基于数字化技术的低碳城市物流网络理论研究

基金项目：辽宁省教育厅高等学校基本科研项目（项目编号：JYTMS20230996）；辽宁省自然科学博士启动基金（项目编号：2022-BS-230）；辽宁省社会科学规划基金（项目编号：L23BGL007）

摘 要：随着全球气候变化的严峻挑战和可持续发展理念的深入人心，‌低碳物流成为现代物流业发展的重要方向。‌物流行业作为国民经济的重要组成部分，‌其发展不仅关乎经济效率，‌还直接影响生态环境。‌物流过程中产生的二氧化碳排放是全球气候变化的重要原因之一。‌因此，‌实现物流行业的低碳化是应对气候变化、‌推动可持续发展的重要途径。‌城市作为物流活动的主要集中地，‌其物流网络的优化对于减少碳排放、‌提升物流效率具有重要意义。‌本文基于数字化技术旨在探讨满足低碳要求的城市物流网络理论，‌通过分析物流网络的基本要素、‌低碳化路径以及优化策略，‌提出一套综合性的理论框架，‌为城市物流的绿色低碳发展提供理论支持和实践指导。‌

关键词：低碳城市物流；物流网络优化；数字化技术

一、引言

日益严峻的气候问题已经成了国际关注的热议问题，为了应对未来的气候变化，中国宣布将采取更加严格的政策和措施，推动现在的能源消耗类型向清洁低碳能源转型，要在2030年实现碳达峰，到2060年实现碳中和。党的二十大报告提出，要完善能源消耗总量和强度调控，重点控制化石能源消费，逐步转向碳排放总量和强度双控制度。目前，国内物流业的产值主要由资源密集型的交通运输业、仓储业和邮政业推动，这些行业需要大量的能源消耗和温室气体排放，对气候有着重大影响。因此，本文重点在于完善低碳物流领域的相关理论研究。

二、低碳物流

1.低碳物流的理论基础

（1） 可持续发展理论

可持续发展理论强调经济发展与环境保护的协调统一，‌要求企业在追求经济效益的同时，‌兼顾社会效益和环境效益。‌低碳物流正是基于这一理论，‌通过降低物流活动中的碳排放，‌实现物流业的可持续发展。‌

（2） 生态经济学理论

生态经济学理论将生态系统和经济系统视为一个整体，‌研究两者之间的相互作用关系。‌低碳物流要求企业在物流活动中充分考虑生态环境因素，‌通过优化资源配置，‌减少资源浪费和环境污染。‌

（3） 外部成本内在化理论

外部成本内在化理论认为，‌企业的生产活动往往会产生外部成本，‌如环境污染等。‌低碳物流通过引入碳排放成本，‌将企业的外部成本内部化，‌促使企业采取更加环保的生产方式，‌降低碳排放。‌

2.低碳物流的理论内涵

关于低碳物流的概念，‌学术界尚未形成统一、‌明确的定义。‌但学术界普遍认为，‌低碳物流是将低碳理念融入物流运作的各个环节，‌通过技术和管理手段降低物流活动中的碳排放，‌实现物流业的可持续发展。‌低碳物流不仅关注运输环节的节能减排，‌还涵盖包装、‌仓储、‌配送等全链条的绿色化改造。‌因此，低碳物流是在满足传统物流功能的基础上，‌通过技术创新、‌管理优化等手段，‌最大限度地减少物流活动对环境的影响，‌达到节约资源、‌保护环境的目的。‌低碳物流强调在物流的全生命周期中，‌从包装、‌运输、‌仓储到配送等各个环节，‌均采取低碳、‌环保的措施。

