模糊需求下的低碳供應(yīng)鏈江蘇選址及路徑優(yōu)化研究

0 引 言

隨著經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展、全球人口的不斷增加，地球上出現(xiàn)了氣候變暖等現(xiàn)象，這不僅使地球上的資源逐漸減少甚至還給人類的生存帶來了極大的威脅。為了防止情況的不斷惡化，世界環(huán)境組織保護(hù)協(xié)會提出了節(jié)能減排措施，還制定了相關(guān)的政策制度。安曉雯（2022）提出低碳視角下人們需要重視生活垃圾，并制定了轉(zhuǎn)運(yùn)站的選址及路徑優(yōu)化[1]；王亞文（2021）提出低碳約束背景下電網(wǎng)物流配送中心的選址優(yōu)化研究，并著重說明低碳約束的重要性[2]；杜雅楠（2020）提出了時間窗約束，并在時間窗約束下提出低碳供應(yīng)鏈系統(tǒng)，同時將選址和路徑優(yōu)化相結(jié)合構(gòu)建了模型[3]。而物流運(yùn)輸中最需要的則是碳資源，其能源消耗量大，如表1和圖1所示。

圖1 我國物流企業(yè)的總二氧化碳排放量、碳排放量

表1 我國物流企業(yè)的總二氧化碳排放量及總碳排放量

因此，我國低碳供應(yīng)鏈江蘇選址-路線優(yōu)化是非常必要的，其不僅能夠加強(qiáng)各企業(yè)的社會責(zé)任感，還是降低企業(yè)物流成本、增加公司利潤的重要方式。而且在模糊需求下低碳供應(yīng)鏈選址-路徑更顯得尤為重要。

1 低碳問題現(xiàn)狀

1.1 問題

隨著全球經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，人類對于自然資源的需求也越來越大，這導(dǎo)致全球碳排放量逐漸增大，給全球帶來了環(huán)境污染、資源匱乏等問題，給人類的生存也帶來了巨大的挑戰(zhàn)[4]。然而，物流行業(yè)作為現(xiàn)代與大眾生活具有緊密聯(lián)系的行業(yè)，且其碳排放量占據(jù)著全球總碳排放量的較大比例，所以對于低碳供應(yīng)鏈選址-路徑的選擇是當(dāng)下背景中極為重要的決策。

1.2 特征

1.2.1 耗能低

耗能低主要指的是盡可能地利用可再生資源代替不可再生資源和污染較大的資源，特別是在工廠中要更加注重減少能源消耗。例如：可使用風(fēng)能和水能對各個工廠或者居民樓進(jìn)行發(fā)電，代替?zhèn)鹘y(tǒng)利用能源進(jìn)行發(fā)電的方式，不僅能夠極大地發(fā)揮資源的價值，還能夠減少對環(huán)境的污染。

1.2.2 對環(huán)境的影響小

其主要是指燃料燃燒后的物質(zhì)對環(huán)境的污染小。例如：使用太陽能等類似清潔能源代替像碳之類的污染能源不僅能夠減少廢棄物或者廢棄氣體的產(chǎn)生，還能夠最大限度地降低所產(chǎn)生的物質(zhì)對環(huán)境的污染，從而實(shí)現(xiàn)低碳環(huán)境。

1.2.3 排放的量少

其一是指在能源消耗中所產(chǎn)生的廢棄物量減少。低碳背景下注重的是對于碳排放量的估算、利用有效且恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)以及合適的設(shè)備對污染物進(jìn)行分解、稀釋以達(dá)到不浪費(fèi)資源和減少碳排放的目的；其二是指對資源利用過程中所產(chǎn)生的污染物進(jìn)行有效地再利用從而實(shí)現(xiàn)資源利用的最大化。

2 江蘇選址-路徑概述

低碳供應(yīng)鏈中的選址-路徑問題是物流各界廣泛關(guān)注的熱門問題[5]。在模糊需求下相對于傳統(tǒng)的物流配送，低碳供應(yīng)鏈的選址-路徑模式具有較大的發(fā)展空間，且它更能滿足節(jié)能減排的需求。

