基于軸輻式網(wǎng)絡(luò)的跨境電商海外倉庫選址

沈彬彬++楊勇生++楊斌+許波桅李軍軍

DOI：10.13340/j.jsmu.2016.04.002

文章編號(hào)：1672-9498（2016）04000708

摘要：為提高跨境電商運(yùn)作效率和客戶服務(wù)水平，根據(jù)海外倉庫配送快、成本低等特點(diǎn)，探討軸輻式網(wǎng)絡(luò)在海外倉庫選址方面的應(yīng)用.建立包含運(yùn)輸成本、倉儲(chǔ)處理成本、倉庫建設(shè)成本、退貨成本和時(shí)間懲罰成本的總成本最小的跨境電商海外倉庫選址模型.設(shè)置不同的樞紐節(jié)點(diǎn)數(shù)和折扣因子，設(shè)計(jì)一種遺傳算法進(jìn)行求解.取15個(gè)國家（節(jié)點(diǎn)）進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，結(jié)果表明：對(duì)海外倉庫進(jìn)行軸輻式網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)（將原有的直通式網(wǎng)絡(luò)設(shè)置多個(gè)樞紐節(jié)點(diǎn)）能夠有效降低總成本，實(shí)現(xiàn)規(guī)模效益.該方法對(duì)海外倉庫的發(fā)展具有參考價(jià)值.

關(guān)鍵詞：

跨境電商； 海外倉庫； 軸輻式網(wǎng)絡(luò)； 遺傳算法； 選址

中圖分類號(hào)： F252.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

0引言

近年來，國內(nèi)跨境電子商務(wù)出現(xiàn)了井噴式增長，不管是國內(nèi)的雙十一還是國外的黑色星期五，其需求量極大地刺激了跨境電子商務(wù)的發(fā)展.商務(wù)部2013年數(shù)據(jù)顯示，我國跨境電商平臺(tái)企業(yè)已超過5 000家，境內(nèi)通過各類平臺(tái)開展跨境電子商務(wù)的企業(yè)已超過20萬家.同時(shí)中國電子商務(wù)研究中心數(shù)據(jù)顯示，2015年上半年中國跨境電商交易規(guī)模為2萬億元，同比增長42.8%，占中國進(jìn)出口總值的17.3%.據(jù)商務(wù)部預(yù)測(cè)，2016年中國跨境電商進(jìn)出口貿(mào)易額將達(dá)6.5萬億元.

隨著跨境電商的迅速崛起，其跨境時(shí)間長、包裹易丟失等缺點(diǎn)日益引起企業(yè)和消費(fèi)者的關(guān)注，消費(fèi)者對(duì)跨境電商物流水平的要求不斷提升，因此便利、快捷的海外倉儲(chǔ)物流服務(wù)成為跨境電子商務(wù)物流的發(fā)展趨勢(shì).海外倉服務(wù)是指由網(wǎng)絡(luò)外貿(mào)交易平臺(tái)、物流服務(wù)商獨(dú)立或共同為賣家提供的貨品倉儲(chǔ)、分揀、包裝、派送等一站式服務(wù).賣家將貨物提前存儲(chǔ)到國外倉庫，當(dāng)買家有需求時(shí)，倉庫可以第一時(shí)間對(duì)貨物進(jìn)行分揀、包裝和遞送.

在跨境電商方面，目前國外學(xué)者主要研究跨境電商的驅(qū)動(dòng)因素和人們的消費(fèi)動(dòng)機(jī)，國內(nèi)學(xué)者主要從政策方面研究跨境電商產(chǎn)生的影響并提出對(duì)策.WANG[1]從香港人在深圳進(jìn)行跨境購物的活動(dòng)中，提出一種負(fù)二項(xiàng)式模型評(píng)估頻繁跨境消費(fèi)的驅(qū)動(dòng)因素和社會(huì)經(jīng)濟(jì)特征.GOMEZHERRERA等[2]研究了在歐洲電子商務(wù)市場(chǎng)中增強(qiáng)跨境電子商務(wù)的措施，結(jié)果表明跨境支付系統(tǒng)每增加1%的使用量可增加7%的跨境電子商務(wù)銷售量，同時(shí)也表明英語語言國家在在線出口貿(mào)易上有很大的比較優(yōu)勢(shì).YEUNG等[3]從中國大陸到香港進(jìn)行跨境購物的現(xiàn)象中，提出基于態(tài)度和行為的分割跨境購物的方法，并建立模型來預(yù)測(cè)消費(fèi)者的集群情況.張麗霞[4]研究了跨境電商中保稅備貨與直郵進(jìn)口方式的區(qū)別和優(yōu)劣，并提出了兩種方式要注意的問題.李海蓮等[5]研究了跨境電商的通關(guān)制度，認(rèn)為海關(guān)應(yīng)通過創(chuàng)新和完善現(xiàn)行郵遞商品管理制度，提高對(duì)數(shù)據(jù)的獲取和分析能力，為跨境電商的發(fā)展提供更多便利.張麗娟[6]研究了跨境電商的客戶體驗(yàn)影響因素，采用案例法和問卷調(diào)查法分析消費(fèi)者的特征因素，結(jié)果發(fā)現(xiàn)消費(fèi)者年齡、職業(yè)和國別對(duì)其存在顯著影響.

