種傳統的回收模式。根據逆向物流的不斷發展，“互聯網+回收”在各個行業的應用越來越廣泛，可研究快遞包裝回收模式中研究“互聯網＋回收”的學者仍然較少，特別是應用到北京市快遞包裝的逆向物流回收網絡的極其缺乏。因此，本文以北京市快遞包裝作為研究對象，提出基于“互聯網+TPR”快遞包裝逆向物流回收模式研究，通過對比分析4 種回收模式利潤模型，選擇最優的回收模式，構建北京快遞包裝逆向物流回收網絡體系。

1 構建快遞包裝逆向物流回收新模式

在快遞包裝回收網絡中，包裝生產商選擇的回收模式將直接會影響自身的收益問題。本文將以北京市為研究對象，對生產商自營回收模式、生產商聯合回收模式、第三方企業回收模式以及“互聯網+Third Party Recycling”（簡稱“互聯網+TPR”）回收模式進行對比分析，選擇出最適合北京市的快遞回收模式[18]。

1.1 生產商自營回收模式

生產商自營回收模式指由生產商負責快遞包裝的制造、回收再利用和廢物處置等物流活動，如圖1所示。由包裝生產商自行設立獨立的回收中心來回收消費者使用后的快遞包裝，然后將這些包裝在回收中心分類，能直接使用和二次加工后能使用的再次銷售給電商平臺或者快遞企業循環利用，不能使用的可降解塑料包裝和紙箱包裝直接無害化處理，不可降解的塑料包裝經過原料化、顆粒化等技術將其再生或熱回收。該模式對中小型企業而言，成本投入過高、風險過大[19]。

圖1 生產商自營回收模式Fig.1 Producer-owned recycling mode

1.2 生產商聯盟回收模式

生產商聯盟回收模式是指經包裝生產商考量后加入聯盟共同規劃快遞包裝廢棄物回收網絡，對包裝廢棄物進行回收。如圖2 所示，由包裝生產商聯盟組織來回收使用后的快遞包裝，將可使用的包裝分給各個包裝生產商，再由各個生產商二次銷售給電商平臺和快遞企業。該模式對中小型企業更加友好了，但是在合作過程中，生產商會因為合作成果的分配以及管理等發生爭議，不利于生產商之間的共處[20]。

圖2 生產商聯盟回收模式Fig.2 Producer alliance recycling mode

1.3 第三方企業回收模式

第三方企業回收模式指包裝生產商、電商平臺和快遞公司都向第三方公司支付一定的回收費用，由第三方企業來主導回收，責任也都由其獨自承擔。如圖3 所示，第三方企業將回收的包裝進行分類，將可直接利用的包裝運到電商企業和快遞企業，需要二次加工的運送給包裝生產商進行加工后銷售。該模式解決了生產商投入成本高、利潤分配不均的矛盾，但是包裝生產商、電商平臺和快遞公司不能實時了解回收的狀態，信息流通過慢[21]。

圖3 第三方企業回收模式Fig.3 Third-party corporate recycling mode

1.4 “互聯網+TPR”回收模式

“互聯網+TPR”回收模式是在第三方企業回收的基礎上添加了一個“互聯網+”的元素。第三方回收企業主導，快遞企業、電商企業、包裝生產商多方配合，利用互聯網交易平臺的大數據確定消費者的包裝數量和地理位置，通過對逆向物流的合理規劃，降低回收的成本。如圖4 所示，回收企業需要搭建互聯網回收平臺，并開發專用的APP，消費者通過APP 下單，由“互聯網+TPR”企業回收，將可直接利用的直接運到電商企業、快遞企業，需要二次加工的運送給包裝生產商進行加工后銷售。消費者、快遞企業、包裝生產商、“互聯網+TPR”回收企業都能通過APP 實時地了解到快遞包裝回收的狀態，該模式不僅解決了中小型企業投入成本過大、利潤分配不均勻、信息流通過慢的問題，而且可以通過“互聯網+”平臺對消費者進行激勵，調動消費者回收的積極性[22]。