2.1 受新冠疫情影響

由于貨物和客戶之間存在一定的空間距離阻隔、買家和賣家之間信息不通、貨物是否真實(shí)、質(zhì)量是否有保證等多方面的影響，時常有退貨或者換貨的情況發(fā)生，這無疑增加了物流運(yùn)輸量和碳排放量。除此之外，物流還會受到很多其他因素的影響。

由圖2可以看出，江蘇省2022年相較于2021年的快遞業(yè)務(wù)量有所下降。由于受到疫情的影響，江蘇省許多地方都設(shè)置了管控點(diǎn)，大部分物流公司的運(yùn)輸路徑都被設(shè)置了關(guān)卡，需要檢查相關(guān)人員的核酸報(bào)告以及登記相關(guān)信息，這就導(dǎo)致了物流配送時間的增加。

圖2 江蘇省2021年全省快遞業(yè)務(wù)量與2022年對比圖

2.2 選址分配

對于選址問題，其主要是利用科學(xué)合理的設(shè)備、方式選擇物流配送最佳的地點(diǎn)以實(shí)現(xiàn)“配送路程短、時間短、效率高”的最佳效果。而選址是一個物流公司最基本的問題，其不僅能夠降低企業(yè)的物流運(yùn)輸成本，有效地提升行業(yè)的競爭力，還能夠最大限度地減少碳排放量，實(shí)現(xiàn)低碳運(yùn)輸。江蘇的選址大多都只考慮到了設(shè)施、配送點(diǎn)兩點(diǎn)間的關(guān)系，并沒有把運(yùn)輸路徑考慮到其中，如圖3所示。

從圖3中未被選中的運(yùn)輸設(shè)施可以看出，傳統(tǒng)選址并沒有考慮到路徑規(guī)劃的問題，其配送模式主要是點(diǎn)對點(diǎn)配送，比較適用于使用大型運(yùn)輸工具進(jìn)行配送，小型運(yùn)輸工具一來一回會消耗大量燃料，而且碳排放問題也沒有得到解決。

圖3 江蘇選址分配結(jié)構(gòu)示意圖（箭頭表示配送路徑）

2.3 運(yùn)輸路徑規(guī)劃

運(yùn)輸路徑的合理規(guī)劃主要是為了減少運(yùn)輸時間和燃料的使用量以減少碳排放量，實(shí)現(xiàn)低碳供應(yīng)鏈。江蘇對于運(yùn)輸路徑的規(guī)劃大多都是傳統(tǒng)的點(diǎn)對點(diǎn)配送模式，其靈活性不高，例如在運(yùn)輸中遇到不可控因素可能會導(dǎo)致出現(xiàn)運(yùn)送時間延長等情況。而傳統(tǒng)的運(yùn)輸路徑主要是呈環(huán)狀結(jié)構(gòu)，對客戶所在地進(jìn)行整合分類，對路線重合的客戶點(diǎn)進(jìn)行依次配送。

2.4 選址-路徑概述

選址-路徑主要體現(xiàn)在從集成優(yōu)化方面入手，同時又考慮到選址與路徑兩者之間的聯(lián)系，因此將二者進(jìn)行綜合考慮，從而解決兩個環(huán)節(jié)的對接、單獨(dú)優(yōu)化所帶來的不平衡問題。而江蘇在選址-路徑方面的問題主要是二者的銜接還不夠完善，首先是配送設(shè)施未進(jìn)行合理的分配，對各種不同貨物并未進(jìn)行分類配送，例如易碎物品與其他物品混合擺放容易在運(yùn)送過程中導(dǎo)致貨物損壞從而使企業(yè)承擔(dān)不必要的成本；其次是在路徑的選擇上，并沒有進(jìn)行合理的規(guī)劃；再者是相較于傳統(tǒng)地將兩者分開考慮的情況，將二者有機(jī)結(jié)合所考慮到的因素會更多、更為復(fù)雜，因此江蘇在這方面還沒有更好的解決辦法。與傳統(tǒng)的選址問題相比，由于運(yùn)輸成本還包含了車輛的燃料費(fèi)，運(yùn)輸路途比較遙遠(yuǎn)時所消耗的燃料量就大，這不僅使公司后期的核算加大了難度，還對低碳供應(yīng)鏈的形成造成了一定的阻礙。