在選址方面，目前國內(nèi)外學(xué)者主要運(yùn)用軸輻式網(wǎng)絡(luò)和啟發(fā)式算法進(jìn)行研究.WANGER[7]提出了運(yùn)用精確算法解決在無限制約束條件下集群軸輻式網(wǎng)絡(luò)選址問題.YU等[8]研究了在城市交通網(wǎng)絡(luò)下的樞紐選址問題，包括候選樞紐節(jié)點(diǎn)選擇和優(yōu)化樞紐點(diǎn)的分配問題.RATH等[9]研究了國際救援組織在災(zāi)難后為救援物資倉庫選址的問題，建立了三目標(biāo)的優(yōu)化模型，用精確算法和啟發(fā)式算法求解，結(jié)果表明用啟發(fā)式算法獲得的結(jié)果優(yōu)于用精確算法得到的結(jié)果.王占中等[10]用遺傳算法求解考慮帶有時(shí)間懲罰成本和價(jià)格折扣的多倉庫選址模型，結(jié)果表明該模型能夠得到經(jīng)濟(jì)合理的配送方案.胡志華等[11]在綜合考慮軸輻式網(wǎng)絡(luò)支線運(yùn)輸費(fèi)用、干線運(yùn)輸費(fèi)用和建造費(fèi)用的基礎(chǔ)上，建立軸輻式網(wǎng)絡(luò)重配置優(yōu)化的混合整數(shù)規(guī)劃模型，并通過仿真算例求解，結(jié)果表明網(wǎng)絡(luò)的重配置能夠有效減少物流運(yùn)作成本.楊珺等[12]考慮了帶有延遲懲罰的節(jié)點(diǎn)完全性中斷問題，建立節(jié)點(diǎn)中斷的上下界模型，用改進(jìn)的禁忌搜索算法求解，為軸輻式網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃提供了參考.羅耀波等[13]研究了帶有退貨和軟時(shí)間窗的多倉庫選址模型，用自適應(yīng)混合遺傳算法求解，并驗(yàn)證了模型和算法的優(yōu)越性.

從上述國內(nèi)外研究中可以看出：跨境電商作為新生事物，國內(nèi)外研究相對(duì)較少，且主要從理論上對(duì)跨境電商進(jìn)行闡述；在倉庫選址上多運(yùn)用軸輻式網(wǎng)絡(luò)和模型來求解；對(duì)海外倉庫方面的研究?jī)H是定性探討，沒有涉及海外倉庫選址.因此，可對(duì)海外倉庫運(yùn)用軸輻式網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行研究，這對(duì)今后發(fā)展海外倉庫具有更大的實(shí)際意義.

本文主要從海外倉庫入手，以電商企業(yè)為出發(fā)點(diǎn)，建立以總成本最小為目標(biāo)的海外倉庫軸輻式網(wǎng)絡(luò)模型，運(yùn)用遺傳算法進(jìn)行求解，并針對(duì)具體案例進(jìn)行分析計(jì)算，驗(yàn)證模型和算法的有效性，最后對(duì)海外倉庫進(jìn)行展望.

1跨境電商海外倉庫選址模型構(gòu)建

1.1跨境電商海外倉庫軸輻式網(wǎng)絡(luò)含義

跨境電商海外倉庫軸輻式網(wǎng)絡(luò)以海外倉庫為主樞紐節(jié)點(diǎn)（軸），以國內(nèi)賣家和國外消費(fèi)者為次級(jí)輻節(jié)點(diǎn)（輻），與樞紐（倉庫）之間的主要干道和連接樞紐（倉庫）與消費(fèi)者的輻條一起，形成一種相互聯(lián)系的空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu).相比于直通式網(wǎng)絡(luò)（兩個(gè)距離較遠(yuǎn)的節(jié)點(diǎn)直接相連），軸輻式網(wǎng)絡(luò)的成本小得多.海外倉庫軸輻式網(wǎng)絡(luò)和直通式網(wǎng)絡(luò)見圖1.

