“互联网+高效物流”背景下农村快递共同配送运力优化研究

彭姗姗，王丹丹，陆克斌

“十三五”物流业发展规划明确提出将“城乡物流配送工程”作为重点建设工程，加快推进电子商务进农村综合示范工程、“快递向下”服务拓展工程、“新网工程”，以加强农产品骨干网络建设，进一步完善城乡配送网络体系，统筹规划、合理布局物流配送节点，搭建城乡配送公共服务平台。在“大众创业、万众创新”的背景下，“互联网+农村”被赋予激活农村经济的重大使命。随着电子商务及农村生活水平的提高，农村快递业务量不断增长。针对农村快递配送时间长、难上门、网点不健全等现状，优化农村快递共同配送运力，对提高农村快递配送效率、降低配送成本具有重要意义。

对于快递共同配送问题，国内外学者的研究主要集中于共同配送联盟组建机制、中心选址、车辆路径和调度优化、运输网络优化、收益分配等，对于共同配送的运力优化尤其是农村快递共同配送的运力优化研究较少［1-7］。

一、问题分析

实现农村快递共同配送需要整合物流企业，建立物流联盟，实现物流资源共享，尤其是运输资源的共享与优化。在农村快递共同配送模式下，共同配送联盟利用大数据、云计算，加强货物流量、流向的预测，提高不同企业间的协同运作水平，加强运力资源的优化配置，实现对配送场站、运输车辆和人员的精准调度。

在快递共同配送模式下，配送点分为三级：共同配送枢纽（一级配送中心）、共同配送中心（二级配送中心）和配送单元（三级配送中心）。共同配送枢纽一般为区域配送中心，辐射范围较远，共同配送枢纽与共同配送中心间的距离较远，通常为干线运输且以高速公路为主要运输通道；共同配送中心与配送单元间的运输距离较短，通常为支线运输且以国道和省道等为主要运输通道。农村快递共同配送运输网络见图1。

我们主要研究调配和优化共同配送中心运输资源的运力优化。共同配送中心运力有限，二级配送中心服务的三级配送中心主要依据地理位置（如行政区划）及辐射范围进行分配。这种分配方式操作简单，但需要增加部分二级配送中心的运力；同时，部分二级配送中心的运力有富余。我们通过调整、优化各共同配送中心服务的配送单元使整个系统中所有共同配送中心的运力得到充分利用，在此基础上寻求运力调配方案以使共同配送系统成本达到最小。在“互联网+”背景下，根据配送单元的变化需求，共同配送联盟能动态、实时地对共同配送中心的运力进行协调与优化。

我们作如下假设：（1）共同配送枢纽与共同配送中心间的运输通道均采用高速公路，共同配送中心与配送单元间均为普通公路（国道、省道、县道）运输且无路桥费；（2）不考虑罚款等对运费的影响；（3）不考虑配送单元以下的配送活动对问题的影响；（4）系统中共同配送中心的运力足以满足配送单元的需求；（5）共同配送中心与配送单元间为一对一的直达运输；（6）共同配送中心有最大的经济配送距离，且各共同配送中心的最大经济配送距离相同；（7）两个节点间根据运输量的大小安排合适的运输车辆。

图1 农村快递共同配送运输网络

二、模型构建

农村快递共同配送模式下，快递从一个共同配送枢纽运输到多个共同配送中心，再从共同配送中心向所属的配送单元进行配送。从共同配送枢纽到共同配送中心间为干线运输，从共同配送中心到配送单元间为支线运输。受运输车辆数量及人员的限制，各共同配送中心的运力有限，在该条件下决策各配送单元的归属问题是有效调节运力的重要手段。

设有一个共同配送枢纽O，N个共同配送中心、M个配送单元，建立的数学模型如下：

模型中各符号所代表的意义如下：

决策变量：xok为共同配送枢纽O到共同配送中心k的运输量；akj为1代表共同配送中心k服务配送单元j，akj为0代表共同配送中心k不服务配送单元j；xkj为共同配送中心k到配送单元j的运输量。