圖4 “互聯網+TPR”回收模式Fig.4 "Internet + TPR" recycling mode

2 模型分析

2.1 快遞包裝廢棄物回收模式比較

目前，我國快遞包裝廢棄物回收模式主要有生產商自營回收模式、生產商聯合回收模式、第三方企業回收模式以及“互聯網+TPR”回收模式。表1 對這4種回收模式進行了對比分析[23]。

表1 4 種回收模式的對比Tab.1 Comparison of four recycling modes

根據表1 所示，“互聯網+TPR”為主體的回收模式與其他3 種回收模式相比，分析的9 種指標中7 種都優于其他3 種回收模式的。因此，“互聯網+TPR”回收更適合于北京市快遞包裝廢棄物的回收方式。僅采用定性方法選擇回收方式說服力較差[4]，仍需要進一步深入研究。

2.2 建立快遞包裝廢棄物回收模式的模型

分別建立生產商自營回收、生產商聯盟回收、第三方企業回收和“互聯網+TPR”回收模式的數學模型。這4 種回收模式中必然存在著諸多的影響因素，本文也不可能考慮到所有影響因素的影響。所以為了簡化模型、方便建模進行比較而作出以下基本假設。

假設1：在每種快遞包裝逆向物流回收模式中，所有參加的主體均是獨立的決策者，預定的目標均為實現最大化的利潤。

假設2：在4 種回收模式中，快遞包裝廢棄物的回收價格、單位處理成本和二次銷售的價格都是相同的。

假設3：在考慮整個網絡的回收成本時，主要加入固定成本、處理成本和運輸成本，忽略“互聯網+TPR”回收模式中的線上網絡維護費用。據Savaskan 等[24]研究，包裝回收主體投入的努力越多，其固定投入越高，可將其固定投入表示為Cf=KL2。

假設4：借用代應[25]的假設，將該假設應用到快遞包裝物的回收模式中，回收數量主要受回收價格及回收便利性的影響，也與人們的環保回收意識有緊密關聯。通過江麗娜[6]的假設，當人們對環保回收意識的認知度提高，在不收取回收費用的前提下，將主動送回回收處的快遞包裝廢棄物的數量設為Q0，即得：Q=Q0+aP1+βL（Q為回收包裝物數量，α>0，β>0）。模型的參數及其含義如表2 所示。

表2 模型參數及其含義Tab.2 Model parameters and their meanings

2.2.1 生產商自營回收模型

包裝生產商自營回收是以生產商為主體建立的逆向物流回收模式，該模式下包裝生產商的回收利潤來源是快遞包裝二次銷售的金額和政府的補貼，最終的利潤函數為：

對式（1）中的P1和L求導得：

根據式（2）聯立可以求出：

將式（3）代入式（1）中整理可得：

2.2.2 生產商聯盟回收模型

包裝生產商聯盟回收是單個的包裝生產商沒有能力或者沒有必要建立單獨的回收處理中心的情況下，生產商聯合成立生產商聯盟組織，合作建立回收處理中心來共同回收處理快遞包裝廢棄物[26]。可以是2 個或者多個企業參加，他們都屬于獨立的主體。這種回收模式依靠生產商聯盟作為主要的回收來源，所以在建模時將生產商聯盟的利潤也考慮在內，則生產商聯盟的利潤以及包裝生產商的利潤函數如式（5）、式（6）所示。

