基于閉環供應鏈的湖南物流回收網絡體系構建

資 文

（湖南環境生物職業技術學院，湖南 衡陽 421005）

隨著全球資源的日益稀缺和環境問題的日益嚴重，回收利用廢棄物成為推動可持續發展的重要策略之一。物流回收網絡作為實現廢棄物回收和再利用的關鍵環節，對構建循環經濟和減少環境負擔具有重要意義[1]。湖南作為中國重要的工業和人口密集區域，面臨著廢棄物管理與資源回收的巨大挑戰，因此，構建基于閉環供應鏈的湖南物流回收網絡體系十分必要。該文通過分析閉環供應鏈原理，對其構建了一套行之有效的物流回收網絡體系，該體系的構建涉及網絡規劃和設計、運營管理和流程優化、監控與評估等多項關鍵環節。網絡規劃和設計階段考慮節點選擇和布局、運輸模式和路徑規劃等因素，以確保網絡的高效運作和資源的最佳利用。監控與預警是確保物流回收網絡體系順利運行的重要環節，通過應用離群點檢測Z-Score 方法對提取的特征進行分析，識別物流回收過程中出現的異常情況，以提升物流回收網絡的效益和可靠性。通過構建基于閉環供應鏈的湖南物流回收網絡體系，以期為湖南及其他地區的物流回收網絡提供一套可行的閉環供應鏈解決方案。

1 閉環供應鏈原理

閉環供應鏈是一種以資源循環利用和減少環境影響為目標的供應鏈管理理念[2]。其原理在于通過最大化廢棄物的回收和再利用，將廢棄物轉化為新的資源，形成一個循環系統，實現資源的持續利用和減少資源浪費。閉環供應鏈的原理包括回收與再制造、反向物流等。基于閉環供應鏈的物流回收運轉流程如圖1所示。

圖1 基于閉環供應鏈的物流回收運轉體系圖

閉環供應鏈強調回收廢棄物并將其再制造為可用的產品或原材料，通過回收和再制造，延長產品的生命周期，減少對新資源的需求；反向物流是將廢棄物從消費者或終端市場回收回供應鏈的過程，通過建立高效的反向物流系統，可以實現廢棄物的回收、分類、處理和再利用。閉環供應鏈依賴于先進的技術和創新解決方案，通過應用物聯網技術，可以實現廢棄物的追蹤和監控，優化回收和再利用過程。

2 物流回收網絡體系構建

2.1 節點選擇和布局

利用GIS 技術可以對湖南地區物流網絡規劃設計中的節點進行選擇和布局，節點選擇和布局流程如圖2所示。

圖2 節點選擇和布局流程圖

由圖2 可知，基于閉環供應鏈的湖南物流回收網絡節點選擇和布局，首先需要收集湖南省與物流網絡規劃相關的數據，其中包括地理數據、人口分布、工業園區、企業分布和交通網絡等數據[3]。隨后對收集到的數據進行數據清洗整合，利用GIS 軟件創建點、線、面要素，并對地理空間進行編輯和疊加分析。根據物流網絡規劃的目標和需求，此時可確定節點選擇標準，對候選區域進行評估[4]。利用GIS 技術進行空間分析，可計算各候選區域的人口密度、工業園區和企業密度、交通網絡連通度等指標。

人口密度計算方法利用人口數據和區域邊界數據，使用面積加權的方法可計算出各候選區域的人口密度。計算如公式（1）所示。

式中：Dp為人口密度；Np為人口數量；Ap為區域面積。利用工業園區和企業分布數據，使用點密度分析方法可計算各候選區域的工業園區和企業密度。工業園區和企業密度計算如公式（2）所示。

式中：Dd為密度；Nd為點數量；Ad為區域面積；Fs為縮放因子。利用交通網絡數據，使用網絡分析方法計算各候選區域的交通網絡連通度，可以計算其路徑距離、路徑數量等指標。其計算如公式（3）所示。

