城市快递包装回收处理中心选址研究

□ 秦维嘉,姚新胜,杨路路,姚京帅

(河南农业大学，河南 郑州 450002)

1 引言

2020年，我国快递行业共消耗塑料包装废弃物约180万吨，纸类包装废弃物更是接近一千万吨，与前几年相比，快递行业所消耗的包装废弃物数量呈指数增长，快递包装废弃物对环境和资源的影响越来越受到社会重视[1]。针对当前的快递包装回收情况，政府已出台了一系列加强快递包装污染性治理的指导意见，但国内城市仍存在着再利用不足、回收技术落后、回收意识欠缺、回收责任主体模糊等问题[2]。因此，如何处理快递包装废弃物和减少其对环境的污染已经成为各大城市所面临的挑战。针对上述问题，本文从经济角度出发，构建快递包装的回收体系，为从根本上解决快递包装回收困难的问题提出建议。

2 快递包装回收体系构建

2.1 快递包装回收的运作模式

现有的快递包装回收有三种运作模式，分别是由物流企业与其原有物流体系相结合的物流企业自主回收模式，由各物流企业联合建立逆向物流回收体系的物流企业联合回收模式，和由第三方企业专门统一回收的第三方企业回收模式[5]。

由物流企业自主回收的模式，企业为节省成本，通常将快递包装回收与正向物流结合，但当物流企业原本经营的正向物流与快递包装回收的逆向物流之间出现利益冲突时，多数企业会为确保正向物流的正常运行而放弃逆向物流。而由多家物流企业联营回收的模式，虽然解决了快递包装回收的逆向物流建设成本方面的困难，但多家企业相联合存在合作困难，企业之间难以协调，相互之间的竞争力也会下降，影响其原有的经营。针对由第三方回收企业从回收点回收并进行处理加工再进行分销的模式，相较于物流企业自主回收模式，第三方企业回收的成本更低，相对也更便捷；相较于物流企业联合回收模式，第三方企业回收不会使现有物流企业之间因包装回收产生矛盾；同时，第三方企业回收快递包装的成本更低，可回收的快递包装种类也更多。

通过对比各回收模式的优缺点，结合大部分城市的具体情况，并考虑我国目前的经济、管理、技术等现状，本文选择以第三方企业回收模式对国内城市快递包装回收体系进行构建。

2.2 快递包装回收体系的物理模型

快递包装分为可直接利用、不可直接利用、废弃物三种类型，这三种类型的快递包装回收分别对应三种不同处理方式[6]。可直接利用的只需经过简单的处理就可直接运送至分销市场再利用，如完整无残缺的玻璃瓶、塑料瓶等；不可直接利用的需要运送至加工厂经过二次处理后才再运送至分销市场，如存在破损情况的纸箱；废弃物是不能再次利用的快递包装，通过运送至垃圾场进行填埋、焚烧等。

以第三方企业回收模式构建不可直接利用的快递包装回收体系物理模型：一级是回收点，是以消费者为主体建立的快递包装回收点，用于完成快递包装的初步回收；第二级是处理中心，用于分类处理和二次加工快递包装；第三级分别是分销市场和垃圾场，可二次利用的快递包装运输到分销市场，无法再利用的包装废弃物运送到垃圾场，从而实现真正的快递包装循环再利用。

2.3 快递包装回收体系节点选择

第三方回收企业可与现有的快递网点合作，在快递网点处设立小型回收点用以回收快递包装，再由第三方回收企业回收至大型回收点进行统一管理。在没有快递网点覆盖的小区和街道上，第三方企业也可自行设立小型回收箱用于回收快递包装。

处理中心主要用于将回收到的快递包装进行分类，并对不可直接利用的快递包装进行二次加工。国内城市的包装处理工厂较少，部分城市基本没有，所以需要第三方回收企业自行建设。

第三方回收公司可以选择在已有的包装分销市场中进行分销以节约成本，对于进行二次处理后仍然不可以再利用的废弃物，为减少运输成本采取就近原则选择垃圾场进行焚烧、填埋。

3 回收处理中心选址的数学模型构建

3.1 模型假设

快递包装回收体系的物理模型已基本确定，其中需要由第三方回收企业建设的处理中心位置还不确定。本节以总成本最低为原则，运用混合整数规划法求解处理中心选址的数学模型，得出处理中心的选址决策及体系中各个节点之间的快递包装流量。为简化模型的构建，做出下列假设：