對式（6）中的P1和L求導得：

根據式（8）聯立可以求出：

將式（9）代入式（5）中可得：

對式（10）中的P2求導，同上整理可得：

將式（11）代入式（9）中可得：

將式（11）、式（12）代入式（5）、式（6）、式（7）中整理可得：

2.2.3 第三方企業回收模型

以第三方企業為主體的回收模式中，生產商既可參與回收，也可不參與到快遞包裝廢棄物的回收流程中，直接將快遞包裝廢棄物交付給專業的第三方回收企業。在這種模式下，回收企業可以利用其已有的回收網絡提供回收服務。因為第三方回收企業已有現存的回收網絡，所以再加建設符合快遞包裝廢棄物回收的網絡投入的固定成本要比新建回收網絡低。因此，可假設其回收過程中的固定投資成本為新建回收網絡的λ倍[27]。第三方企業回收的利潤函數為：

對式（14）中的P1和L求導得：

根據式（15）聯立可以求出：

將式（16）代入式（14）中可得：

2.2.4 “互聯網+TPR”回收模型

“互聯網+TPR”回收是由專業的回收企業為主，快遞企業、電商平臺、包裝生產商為輔的一種逆向物流回收模式。“互聯網+TPR”回收建立在第三方企業回收的基礎之上，由于添加了線上平臺，可以利用互聯網交易平臺上的大數據確定消費者的包裝數量和地理位置。通過對逆向物流的合理規劃，降低運輸的成本，則該回收模式的運輸成本要比傳統的運輸成本低，故假設其回收過程中的運輸成本為傳統運輸成本的μ倍。“互聯網+TPR”回收的利潤函數為：

對式（18）中的P1和L求導得：

根據式（19）聯立可以求出：

將式（20）代入式（18）中可得：

2.2.5 逆向物流回收模式的結果分析

令Q0+α(Pr+H–C1–C2)=A、Q0+α(Pr+H–C1–μC2)=B可得出4 種回收模式的利潤和回收數量的簡化結果，如表3 所示。

表3 4 種回收模式的簡化結果Tab.3 Simplified results for four recycling modes

因為0＜λ＜1，0＜μ＜1，所以A＜B，即：

據式（22）可知，“互聯網＋TPR”回收模式獲取的利潤最大，生產商聯盟回收模式獲取的利潤最差。

據式（23）可知，“互聯網＋TPR”回收模式快遞包裝廢物回收數量最多，生產商聯盟回收模式回收數量最少。

綜上所述，不管是回收主體的利潤方面還是快遞包裝廢物回收數量方面，只要有政府的支持和合適的政策約束，“互聯網+TPR”回收模式都優于其他3 種回收模式。

3 算例分析

為了更好地驗證、總結上述結論，本文對上述模型進行數值算例驗證。假設北京市在法律法規的約束下，必須對本市產生的快遞包裝廢棄物進行回收處理，通過前文的分析，北京市將面臨著多種回收處理模式。現假設Q0=1 000，α=10，β=5，K=3，Pr=1，H=0.4，C1=0.05，C2=0.1，λ=0.6，μ=0.3，將數據代入表3 計算得到4 種回收模式的利潤和回收數量，如表4 所示。

表4 4 種回收模式的回收利潤和回收數量Tab.4 Recycling margins and recycling volumes for four recycling modes

從表4 計算結果可以看出，不管是在回收利潤方面還是回收數量方面，生產商聯盟回收模式都是最低的，而“互聯網+TPR”回收模式相比之下獲取的回收利潤和回收數量都是最多的。從圖5 中的數據折線走向可以更加清楚地看出4 種回收模式的回收利潤和回收數量情況。其中第三方企業回收模式和“互聯網+TPR”回收模式的利潤和數量相差不大的主要原因是假設中的主動送回回收處的快遞包裝廢棄物的數量Q0是相同的，但是實際情況中，“互聯網+TPR”回收模式回收相比第三方企業回收模式更便捷、更高效、更系統化，Q0肯定要遠多于第三方回收模式的。因此在現實生活中“互聯網+TPR”回收模式回收的利潤和數量是遠大于第三方企業回收模式的。

圖5 4 種回收模式的回收利潤和回收數量Fig.5 Recycling margins and recycling volumes for four recycling modes

