线上限时配送的订单分配策略

蒋林华

（华侨大学 工商管理学院，福建 泉州 362021）

0 引言

近年来，随着电子商务的兴起，大型超市如永辉、新华都、大润发等都实现了网上订单配送服务，从网上采购物资的消费者越来越多，特别是疫情反复更让消费者依赖网络购物，甚至一些生鲜食品也能从网络平台采购。消费者通过电脑或手机方式在指定平台上购物后，大多数电商平台还提供同城限时配送服务，保证物流配送速度和食品质量。对于没有自有物流配送队伍的电商平台，就必须采用第三方物流配送公司进行配送。电商平台对于第三方物流配送公司的选择，除了考虑物流配送公司的配送成本和配送能力以外，配送范围、准时率也是订单分配的重要参考因素。

电商公司按照某种规则将限时配送服务订单分派给第三方物流配送公司，物流配送公司通知快递员取货并在规定时间内完成配送。为保证平台运营成本最低，利润最大化，电商平台公司在获得订单后，根据消费者位置、物流配送能力、交通路况、物流配送成本等因素，在正确的时间将订单分配给最合适的物流配送公司，物流配送公司根据就近原则将任务分配给离取货最近的快递人员，满足用户配送时效和准时率。目前中外学者关于物流配送公司选择的研究较少，大多数都是研究物流配送选址以及运输质量可靠性问题。例如：秦固对于物流配送中心选址问题进行了研究；张席洲，等通过对规划中某些因素的分析和参数的确定，对物流配送中心的规模进行了细化。目前针对同城限时配送的订单分配问题的研究较少，本文利用数学规划方法构建一个电子商务平台限时配送订单分配模型，并结合案例探讨网络订单限时配送的分配策略以及方案满意度。

1 限时配送的订单分配策略

在订单分配过程中，限时配送订单与配送员一般是一对多的形式，即一个线上订单有多个物流配送公司的配送员可以选择，最终选择的配送员必须在全局层面上掌握和配送有关的订单信息、配送单价、配送方式、订单终点位置、配送员所在位置等各类信息。此模式下的订单分配策略是基于距离和成本的订单分配。

1.1 问题描述及假设

电子商务平台限时配送订单的分配问题一般可建模为带有约束的动态路径选择问题。这类问题描述为：假设电商平台采用第三方物流配送公司进行订单配送，有多家第三方物流配送公司合作，每家物流配送公司有自己固定的配送范围及配送量，且保证最低配送量。事实上每家物流配送公司都有不同配送限制，例如是否能配送到某个区域，或者是否有提供某些配送方式等，而电商平台会根据订单需求选择最适合的物流配送公司来派送订单。在某个时间段产生了一批新订单，系统自动匹配第三方物流配送公司的配送范围、配送起点到终点的距离、每个订单的派出时间和交付时间（订单到达用户所在地之后交付至用户所需要的时间）。另外在电商平台与物流配送公司合作时通常会保证每家物流配送公司获得近距离和远距离订单的比例，防止“局部近优”订单分配现象。设立最低配送量的目的在于让物流配送公司获得基本利润，提高双方的合作意愿，同时避免少数物流配送公司垄断多数订单造成服务质量无法保证。例如，顺丰快递规定当日配送必须在早上12点前的订单才会提供两小时内配送服务，其他时间的订单提供当日内配送服务；天天快递则不提供两小时内配送服务，只提供当日内配送服务；韵达快递配送范围无法到达某个区域等。因此，从消费者角度考虑的订单分配策略满足最短时间配送的订单分配，比如生鲜食品就必须在订单生成之后两个小时完成配送，大件类商品需要专门的配送工具，其他类的物品在当日内完成配送，这就导致订单分配必须与物流配送公司的配送要求相符合。