式中：Cn為連通度指標；Pn為某一距離范圍內的路徑數量；An為區域面積。

待評估節點候選區域后，利用GIS 的空間交互分析功能，將候選節點區域與其他交通網絡、企業密度等要素進行交互分析。通過計算候選節點區域內或周邊的要素數量、密度和平均值等統計指標，以評估候選節點與其他要素的關系和影響，以便確定節點布局。

2.2 運輸模式和路徑規劃

2.2.1 運輸模式

選擇適當的運輸模式必須基于湖南物流回收網絡的需求特點，綜合考慮多方面因素。首先，運輸前因分析貨物的類型、距離、數量和緊急程度[5]。對大量貨物或長距離運輸，鐵路、水運或航空運輸更合適；對小量貨物或短距離運輸，可以考慮便捷的公路運輸模式。其次，運輸應考慮其運輸成本、時效、可靠性及環境影響等多方面因素，確保物流運輸的經濟效益及可持續性。通過評估運輸模式的適應性和可操作性，考慮物流回收網絡的設施、設備和資源條件后，可根據具體需求綜合評估結果，選擇最合適的運輸模式，以滿足物流回收網絡的要求并實現高效、可靠的運輸服務[6]。運用線性規劃模型，可實現最小化總體運輸成本、最大化服務水平等目標。通過確定決策變量、定義目標函數，設定約束條件，構建線性規劃模型并求解，可進一步優化運輸成本，獲取最優運輸模式。線性規劃模型如公式（4）所示。

目標函數：minimize（或maximize）Z=c1×1+c2×2+...+cn×n

約束條件：a11×1+a12×2+...+a1n×n≤b1

式中：c1，c2，...，cn是目標函數中的系數；a11，a12，...，amn是約束條件中的系數；b1，b2，...，bm是約束條件中的常數；x1，x2，...，xn是決策變量。在最小化問題中，目標是將目標函數的值盡可能減少到最小值。而在最大化問題中，目標是將目標函數的值盡可能增大到最大值。通過目標函數，可以對不同的決策變量進行權衡和優化。系數c1，c2，...，cn可以反映出不同決策變量在目標實現中的相對重要性。較大的系數意味著該決策變量在目標實現中的貢獻更大，較小的系數則相對貢獻較小。通過優化目標函數，線性規劃模型可以找到運輸模式的最優解或接近最優解的解決方案。

2.2.2 路徑規劃

根據貨物的起點和終點位置，選擇最短路徑算法對其進行規劃[7]。基于道路、鐵路、航線等實際情況，構建網絡運輸路徑。首先，對路徑網絡中節點的位置坐標、節點之間的距離、邊的長度或權重等信息進行標識和記錄，其次，使用Dijkstra 算法，計算最短路徑并設置起點和終點作為貨物的起點和終點位置。通過運行最短路徑算法，得到貨物起點到終點的最短路徑。Dijkstra 算法距離表更新公式如公式（5）所示。

式中：d（v）為節點v的距離；d（u）為當前節點u的距離；w（u，v）為節點u和節點v之間的邊權重。應用最小距離節點公式，可以找到從起點到終點的最短路徑，并通過距離表distances 獲取最短路徑的距離信息。最小距離節點如公式（6）所示。

式中：u為距離起點最近的未訪問節點。運用運輸路徑優化算法，可確定最佳的運輸路徑，以減少物流回收運輸距離和時間。

2.3 運營管理流程優化

2.3.1 物流調度

規劃路徑后，利用車輛調度系統可以幫助物流司機選擇最佳的路線和避開擁堵區域，以節省時間和燃料消耗[8]。根據路徑優化數據分析結果及運輸需求，制定車輛和設備的調度計劃，確定裝卸順序，并安排路線，考慮運輸任務的緊急程度、優先級和時間窗口，合理安排運輸車輛和設備的調度順序。物流調度流程如圖3所示。

圖3 車輛物流調度流程圖

收集運輸任務的起始點、終止點、貨物類型、數量等詳細信息后，根據任務的緊急程度、客戶需求、交付期限等因素，為每個任務分配一個優先級，確定哪些任務是緊急的、重要的或優先處理的。考慮車輛的容量、裝卸時間和設備的可用性等因素，將任務分配給合適的運輸車輛和設備[9]。根據貨物的特性和裝卸設備的容量限制，規劃裝載和卸載的順序，以減少裝卸時間，提高物流回收效率。當確定滿足裝、卸載順序后，生成最終的調度計劃，確定每個運輸車輛和設備的出發時間、路線和任務順序。