低碳物流的理论内涵丰富，‌包括以下几个方面。

（1） 低碳运输‌

采用低碳排放的运输方式，‌如多式联运、‌共同配送、‌电动车等，‌减少运输过程中的碳排放。‌

（2）‌ ‌低碳仓储‌

‌优化仓储布局，‌提高仓储设施的能效，‌减少仓储过程中的能源消耗和碳排放。‌

（3） 低碳包装‌

‌推广使用环保、‌可降解的包装材料，‌减少过度包装和二次包装，‌实现包装的减量化、‌再利用和循环共用。

（4） 低碳信息管理‌

‌利用大数据、‌云计算等信息技术，‌提高物流信息的透明度和实时性，‌优化物流路径和资源配置，‌减少无效运输和等待时间。‌

三、城市物流网络

1.城市物流网络的基本要素

城市物流网络是指由城市中所有物流节点和路径组成的网络，‌是提高城市物流效率的关键‌。‌它涵盖了物流运输方式，‌还包括仓库、‌货站、‌配送站、末端网点等物流节点。同时，城市物流网络是一个复杂的系统，‌主要由物流基础设施、‌物流信息化系统、‌物流配送系统和物流装备等基本要素构成。‌

（1） 物流基础设施

物流基础设施是城市物流网络的基础，‌包括物流园区、‌仓库、‌运输枢纽等。‌这些设施的建设和布局直接影响物流效率和碳排放水平。‌因此，‌优化物流基础设施是实现低碳物流的关键。

（2） 物流信息化系统

物流信息化系统通过信息技术手段，‌实现物流数据采集、‌处理、‌存储、‌传输和管理等功能。‌信息化系统的应用可以提高物流管理的透明度和效率，‌减少人为错误和资源浪费，‌从而实现低碳化目标。‌

（3） 物流配送系统

物流配送系统是城市物流网络的核心环节，‌负责将货物从仓库或生产地运送到消费者手中。‌优化配送系统，‌如采用多式联运、‌共同配送等方式，‌可以显著提高运输效率，‌降低碳排放。

（4） 物流装备

物流装备是物流活动的重要工具，‌包括运输车辆、‌装卸设备等。‌采用低碳、‌环保的物流装备，‌如新能源车辆、‌智能调度系统等，‌可以显著减少能源消耗和废气排放。‌

2.城市物流网络优化的关键要素

在数字化浪潮下，‌城市物流网络正经历深刻变革，‌数字物流平台的崛起为传统物流模式的问题提供了全新解决方案。‌这些平台依托大数据、‌云计算、‌物联网等技术，‌重构物流行业生态，‌实现物流信息的高度透明化，‌优化运输路线，‌提高装载效率，‌降低物流成本。‌因此城市物流网络优化是一个复杂的过程，‌需要考虑多个因素以确保物流系统的有效性和效率。‌以下是需要考虑的关键因素。‌

‌（1） 地理位置‌

包括城市的经济区域、‌厂商的集聚地等，‌这些都会影响物流网络的布局和运输成本。‌

‌（2） 市场需求‌

‌物流网络必须能够满足目标市场的需求，‌包括产品的可得性、‌客户从订货到收到货物的时间等。‌

‌（3） 运输方式和成本‌

‌不同的运输方式有不同的成本和效率，‌规划时需要考虑如何选择合适的运输方式以降低物流成本。‌

‌（4） 政策法规‌

‌物流网络的规划必须符合国家和地方的相关政策法规。‌

四、基于数字化技术的低碳城市物流网络理论

1.数字化技术与低碳城市物流

（1） 数字化技术的定义与特点

数字化技术是指利用计算机技术、‌互联网技术、‌大数据、‌人工智能等现代信息技术手段，‌对物理世界进行数字化描述、‌处理、‌分析和应用的技术体系。‌它具有高效、‌智能、‌精准、‌可追溯等特点，‌能够显著提高信息处理能力和决策支持水平。‌

（2） 数字化物流的概念

数字化物流是指通过数字化技术对物流活动进行优化和提升，‌实现运输、‌仓储、‌配送等环节的信息化、‌网络化和智能化。‌数字化物流的核心在于利用大数据、‌云计算、‌物联网、‌人工智能等先进技术，‌对物流资源进行高效整合和精准调度，‌提升物流效率和服务质量。‌

（3） 数字化技术对低碳物流的推动作用

数字化技术通过优化物流流程、‌提高物流效率、‌降低物流成本等方式，‌对低碳物流的实现起到了重要的推动作用。‌具体来说，‌数字化技术可以实现对物流活动的实时监控和精准调度，‌减少空驶率和等待时间；‌通过智能算法优化运输路线和装载率，‌提高运输效率；‌利用大数据和人工智能技术预测物流需求，‌实现物流资源的合理配置和利用；‌推广电子单证和无纸化办公，‌减少纸质材料的使用和浪费等。‌