3以電商為例確定海外倉庫選址問題

3.1樞紐節(jié)點(diǎn)（倉庫）的數(shù)目

假設(shè)賣家在上海，編號(hào)為0，海外倉庫設(shè)在國外，以中海集裝箱運(yùn)輸股份有限公司的外貿(mào)航線[16]為例，選擇南美航線、歐洲航線、非洲WAX2航線、澳洲新西蘭航線和地中海航線上的各大港口所屬的15個(gè)國家進(jìn)行海外倉庫選址.

隨機(jī)選擇樞紐節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)，設(shè)定總節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)n=16，其中賣家1個(gè)，樞紐節(jié)點(diǎn)（倉庫）為4個(gè)或5個(gè).

3.2備選樞紐節(jié)點(diǎn)（倉庫）的選擇

15個(gè)國家的編號(hào)為：1—美國，2—加拿大，3—墨西哥，4—英國，5—荷蘭，6—德國，7—新加坡，8—澳大利亞，9—新西蘭，10—南非，11—多哥，12—貝寧，13—西班牙，14—埃及，15—以色列.將這15個(gè)國家作為海外倉庫的備選節(jié)點(diǎn).查詢船訊網(wǎng)[17]得到各港口之間的距離（附表1），在世界銀行網(wǎng)站和International Trade Center網(wǎng)站中的Trade Map數(shù)據(jù)庫查詢電子產(chǎn)品類（商品代碼8518）得到各國之間貿(mào)易額[1819]（附表2），通過公式計(jì)算得出對(duì)外貿(mào)易量.

3.3參數(shù)計(jì)算

運(yùn)費(fèi)：海外倉庫頭程為海運(yùn)，根據(jù)船公司海運(yùn)運(yùn)費(fèi)可知，40英尺集裝箱平均運(yùn)輸價(jià)格約為1 600美元，計(jì)算平均值θ1=5.3×10-5美元/（kg·km）.設(shè)定賣家與倉庫之間以及倉庫與倉庫之間轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)，享受一定的折扣α，α∈ [0，1]，根據(jù)當(dāng)?shù)匚锪鞴镜膱?bào)價(jià)得出平均值θ2=6.9×10-5美元/（kg·km）.從倉庫到消費(fèi)者之間的運(yùn)費(fèi)費(fèi)率為θ3=6.1×10-5美元/（kg·km）.

倉儲(chǔ)處理費(fèi)用ρk：由附表3可知0.15 kg的產(chǎn)品倉儲(chǔ)處理費(fèi)為0.804美元，則單位質(zhì)量商品倉儲(chǔ)處理費(fèi)用為5.36美元.倉庫建設(shè)成本見附表4.

為滿足客戶服務(wù)要求，需要對(duì)商品運(yùn)輸時(shí)間設(shè)定上限，設(shè)上限懲罰因子為10 000，時(shí)間上限見附表5.交叉率pc=0.45，變異率pm=0.06，最大迭代次數(shù)為150，種群規(guī)模為8.

通過遺傳算法的染色體交叉、變異操作，從15個(gè)國家中任意選擇某幾個(gè)國家，當(dāng)其被選定時(shí)其倉庫固定建設(shè)成本以及倉儲(chǔ)處理平均成本被選定，且變動(dòng)成本（包括時(shí)間懲罰成本和運(yùn)輸成本）與選擇的國家相對(duì)應(yīng)，從而將選中的樞紐節(jié)點(diǎn)的固定成本與變動(dòng)成本相加.

3.4結(jié)果分析

隨機(jī)產(chǎn)生初始解，在MATLAB環(huán)境下運(yùn)行，使用1.6 GHz CPU，4 GB內(nèi)存，64位系統(tǒng)計(jì)算機(jī)，運(yùn)行100次，通過變換樞紐節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)和折扣系數(shù)求出總成本平均值，見表1.

通過MATLAB繪圖，得出軸輻式網(wǎng)絡(luò)圖（圖4和5）和收斂結(jié)果（圖6和7）.