根据以上问题描述，本文模型提出的基本假设如下：

（1）电商平台以物流配送运营成本最小化为主要目标来选择物流配送公司。

（2）第三方物流配送公司的数量是固定的，且每家物流配送公司的配送成本计算方法与配送地点、时间和范围为已知。

（3）限时配送服务在规定的时间内完成，且假设订单配送方式只有“当日内配送到达”与“两小时内配送到达”两种。

（4）客户的位置数据已知。

1.2 物流配送公司限时配送模式

第三方物流配送公司以电商公司的订单截至时间整点配送方式获得配送任务，针对同城配送订单调度的场景，可以分解为两个层次：物流配送员路径优化和订单数量分配方案的优化。限时配送订单配送路径将整个区域划分为30个配送范围，根据物流配送公司所有配送人员的位置计算订单完成的最短距离和最低成本，所有订单可能的起止点区域（1-30个区域），每个地区既可以是起点也可以是终点。限时配送的分配策略主要基于系统派单模式，系统派单能缓解订单积累，优化物流配送公司的人员配比，能平衡消费者、物流配送公司、电商平台三方的利益。在此订单配送优化中，具有“订单配送时间”与“订单配送路径”两个部分，其说明如下：

（1）订单配送时间节点。订单配送时间节点表示某个订单从订单生成时间点算起到订单配送完成，订单分配优化要解决的问题是：把一批订单分配给相应的第三方物流配送公司，并分配到具体配送员，需要关注的指标（如配送开始时间、配送时长、准时率、配送员的行驶距离等）达到最优，终点包含订单送达区域与时段。在订单时间网络中，电商平台获得订单的时间是随机的，订单分配的具体时间也是随机的，我们将订单配送时间限定在一个范围内（如：10:00-18:00），所有订单在此时间内完成。配送区域时间节点在时间轴上可按照需求进行设定，假如间隔以一小时为单位，代表每个区域在每一小时都有一个对应的时间节点，以表示此系统在不同时间点的订单配送状态。当然在事实订单配送中，时间节点是随机的，假定时间节点以整数点时间为单位。

（2）订单配送路径节点。通常第三方物流配送公司的配送路径是固定的，订单配送路径表示订单在不同区域时间节点之间流动的情形，订单配送路径的起点限为订单寄出的地区与时间，而终点为订单预计送达的地区与时间。限时配送的一个突出特点是线下的突发因素多、影响大，例如电商公司出货太慢、联系不上客户、交通异常等，这些突发事件造成配送路径发生变化，物流配送公司外派人员需要额外的路径和时间来完成订单，影响了配送效率和用户体验，那么如何将这批新订单在正确的时间分配至合适的物流配送人员手中，保证消费者能在最短的时间内获得配送。在本研究中，假定订单配送路径流量表示订单在不同区域节点之间流动的数量，在需求路径上以数字方式呈现，需求路径的流量为大于1的整数，电商平台系统能直观获得各位配送人员所在位置到订单完成的终点距离，以及完成订单可能需要的时间。图1是某区域内某个时间段物流配送公司的配送人员分布示意图。

图1 某区域内某时间段配送人员分布示意图

1.3 电商平台订单分配模式

针对限时配送的不确定性特点，在动态多变的不确定环境下，利用动态改派策略描述各家物流配送公司的配送方式与时段，寻求最佳的订单分配时机，以提高效率。在各个区域中，订单配送点既是起点也可以是终点。不同的物流配送公司的配送服务范围和方式也会不同，因此指派订单时，必须考虑每家物流配送公司的服务限制。除了能够对订单配送分配策略进行准确评估和优化，还可以对配送相关的上下游策略进行辅助优化，包括配送范围、订单结构优化、运力配置优化、配送成本评估等。举例来说，第一家物流配送公司营运无法配送到区域A，且没有支持两小时快递服务，因此区域A的订单就无法指派给第一家物流配送公司。而第二家物流配送公司支持限时配送和两小时配送服务，但无法配送到区域B和区域E，因此指派订单时，就避免将这两个区域的订单指派给该物流配送公司。此外，每条路径都有对应一组数字（a，b），其中a代表订单配送从该路径起点配送到终点的配送能力，所分配的订单数量不能超过预先给定的配送能力，b代表该订单配送从该路径起点配送到终点的单位物流配送成本。

