基于聚類分析的快遞包裝回收中心等級(jí)劃分研究*

□ 慕晶晶

(安徽工程大學(xué) 管理工程學(xué)院，安徽 蕪湖 241000)

隨著現(xiàn)代物流與快遞業(yè)的不斷發(fā)展，快遞包裝的使用量和需求量急劇增加，給社會(huì)環(huán)境帶來(lái)了極大的壓力。為了響應(yīng)環(huán)保政策，建設(shè)環(huán)保節(jié)約型社會(huì)，減輕環(huán)境壓力，各級(jí)政府和快遞公司需要高度重視綠色物流的發(fā)展，因此，如何高效地回收與再利用快遞包裝物已經(jīng)成為政府和快遞公司亟需解決的難題。

學(xué)術(shù)界也對(duì)快遞包裝回收問題開展了深入研究。金萬(wàn)莉等[1]分析了徐州市快遞包裝回收的現(xiàn)狀，針對(duì)快遞包裝回收過(guò)程中存在的問題提出相應(yīng)的改善措施。婁亭亭等[2]運(yùn)用AHP方法對(duì)校園回收站點(diǎn)、包裝生產(chǎn)商聯(lián)盟、第三方物流等三種主導(dǎo)模式的快遞回收模式進(jìn)行評(píng)價(jià)，并得到第三方物流主導(dǎo)快遞回收模式最受青睞的結(jié)論。董祺悅等[3]對(duì)消費(fèi)者快遞包裝分類回收意愿與行為的影響因素開展分析，探討快遞包裝分類回收推廣的條件和機(jī)制。黃旺明等[4]基于計(jì)劃行為理論構(gòu)建模型，研究了影響消費(fèi)者快遞包裝回收意愿的關(guān)鍵因素。徐杰等[5]建立信息不對(duì)稱及有限理性下，快遞包裝回收中政府、快遞公司和消費(fèi)者三方的博弈模型，并得到博弈模型的演化穩(wěn)定策略。

對(duì)快遞包裝實(shí)施逆向物流進(jìn)行回收再利用，建立回收中心是必不可少的，在對(duì)快遞包裝回收中心進(jìn)行選址之前，需要確定其建設(shè)規(guī)模，這有利于合理地分配物流資源。對(duì)快遞包裝回收中心進(jìn)行等級(jí)劃分，既能直接反映各個(gè)區(qū)域的物流發(fā)展水平，也可以間接反映各個(gè)區(qū)域的消費(fèi)水平和綜合實(shí)力。本文選取上海市的16個(gè)市轄區(qū)作為研究對(duì)象，采用聚類分析模型，對(duì)各個(gè)市轄區(qū)的快遞包裝回收中心進(jìn)行等級(jí)劃分。

1 模型設(shè)計(jì)

聚類分析又稱群分析，是對(duì)多個(gè)樣本(指標(biāo))進(jìn)行定量分類的一種多元統(tǒng)計(jì)分析方法。對(duì)樣本進(jìn)行分類稱為Q型聚類分析，對(duì)指標(biāo)進(jìn)行分類稱為R型聚類分析。

1.1 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理

在對(duì)指標(biāo)變量和樣本進(jìn)行分析之前，需要對(duì)其數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，處理方式為

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1.2 變量相似性度量

在系統(tǒng)分析或評(píng)估過(guò)程中，為避免遺漏某些重要因素，往往在一開始選取指標(biāo)時(shí)，盡可能多地考慮所有的相關(guān)因素。而這樣做的結(jié)果，則是變量過(guò)多，變量之間的相關(guān)度較高，給系統(tǒng)分析與建模帶了極大的不便。因此，本方案研究了變量間的相似關(guān)系，按照變量的相似關(guān)系把它們聚合成若干類，進(jìn)而找出影響系統(tǒng)的主要因素。