3 選址-路徑優(yōu)化策略

3.1 考慮時空距離的初始解構(gòu)造

3.1.1 時空距離的度量

傳統(tǒng)的時空距離算法只單獨(dú)考慮到了客戶所在地與貨物所在地之間的時空距離，往往忽略掉了客戶服務(wù)的時間限制。如果將客戶所在地進(jìn)行單獨(dú)考慮，那么忽視掉的客服時間限制將會導(dǎo)致發(fā)生貨物配送延遲等情況。如公式（1）所示，A表示距離、T表示時間、a為當(dāng)前貨物距離，可以發(fā)現(xiàn)化簡后AT=T。

考慮到客戶所在地與貨物所在地之間的時間、距離是未知變量，可通過公式對貨物運(yùn)輸時間進(jìn)行運(yùn)算。

3.1.2 初始解構(gòu)造

令m=max（B，C），B表示配送貨物總數(shù)量，C表示總需求，而配送車輛的大小、所承載貨物的重量是未知變量，可以將兩者相乘估算出m的數(shù)值，傳統(tǒng)的計(jì)算方法比較適用于小規(guī)模、簡單數(shù)據(jù)，這樣偏差不會太大，然而大規(guī)模且較為復(fù)雜的數(shù)據(jù)則需要通過傳統(tǒng)遺傳算法來計(jì)算，具體步驟如下。

步驟一：需要獲取各種遺傳算法所需要的數(shù)據(jù);

步驟二：將各個聚類簇中的客戶需求量相加獲得總需求;

步驟三：按照公式（2）的算法計(jì)算出客戶所在地與配送出發(fā)地之間的距離并相加表示所對應(yīng)的配送點(diǎn)；

步驟四：基于概率p（g）=1-g/n（n+1）；根據(jù)貨物配送距離，對貨物配送風(fēng)險進(jìn)行預(yù)測及預(yù)防；

步驟五：根據(jù)貨物訂單的時間進(jìn)行先后排序，再依次檢查是否已經(jīng)到達(dá)運(yùn)輸工具的承重限制。如果已經(jīng)到達(dá)限制則進(jìn)行配送，剩下的則分配至類聚中心；

步驟六：重復(fù)步驟三到五，直到所有貨物完成配送。

運(yùn)送工具的選擇步驟如下。

步驟一：經(jīng)過大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)后選擇距離客戶所在地較近的配送點(diǎn)進(jìn)行貨物包裝并選擇合適的運(yùn)送工具進(jìn)行配送；

步驟二：將車輛的承重限制、能夠到達(dá)的最遠(yuǎn)距離作為限制條件，對剩下的貨物訂單按照距離、貨物的大小和特征進(jìn)行分類并選擇合適的車輛進(jìn)行配送；

步驟三：檢查是否有漏掉的貨物未被配送，若有則重復(fù)進(jìn)行步驟一和步驟二，直至所有貨物配送完成。

3.2 根據(jù)江蘇的特點(diǎn)加強(qiáng)選址點(diǎn)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)

江蘇作為我國交通網(wǎng)中的樞紐地區(qū)，具有優(yōu)越的地理環(huán)境且經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)、基礎(chǔ)設(shè)施較為完善。江蘇作為沿海地區(qū)，可以設(shè)置海上運(yùn)輸港口，并且長江下游橫穿 400km，大運(yùn)河連通南北 690km，處于我國“T”型生產(chǎn)力分布的結(jié)合部，是北煤南運(yùn)和南糧北運(yùn)的通道，是中西部和長江中下游的出海口，是上海對內(nèi)輻射的必經(jīng)之地。因此，江蘇還需要加強(qiáng)對海上運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，將優(yōu)勢放大，以優(yōu)帶劣，國家可以結(jié)合江蘇的地理優(yōu)勢、江蘇的物流運(yùn)輸特點(diǎn)建設(shè)一批特色物流基地或者園區(qū)，并呈放射狀帶動周邊城市發(fā)展和物流行業(yè)興起，以形成先“富”帶后“富”的良好局面。但是經(jīng)調(diào)查江蘇地區(qū)呈現(xiàn)分化局面，蘇南地區(qū)由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快以及信息技術(shù)運(yùn)用較為成熟，低碳物流發(fā)展更好，而蘇北、蘇中地區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)較為落后。因此，應(yīng)該加強(qiáng)蘇北、蘇中地區(qū)的先進(jìn)技術(shù)以及人才輸入，提升兩地區(qū)的經(jīng)濟(jì)，以實(shí)現(xiàn)江蘇地區(qū)低碳供應(yīng)鏈的整體水平提高，還需要加強(qiáng)三地區(qū)之間的交流合作，實(shí)現(xiàn)互幫互助、共同進(jìn)步，打造低碳經(jīng)濟(jì)大省。