同城限时配送的订单分配以一天为规划时间长度，求解结果为该日订单的分配策略情况。今后使用此模式时，可根据区域数量、物流配送能力和规定配送时段来制定相应的订单配送网络图。

2 限时配送的订单分配策略模型

电商公司限时配送大数据平台能对物流配送路径数据、配送业务数据、特征数据进行全面管理和监控，并通过模型平台、特征平台支持相关算法策略，采用最优化理论等优化策略进行计算，做出最优的分配决策，实现动态最优化。为了说明限时配送模式下的订单分配问题，我们引入若干符号定义。

2.1 符号定义

（1）变数符号定义

（2）参数符号定义

d：物流配送公司配送路径从起点i到终点j的总配送量；

q：第t家物流配送公司最大配送量（所对应的物流配送公司的最大配送量）；

n：第t家物流配送公司允许的最低订单量（所对应的物流配送公司的最低配送量）；

（3）集合符号定义

：物流配送公司获得分配的订单数量；

：全部第三方物流配送公司的集合；

P：第t家物流配送公司配送起点集合；

P：第t家物流配送公司配送终点集合；

R：所有物流配送订单需求路径集合；

R：所有物流配送订单配送路径集合。

2.2 模型构建

电商公司限时配送订单分配问题的优化目标包括物流配送公司从起点i到终点j的成本最少，决策变量包括各个订单需要分配的第三方物流配送公司，以及物流配送路线。从电子商务卖家角度构建电子商务订单指派模型，假设所有订单都被派送，求解目标为总成本最小化和配送时间最小，其数学公式如下：

目标函数：

目标1：单日内配送成本最小

目标2：平均每单配送时间最少

约束条件：

3 实例分析

3.1 实例描述

已知某第三方电子商务公司平均日产生订单5 180笔，配送物品总数为18 419个。这些订单含2小时必须配送的生鲜食品等，由于没有自建物流配送队伍，订单配送任务只能委托给同城物流配送公司配送。考虑到物流配送公司对城市区域的配送范围和配送时间限制，根据订单分配的区域，将配送区域一共分成30 个下区域，顾客订单按照数量比例随机分派。将物流配送公司相关信息输入电子商务订单配送模型中，并进行适当假设，限当日派送订单与两个小时派送订单之比为7:3；当日最大订单数为26 822个，订单信息的相关参数见表1。能提供两小时内配送的只有顺丰快递和申通快递，因此所有需要两小时内配送的订单只能在这两个物流配送公司中选择，其它所有的订单则根据相关信息选择分配。物流配送公司的配送成本与配送方式见表2。

表1 实例中的输入变量

表2 物流配送公司成本计算方式与配送限制

3.2 实例求解

对该实例使用MATLAB进行求解，将上述初始数值输入模型中，结果见表3。

表3 模型求解结果

由实例求解结果可知，限时配送订单的分配主要以成本控制为主，兼顾了物流配送能力和配送范围。天天快递和申通快递物流配送公司成本最低，所获得的订单分配比较多；能同时满足两小时配送和全天配送需要的申通快递公司获得的订单分配也比较多；其他物流配送公司根据物流成本的高低获得相应的订单分配，但每家物流配送公司都获得最少500个订单分配，保证电商平台与物流配送公司的正常合作关系。以上分析说明订单分配主要受物流配送成本因素影响，同时还受到物流配送能力和配送总量的影响。

4 结语

在现实中各家物流配送公司的配送成本计算、配送限制、最大配送量、单次最大配送量都不尽相同，配送时间节点也不是以整数点开始，订单的分配是随机的。理论研究必须考虑各家物流配送公司的物流配送成本计算方式及相关的配送限制，并以各家物流配送公司的实际成本资料进行测试分析，确保模型计算结果的可靠性和实用性。本研究假设所有需求订单都可以指派完成，但遇到某些特殊促销活动（如“双11”活动），订单大量增加的情况，可能会有部分订单没有被配送到，因此可以在后续配送需求无法满足的情况下，引入一个订单未配送惩罚值，并将此总惩罚成本加入到总物流配送成本中，使得数学模型更贴近实际物流配送公司的配送行为。