决策参数：dok为共同配送枢纽O与共同配送中心k间的距离；qj为配送单元j的需求量；Uk为共同配送中心k的最大配送能力；D为共同配送中心的最大服务半径；cok为共同配送枢纽与共同配送中心间的单位运输费用；ckj为共同配送中心到配送单元间的单位运输费用。

模型中：式（1）为目标函数，以共同配送枢纽到配送单元的总运输与配送成本最小化为目标；式（1）中“+”号前部分为共同配送枢纽到共同配送中心的总运输费用，“+”号后的部分为共同配送中心到配送单元的总配送费用；式（2）约束共同配送中心k对配送单元的总配送量等于共同配送枢纽对该共同配送中心的运输量，即运进量等于配出量；式（3）约束配送单元j的被配送的总量等于该配送单元的需求量；式（4）约束共同配送枢纽的运出量等于配送单元的总需求；式（5）保证只有一个共同配送中心服务配送单元j；式（6）约束共同配送中心k对所有配送单元的总配送量不超过其最大配送能力；式（7）保证共同配送中心k只服务在其最大经济配送距离内的配送单元；式（8）为 akj的 0～1 约束。

三、运输费用界定

我们考虑的运输费用主要有2类：（1）共同配送枢纽与共同配送中心间的单位运输费用；（2）共同配送中心到配送单元间的单位运输费用。

设定共同配送枢纽与共同配送中心间的单位运输费用为高速公路的货运单位运输费用，共同配送中心到配送单元间的单位运输费用为普通公路货运的单位运输费用。

车辆的载重量不同，单位运输费用不同，在计算单位运输费用时应考虑车辆的载重量。

通过对高速公路货运费用的调查，对不同运输量下共同配送枢纽与共同配送中心间的单位运输费用界定如下：

由于快递的运输量较小，在此仅对干线快递运输量在1 t到10 t间的单位运输费用进行界定。

通过对普通公路货运费用的调查，对不同运输量下共同配送中心到配送单元间的单位运输费用界定如下：

考虑到配送单元的规模，在此仅对支线快递运输量小于3 t间的单位运输费用进行界定。

四、算例

安徽省某共同配送枢纽O服务的共同配送中心有 5 个（K1，K2，K3，K4，K5），配送单元共有 27 个（J1，J2，J3，…，J27）。 算例网络图见图2。

各共同配送中心的最大服务半径均为30 km，5 个共同配送中心（K1，K2，K3，K4，K5）的最大配送能力分别为 6.0 t、3.5 t、5.0 t、10.0 t、6.0 t，27 个配送单元（J1，J2，J3，…，J27）的需求量分别为 0.5 t、1.3 t、2.1 t、0.8 t、0.6 t、1.0 t、0.5 t、1.2 t、1.5 t、0.9 t、0.7 t、1.1 t、1.2 t、0.8 t、0.4 t、0.9 t、1.2 t、0.7 t、0.8 t、1.1 t、0.9 t、1.3 t、0.6 t、1.2 t、0.5 t、0.7 t、1.4 t。

图2 算例网络图

共同配送枢纽O到5个共同配送中心的距离如表1所示。

表1 配送枢纽与共同配送中心间的距离 km

各共同配送中心到各配送单元间的距离如表2所示。

结合所构建的模型，采用Lingo编程求解，得到总配送成本为1 535.948元［8］。各共同配送中心服务的配送单元及总配送量如表3所示。

表2 共同配送中心与配送单元间的距离 km

表3 各配送中心服务的配送单元及总配送量

五、总结

实现农村快递共同配送是提高农村快递配送效率与服务水平的有效途径，协调与优化运力是降低农村快递配送成本的重要保证。我们在分析农村快递共同配送运输组织模式的基础上建立农村快递共同配送运力优化的数学模型。模型以总成本最小为目标函数，同时考虑了各共同配送中心的运力限制。结合安徽运输市场实际情况，对共同配送中的干线运输费用及支线配送费用进行了界定。最后，用某农村快递共同配送实例验证了模型的有效性。

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