3.3 注重低碳供應(yīng)鏈物流業(yè)人才培養(yǎng)

現(xiàn)如今，社會對人才的需求也越來越大，尤其是低碳供應(yīng)鏈作為新興的供應(yīng)模式更是需要大量優(yōu)秀人才進(jìn)行更加深入的研究，促進(jìn)其更好地發(fā)展以帶動地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。目前，江蘇省內(nèi)相關(guān)專業(yè)的人才缺口較大，成為了阻礙該行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素之一，且江蘇省近年來積極響應(yīng)低碳工作，并且積極推動全省經(jīng)濟(jì)發(fā)展的全面綠色轉(zhuǎn)型，對低碳供應(yīng)鏈的發(fā)展也是相當(dāng)重視的。而江蘇省內(nèi)有一批重點(diǎn)高校，因此可以通過大數(shù)據(jù)整理各高校的人才資源，鼓勵各高校培養(yǎng)相關(guān)專業(yè)的優(yōu)秀人才，實(shí)施企業(yè)與高校合作模式，實(shí)現(xiàn)高校為企業(yè)輸送人才、企業(yè)為高校投資的良性局面。除此之外，人們應(yīng)該更加關(guān)注企業(yè)人員入崗前的培訓(xùn)，培養(yǎng)創(chuàng)新性、高素質(zhì)人才，使其擁有與崗位相匹配的專業(yè)素養(yǎng)和職業(yè)水平，并對相關(guān)在崗人員進(jìn)行定期技能考核，完善晉升機(jī)制實(shí)現(xiàn)優(yōu)中選優(yōu)，大力培養(yǎng)具有工作責(zé)任感、創(chuàng)新能力的高素質(zhì)人才，以促進(jìn)低碳供應(yīng)鏈穩(wěn)定、高效地完善。

3.4 運(yùn)輸工具優(yōu)化

模糊需求下人們應(yīng)該結(jié)合B2C商務(wù)模式對配送貨物進(jìn)行“少量多次”配送以及根據(jù)貨物特點(diǎn)進(jìn)行配送，考慮到客戶需求還應(yīng)該加強(qiáng)配送的靈活性。而貨物運(yùn)輸工具不同所需要的燃料種類也不同，應(yīng)該積極研發(fā)以清潔能源為燃料的運(yùn)輸工具，例如：運(yùn)用太陽能收集板和儲存器對太陽能進(jìn)行收集、儲存以供晚上使用，將太陽能轉(zhuǎn)化為推動運(yùn)輸工具運(yùn)作的動能，這不僅有利于打造低碳供應(yīng)鏈，還有利于節(jié)省運(yùn)輸成本。

4 總 結(jié)

綜上所述，網(wǎng)購不僅帶動了物流行業(yè)的發(fā)展，更是帶動了地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。但是在模糊需求下仍然有許多未知因素在影響著低碳供應(yīng)鏈的形成，而選址-路徑正是這方面的關(guān)鍵問題，就以江蘇為例，需要考慮到客戶的需求、客服時間等因素，而低碳供應(yīng)鏈不僅能夠減少運(yùn)輸過程中的碳排放從而減少環(huán)境污染，還能夠節(jié)省運(yùn)輸成本從而增加公司利潤，同時還能夠提高企業(yè)的競爭力。