在對(duì)變量進(jìn)行聚類分析時(shí)，首先要確定變量的相似性度量，常用的變量相似性度量有兩種：相關(guān)系數(shù)和夾角余弦。本方案采用相關(guān)系數(shù)法對(duì)變量進(jìn)行聚類分析。

記變量xj的取值(x1j,x2j，…，xnj)T∈Rn(j-1,2,…,n)，則可以用兩個(gè)變量xj和xk的樣本相關(guān)系數(shù)作為它們的相似性度量，即

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1.3 樣本相似性度量

在對(duì)樣本進(jìn)行聚類分析時(shí)，要先確定樣本的相似性度量，常用的樣本相似性度量包括：絕對(duì)值距離、歐氏距離、切比雪夫距離和馬氏距離。本方案采用歐氏距離度量樣本點(diǎn)兩兩之間的距離。

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1.4 類與類間的相似性度量

針對(duì)數(shù)個(gè)類別，可以采用最短距離法、最長(zhǎng)距離法、重心法、類平均法、離差平方和法等方法度量它們之間的距離，本方案選取類平均法度量類與類之間的距離。

假設(shè)有G1和G2兩個(gè)類，則有

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它等于G1，G2兩點(diǎn)的平均距離，n1，n2分別為G1，G2中的點(diǎn)個(gè)數(shù)。

2 算例分析

假設(shè)，需要在上海市的16個(gè)市轄區(qū)內(nèi)分別建立一個(gè)快遞包裝回收中心，考慮到各個(gè)地區(qū)的人口數(shù)量，地區(qū)消費(fèi)水平以及區(qū)域大小等因素，本方案運(yùn)用Q型聚類和R型聚類的方法建立聚類分析模型，采用R型聚類法對(duì)其影響指標(biāo)進(jìn)行聚類分析，選取其中的代表性影響指標(biāo)；再根據(jù)所選代表性指標(biāo)采用Q型聚類法對(duì)快遞包裝回收中心進(jìn)行聚類分析，以此來(lái)確定各個(gè)市轄區(qū)所建快遞包裝回收中心的規(guī)模大小。

2.1 建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

通過(guò)查閱相關(guān)資料，總結(jié)出6個(gè)影響地區(qū)消費(fèi)水平和居民購(gòu)買力的指標(biāo)，建立上海市各地區(qū)消費(fèi)水平評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，如圖1所示。

圖1 上海市各地區(qū)消費(fèi)水平評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

2.2 數(shù)據(jù)資料

這六項(xiàng)指標(biāo)的原始數(shù)據(jù)取自上海市各個(gè)市轄區(qū)統(tǒng)計(jì)局的國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)(2018年)，指標(biāo)值如下表1所示。

表1 上海市各地區(qū)消費(fèi)水平評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)(2018年)

其中：x1為人口密度(單位：人/平方千米)；

x2為地區(qū)生產(chǎn)總值(GDP，單位：億元)；

x3為居民人均可支配收入(單位：元)；

x4為一般公共預(yù)算收入(單位：億元)；

x5為一般公共預(yù)算支出(單位：億元)；

x6為社會(huì)消費(fèi)品零售總額(單位：億元)。

2.3 R型聚類分析

通過(guò)對(duì)影響上海市各個(gè)市轄區(qū)消費(fèi)水平的評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行定性和定量分析，可以看出某些指標(biāo)之間可能存在較強(qiáng)的相關(guān)性。運(yùn)用MATLAB軟件計(jì)算6個(gè)指標(biāo)之間的相關(guān)系數(shù)，相關(guān)系數(shù)矩陣如下表2所示。