①同种设施最多只能在一个候选点上建设；

②小型回收点有足够大的能力可以储存一天之内回收的快递包装；

③每个区内的快递包装由相应管辖区内的回收点回收；

④各个设施之间的距离由地图上的两点之间的距离近似表示；

⑤为规避其他参数对模型的影响，模型中所需的处理中心建设成本、单位运营成本和快递包装单位运输成本为已知值。

3.2 模型参数

根据上文所提出的假设，并考虑各影响因素的重要性，本文涉及的参数只包括快递包装运输成本和处理中心的建设、运营成本。首先，对模型的参数和变量进行定义：

①符号定义

a：回收点的集合，a∈A；c：分销市场

b：处理中心的集合，b∈B；d：垃圾场。

②参数定义

ma：回收点上回收到的快递包装数量；

Nb：处理中心建设成本；

Nc：分销中心建设成本；

wb：处理中心最大容量；

lab：回收点到处理中心的单位运输成本；

lbc：处理中心到分销市场的单位运输成本；

lbd：处理中心到垃圾场的单位运输成本；

dab：回收点到处理中心的距离；

dbc：处理中心到分销中心的距离；

dbd：处理中心到垃圾厂的距离；

fa：回收点单位运营成本；

fb：处理中心单位运营成本；

fd：垃圾场的单位运营成本。

③决策变量

Xab：回收点运送到处理中心的快递包装量；

Xbc：处理中心运送到分销市场的快递包装量；

Xbd：处理中心运送到垃圾场的快递包装量；

Yb(0-1变量)：是否建设处理中心(Yb=1，建设处理中心；Yb=0，不建设处理中心)。

3.3 数学模型建立

根据模型的假设以及参数的定义，以经济成本最小为原则，构建单目标处理中心的选址模型。

①经济成本：由快递包装的运输成本、处理中心的建设成本和运营成本共同构成模型的经济成本函数。

Ⅰ快递包装的运输成本：快递包装的运输量、各节点之间的运输距离乘以单位运输成本得出体系中快递包装的总运输成本：

u1=∑labXabdab+∑lbcXbcdbc+∑lbdXbddbd

Ⅱ处理中心的建设成本：处理中心和分销中心的建设成本：

u2=∑NbYb+Nc

Ⅲ处理中心的运营成本：所需处理的快递包装量乘以处理中心单位运营成本得出运营成本：

u3=∑mafa+∑Xabfb+∑Xbdfd

Ⅳ最后得出的经济成本就是快递包装的运输成本和处理中心的建设成本、运营成本之和：

u=u1+u2+u3

(1)

②建立目标函数：将上述经济成本函数式(1)转化为目标函数式(2)，求最小成本。

minδ=∑NbYb+Nc+∑labXabdab+∑lbcXbcdbc+∑lbdXbddbd+∑mafa+∑Xabfb+∑Xbdfd

(2)

式(2)为快递包装回收体系构建的目标成本函数。式(3)-(6)体现了快递包装回收体系的能量守恒：式(3)体现了运送至处理中心的快递包装量与各大型回收点回收的快递包装总量相等；式(4)体现了运送至分销市场的快递包装数量是在处理中心进行二次加工的快递包装数量的ε倍；式(5)表示部分无法再加工的快递包装运往垃圾厂的量；式(6)为可以进行包装废弃物的处理中心的容量约束。式(7)和式(8)为快递包装回收体系中变量的取值范围。

4 数据获取与模型求解

以石家庄为例，根据石家庄市实际需求来确定模型数据，本节用单目标混合整数规划法，对处理中心选址的数学模型进行计算，并得到运输流量的分配结果。

4.1 数据获取

①快递包装回收量：本节将石家庄市各个区收到的快递包裹数近似于回收到的快递包装的数量，通过对2020年石家庄市收到的快递包裹数按各个区的人口占比进行分配得到各个区的快递包装回收量。

②回收点的建立：石家庄市中心区域有7个区、一个县，第三方回收企业在石家庄市的每个区内设立一个大型回收点，用于回收该区内的快递包装。

③运营成本和建设成本：根据其他城市的相关案例，并结合石家庄市的具体情况，假设处理中心的建设成本为115万元，处理容量为8000万个/年，运营成本为0.25元/个。

④快递包装运输成本：由于快递包装的材料存在特殊性，本节依据其他类似材料的运输成本换算出快递包装从大型回收点运送到处理中心的单位运输成本为0.03元/个·千米，从处理中心运送到垃圾场的单位运输成本为0.01元/个·千米，从处理中心到分销市场的单位运输成本是0.05元/个·千米。

⑤运输距离：为方便运算，先不考虑各个节点之间路径选择，将石家庄市内各个区之间的距离作为各节点之间的运输距离。将裕华区现有的垃圾分类转运站作为垃圾场；并将处于长安区中心地带的批发市场，作为快递包装加工处理后的分销市场。

4.2 选址决策与流量分配

根据2020年石家庄市的快递包装回收数量，在上文对回收体系分析、模型构建基础上进行求解，得到以最小成本为目标函数的选址决策，并生成相应条件下的流量分配结果。

借助lingo软件，根据预设的原始数据，通过层层迭代运算，计算得出所需最低成本为15170.75万元，处理中心的选址决策为在新华区、桥西区和长安区建设。在得出处理中心的选址决策后，得到的各节点之间的流量分配结果，如表1所示。

表1 2020年石家庄市快递包装回收体系各节点之间的运输流量(单位：万个)

根据处理中心选址的决策结果，以及各个节点之间的流量分配，构建出石家庄市快递包装回收体系图，如图1所示。

图1 石家庄市快递包装回收体系

5 研究结论与建议

本文根据国内城市快递包装回收的现状，提出建立以第三方回收企业为主体的快递包装回收体系，对不可直接利用的快递包装进行二次加工并分销，真正实现快递包装的循环再利用。政府在面对快递包装回收困难等问题上，应在社会层面扩大宣传，在人民群众心中树立起环保意识，使快递包装回收成为习惯；也应鼓励和支持第三方物流企业对快递包装的回收，建立城市内的快递包装回收处理体系。