圖4為4個(gè)樞紐節(jié)點(diǎn)情況下得到的軸輻式網(wǎng)絡(luò)圖.在該網(wǎng)絡(luò)圖中，將美國、荷蘭、新加坡、澳大利亞設(shè)置為樞紐節(jié)點(diǎn)，并通過這些樞紐節(jié)點(diǎn)配送至相鄰的節(jié)點(diǎn)，即：美國配送至加拿大、墨西哥；荷蘭配送至英國、德國、西班牙、以色列、埃及、多哥和貝寧；新

加坡配送至南非；澳大利亞配送至新西蘭.圖5為5個(gè)樞紐節(jié)點(diǎn)情況下得到的軸輻式網(wǎng)絡(luò)圖，與4個(gè)樞紐節(jié)點(diǎn)相比，前4個(gè)樞紐節(jié)點(diǎn)不變，增加南非作為樞

紐節(jié)點(diǎn)，并對(duì)其相鄰的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行配送，即：美國配送至加拿大和墨西哥；荷蘭配送至英國、德國、西班牙、以色列和埃及；澳大利亞配送至新西蘭；南非配送至多哥和貝寧；新加坡配送至其他地區(qū).

看出，由于該遺傳算法初始種群的隨機(jī)性，總成本從不同的初始值開始，隨著迭代次數(shù)的增長，通過染色體選擇、交叉、變異等操作，其總成本均能在迭代次數(shù)為50左右時(shí)達(dá)到收斂.從圖6和表1中可以看出，當(dāng)設(shè)置4個(gè)樞紐節(jié)點(diǎn)時(shí)，其總成本平均值在折扣系數(shù)為0.6時(shí)達(dá)到最小，約為1.13億

美元，比直通式網(wǎng)絡(luò)成本節(jié)約了16.70%.同理，從圖7和表1中可以看出，在設(shè)置5個(gè)樞紐節(jié)點(diǎn)時(shí)，其總成本平均值在折扣系數(shù)為0.4時(shí)達(dá)到最小，約為7 757萬美元，

比直通式網(wǎng)絡(luò)成本節(jié)省了約42.90%.

從表1可以看出，設(shè)計(jì)合理的軸輻式網(wǎng)絡(luò)，在相應(yīng)的國家建立海外倉庫，相對(duì)于傳統(tǒng)的直通式網(wǎng)絡(luò)可以有效地降低成本，實(shí)現(xiàn)規(guī)模效益.然而，并非所有的軸輻式網(wǎng)絡(luò)的總成本都小于直通式網(wǎng)絡(luò)的總成本.當(dāng)軸輻式網(wǎng)絡(luò)設(shè)置3個(gè)樞紐節(jié)點(diǎn)，且在相應(yīng)的折扣系數(shù)下進(jìn)行運(yùn)輸時(shí)，成本反而會(huì)增加8.27%，說明當(dāng)樞紐節(jié)點(diǎn)較少時(shí)，不管采取何種折扣，都不能得出最佳方案.

從上述結(jié)果可知，當(dāng)在海外倉庫軸輻式網(wǎng)絡(luò)中分別設(shè)計(jì)4個(gè)和5個(gè)樞紐節(jié)點(diǎn)時(shí)，在折扣系數(shù)分別為0.6和0.4的情況下，成本能夠達(dá)到較小，其相應(yīng)的總成本節(jié)約16%和40%，能夠?qū)崿F(xiàn)規(guī)模效益.這對(duì)電商企業(yè)的海外倉庫建設(shè)發(fā)展具有重要的指導(dǎo)意義.

4結(jié)束語

本文主要研究了跨境電商海外倉庫軸輻式網(wǎng)絡(luò)樞紐選址問題，以最小化運(yùn)輸成本、固定成本、倉儲(chǔ)處理成本、時(shí)間懲罰成本和退貨成本為目標(biāo)建立模型，以實(shí)際數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，設(shè)置不同的樞紐節(jié)點(diǎn)數(shù)和不同的折扣系數(shù)對(duì)設(shè)計(jì)的遺傳算法進(jìn)行求解，給出海外倉庫選址的具體方案和思路.本文主要從各地區(qū)對(duì)應(yīng)貨源的數(shù)量、運(yùn)輸?shù)木嚯x等因素進(jìn)行選址，實(shí)際上各國的政策、文化等也會(huì)影響海外倉庫的選擇，這些因素將會(huì)在以后的研究中考慮.

在未來，海外倉庫勢(shì)必成為各大電商爭(zhēng)搶的藍(lán)海.在今后研究中，可能還會(huì)遇到其他問題，但在國內(nèi)政策利好和需求攀升的刺激下，加上中國自貿(mào)區(qū)的發(fā)展，越來越多的跨境電商會(huì)隨之興起，海外倉庫的發(fā)展必有廣闊的發(fā)展空間.

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