2.3.2 倉儲管理

倉儲管理是閉環供應鏈中的重要環節，通過優化倉儲布局及流程，能有效減少物流回收庫存積壓程度，提高物流回收倉儲運行效率。EOQ（經濟訂貨量）模型可用于確定最經濟的庫存訂貨量，使用該模型的目標在于平衡庫存持有成本和訂貨成本，提高庫存管理經濟效益。EOQ模型如公式（7）所示。

式中：EOQ為經濟訂貨量，即每次訂貨的最優量；D為需求量（常為年度需求量）；S為訂貨成本，即每次訂貨的固定成本；H為庫存持有成本，即單位時間內持有單位庫存的成本。

通過計算EOQ，可以得出最經濟的訂貨量，使訂貨成本和庫存持有成本達到最低點。在物流回收實際作業中，可以根據具體情況對模型進行擴展，以更準確地進行庫存管理。

2.4 監控與預警

實施監控與評估有助于實時了解物流回收網絡體系的運行情況并對其性能進行評估。通過應用離群點檢測方法，可有效識別數據集中與其他數據點之間出現的顯著異常值，對基于閉環供應鏈的湖南物流回收網絡進行監控預警。基于閉環供應鏈的湖南物流回收網絡監控預警流程如圖4所示。

圖4 基于閉環供應鏈的湖南物流回收網絡監控預警流程圖

通過收集物流節點信息、運輸數據、庫存數據、設備數據等相關物流回收網絡數據，并對收集到的數據進行清洗和預處理，從預處理后的數據中提取運輸量、運輸距離、庫存數量等作為監控的指標。應用離群點檢測Z-Score 方法對提取的特征進行分析，可識別出可能存在的離群點。Z-Score方法基于數據點與其均值之間的標準差來度量其偏離程度，如公式（8）所示。

式中：x為數據點的值；μ為數據集的均值；σ為數據集的標準差。

當Z-Score的絕對值超過設定的閾值時，可以將該數據點視為離群點。離群點檢測方法在基于閉環供應鏈的湖南物流回收網絡監控預警中的應用可以幫助發現異常情況、優化運營效率、合理分配資源，并提供數據支持進行預測和規劃。通過及時識別和處理離群點，可以提高監控的準確性和敏感性，保證物流回收網絡的穩定和可靠運行。此時，按照物流回收具體需求和業務規則，設置離群點的閾值，當超過閾值的數據點時，被認定為離群點，然后監控離群點的數量和趨勢，當超過設定的閾值或出現異常波動時，觸發預警機制。一旦觸發預警，則需要及時通知相關人員調整運輸計劃，重新調配資源或采取其他相應措施處理問題。

3 結語

構建基于閉環供應鏈的湖南物流回收網絡體系對湖南物流回收行業的可持續發展具有重要意義。該體系通過優化節點選擇和布局，合理規劃運輸模式和路徑，精細管理物流調度，能夠有效提高資源利用效率、降低環境影響，提升物流回收網絡的整體運作效率。節點選擇和布局的優化是確保物流回收網絡順暢運作的關鍵，通過綜合考慮地理位置、交通便利性、供需匹配等因素，合理選擇節點位置，建立緊密的合作伙伴關系，可實現物流回收資源的高效流動。運輸模式和路徑規劃的優化能夠有效降低運輸成本和能耗，提高運輸效率。物流調度和協調的精細管理是確保物流回收網絡順利運營的關鍵環節。運用先進的調度系統和技術手段，對運輸車輛和設備進行智能調度和優化，可以合理安排運輸任務和裝卸順序，提高運輸效率和資源利用率。應用離群點檢測Z-Score 方法對提取的特征進行分析，進一步深入了解了該網絡體系的潛在的問題，優化了基于閉環供應鏈的湖南物流回收網絡體系的運行和管理。