綜上所述，不管是數學模型求解的對比結果還是算例分析結果，只要有政府的支持和合適的政策約束，“互聯網+TPR”回收模式都更有優勢。因此下文則以“互聯網+TPR”回收模式為主體構建北京市快遞包裝逆向物流回收網絡體系。

在政府影響下，以“互聯網+TPR”回收模式為主體的北京市快遞包裝廢棄物回收網絡體系與傳統的回收網絡體系不同，“互聯網+TPR”回收模式添加了近幾年興起的“互聯網+”元素，增加了一個線上平臺（微信公眾號或者線上APP），如圖6 所示。消費者在電商平臺下單時不僅要支付商品的費用還要支付包裝的押金，消費者簽收完商品后可將快遞包裝進行回收，北京市消費者可分為2 種類型，一種是可累計包裝的、一種是不可累計的；可累計的消費者可通過線上平臺（微信公眾號或者線上APP）預約專業人員上門回收，專業人員將紙箱包裝和塑料包裝的信息上傳到線上平臺，并將包裝運到回收站點；不可累計的消費者可將紙箱包裝和塑料包裝送到附近快遞網點或者附近的回收站點，然后由快遞員將回收的紙箱包裝和塑料包裝的信息上傳到線上平臺。無破損的包裝本網點先自行循環利用，多余和破損的包裝運輸到附近回收站點或者“互聯網+”回收企業。所有回收站點的快遞包裝收集到一定數量后，運輸到“互聯網+”回收企業。“互聯網+”回收企業在企業內部對這些包裝進行質量檢測，將達標的、無破損的包裝再次循環給快遞企業、電商平臺使用；需要二次加工的運輸給包裝生產商，由包裝生產商經過再制造的流程，制造成新產品送入市場；將無回收價值的包裝送往廢棄物處置點，可降解塑料包裝和廢紙箱包裝直接無害化處理，不可降解的塑料包裝經過原料化、顆粒化等技術將其再生或熱回收[28-29]。確定消費者成功參與包裝回收后，電商平臺將收取的包裝押金退回并給予獎勵，“互聯網+”回收平臺也可以對參與度較高的消費者給予一定的獎勵激勵。在這個線上平臺中，政府、包裝生產商、快遞企業、電商平臺、“互聯網+”回收企業、消費者共同參與其中。政府可以清楚地知道哪些企業積極響應了政府的號召，哪些企業沒有參與進去。對積極響應號召的企業應給予資金補助、信譽獎勵、減免稅收等獎勵，相反對那些沒有參與回收的企業也要給予一定程度的懲罰，以此來約束相關企業積極參與到快遞包裝逆向物流回收流程中[30]。但是僅靠企業參與回收還是遠遠不夠的，逆向物流供應鏈的源頭是消費者，消費者若不參與，逆向物流將沒有實施的意義，因此政府應加大力度宣傳教育，并用法律法規約束消費者和企業。

圖6 北京市快遞包裝逆向物流回收網絡體系Fig.6 Beijing express packaging reverse logistics recycling network system

4 結語

快遞包裝回收再利用是綠色物流得重要環節，是包裝循環再利用的必由之路。本文在以往學者研究的基礎上，提出了“互聯網+TPR”的新回收模式。針對北京市的生產商自營回收、生產商聯合回收、第三方回收和“互聯網+TPR”回收這4 種回收模式，構建了4種回收模式的數學模型；運用定性和定量法驗證了“互聯網+TPR”回收模式更優于其他3 種，并根據實際情況引入了算例分析來驗證4 種回收模型的有效性。進一步優化了北京市的快遞包裝回收體系，解決了中小型企業的投入成本大、利潤分配不均、信息流通慢的問題。本文研究了逆向物流回收新模式及構建的新體系，如何進行不同“角色”的利益分配，如何優化聯合決策來實現其利潤最大化目標將是進一步的研究方向。