表2 相關(guān)系數(shù)矩陣

根據(jù)表2可以看出，某些指標(biāo)之間確實(shí)存在很強(qiáng)的相關(guān)性。為此，把6個(gè)指標(biāo)根據(jù)其相關(guān)性進(jìn)行R型聚類，再?gòu)拿總€(gè)類中選取具有代表性的指標(biāo)。首先，對(duì)這些指標(biāo)的數(shù)據(jù)分別進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理，變量相似性度量采用相關(guān)系數(shù)，類間相似性度量的計(jì)算采用類平均法。然后，運(yùn)用MATLAB軟件運(yùn)行相關(guān)程序，得到指標(biāo)聚類樹型圖，如圖2所示。

圖2 指標(biāo)聚類樹型圖

從圖2中可以看出，地區(qū)生產(chǎn)總值x2、一般公共預(yù)算收入x4、一般公共預(yù)算支出x5這3個(gè)指標(biāo)之間有較大的相關(guān)性，最先被聚合在一起。如果將這6個(gè)指標(biāo)分為4類，則在地區(qū)生產(chǎn)總值x2、一般公共預(yù)算收入x4、一般公共預(yù)算支出x5這3個(gè)指標(biāo)中選取地區(qū)生產(chǎn)總值x2作為該類的代表性指標(biāo)，人口密度x1、居民人均可支配收入x3、社會(huì)消費(fèi)品零售總額x6這3個(gè)指標(biāo)各自為一類。由此可以得到影響上海市各個(gè)市轄區(qū)消費(fèi)水平的代表性指標(biāo)，分別為：人口密度x1、地區(qū)生產(chǎn)總值x2、居民人均可支配收入x3、社會(huì)消費(fèi)品零售總額x6。

2.4 Q型聚類分析

根據(jù)人口密度x1、地區(qū)生產(chǎn)總值x2、居民人均可支配收入x3、社會(huì)消費(fèi)品零售總額x6這4個(gè)指標(biāo)對(duì)上海市16個(gè)市轄區(qū)的消費(fèi)水平進(jìn)行聚類分析。首先，對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，樣本間相似性采用歐式距離度量，類間距離采用類平均法進(jìn)行計(jì)算。然后，運(yùn)用MATLAB軟件運(yùn)行相關(guān)程序，得到各個(gè)市轄區(qū)聚類樹型圖，如圖3所示。

圖3 上海市各個(gè)市轄區(qū)聚類樹型圖

由圖3可以明顯看出，上海市16個(gè)市轄區(qū)的快遞包裝回收中心可以大致分為三個(gè)等級(jí)，具體劃分結(jié)果如表3所示。

表3 上海市各個(gè)市轄區(qū)快遞包裝回收中心等級(jí)表

由表3可知，在浦東新區(qū)建立一級(jí)回收中心；在黃浦區(qū)、徐匯區(qū)、長(zhǎng)寧區(qū)、靜安區(qū)、普陀區(qū)、虹口區(qū)、楊浦區(qū)建立二級(jí)回收中心；在閔行區(qū)、寶山區(qū)、嘉定區(qū)、金山區(qū)、松江區(qū)、青浦區(qū)、奉賢區(qū)、崇明區(qū)建立三級(jí)回收中心。

3 總結(jié)

隨著生活質(zhì)量水平的不斷提高，網(wǎng)購(gòu)已成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡囊徊糠?，快遞業(yè)也伴隨著網(wǎng)購(gòu)的發(fā)展而發(fā)展，快遞量不斷增加，快遞包裝的使用量和需求量也在日益增長(zhǎng)，然而，快遞包裝的回收率卻不容樂觀，給環(huán)境造成了很大的壓力。因此，如何解決該問題已經(jīng)成為當(dāng)前各級(jí)政府和各個(gè)快遞企業(yè)著重思考的內(nèi)容。

快遞包裝的回收再利用需要我們共同努力，提高快遞包裝的回收利用率，減少快遞包裝原材料的使用量，緩解環(huán)境壓力，減輕對(duì)環(huán)境的污染，保護(hù)生態(tài)健康，提高可持續(xù)發(fā)展的能力，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的綠色發(fā)展，帶來(lái)更大的經(jīng)濟(jì)效益。