2.基于数字化技术的低碳城市物流网络组成内容

基于数字化技术的低碳城市物流网络是一个融合了现代信息技术、环保理念与高效物流网络管理的复杂性系统。因此，其构成应包括以下内容。

（1） 数字化基础设施

①物联网（IoT）

在城市物流网络的关键节点（如仓库、运输车辆、中转站等）部署物联网传感器，实时监测物流活动的各个环节，包括货物位置、温度、湿度等，实现数据的自动采集与传输。

②5G/6G通信网络

利用高速度、低延迟的5G或未来6G通信技术，为物流系统提供稳定可靠的数据传输网络，支持大量实时数据的快速处理与分析。

③云计算与大数据平台

构建云基础设施，整合并处理来自物联网的海量数据，运用大数据分析技术挖掘物流规律，优化资源配置和路线规划。

（2） 智能物流管理系统

①智能调度系统

利用AI算法和大数据分析，实现运输任务的智能分配与调度，减少空驶率，优化车辆行驶路线，降低碳排放。

②绿色配送方案

结合区域交通流量、排放限制等信息，设计低碳、高效的配送路线和时间窗口，鼓励使用新能源车辆和共享经济模式（如拼车配送）。

③货物追踪与追溯

通过物联网技术实现货物全程可视化追踪，确保货物安全，同时提升供应链透明度，减少因信息不对称造成的资源浪费。

（3） 碳足迹管理与减排体系

①碳足迹评估系统

开发碳足迹计算模型，定期评估物流活动对环境的影响，识别主要碳排放源。

②绿色能源应用

推动物流设施（如仓库、充电站）使用太阳能、风能等可再生能源，减少化石燃料依赖。

③能效提升

实施车辆节能改造、仓储自动化升级等项目，提高物流运营效率，降低能耗。

3.低碳物流网络优化的模型与算法

（1） 低碳城市物流网络优化模型

物流网络模型的建立是物流网络优化的基础。‌通过构建物流网络模型，‌可以对物流网络中的节点、‌交通流量、‌物流服务等进行统计分析与优化。‌基于运筹学、‌统计学和计算机科学等相关学科的方法和技术，‌可以建立多层级低碳物流网络模型，‌为物流优化提供理论支持。

（2） 低碳城市物流网络优化算法

物流网络优化主要依靠算法来实现。‌当前常用的物流网络优化算法包括基于运筹学理论的算法（‌如整数规划、‌线性规划）‌、‌基于启发式算法的算法（‌如遗传算法、‌蚁群算法）‌以及基于神经网络算法等。‌这些算法可以根据物流网络的特点和需求进行选择和调整，‌以实现物流网络优化的目标。‌

五、数字化技术在低碳城市物流网络优化中的应用

1.数字化技术在城市物流网络节点优化中的应用

（1） 智能仓储系统

智能仓储系统是数字化技术在物流节点优化的重要应用之一。通过物联网技术，实现仓库内货物的实时跟踪与定位，提高仓储管理的精确性和效率。同时，利用大数据分析预测货物需求，实现库存的动态调整，减少库存积压和浪费。此外，智能仓储系统还能实现仓库内设备的自动化控制，如堆垛机、自动分拣线等，进一步提高作业效率和减少能耗。

（2） 绿色包装与回收系统

数字化技术还可用于优化包装材料和回收流程。通过大数据分析，确定最优的包装尺寸和材质，减少包装材料的浪费。同时，建立包装回收体系，利用二维码、RFID等技术实现包装的追溯和回收再利用，降低环境污染。

2.数字化技术在城市物流网络路径设计中的应用

（1） 多式联运优化

多式联运是提升物流效率、降低碳排放的重要手段。通过数字化技术，可以实现不同运输方式之间的无缝衔接，优化运输路径和运输模式。利用大数据和人工智能算法，对物流需求进行精准预测，提前规划运输方案，减少空驶和迂回运输，提高运输效率。

（2） 低碳配送车辆设计

在配送车辆的设计上，采用锂电池等清洁能源，结合智能化管理系统，提高车辆的能效和环保性能。通过数字化技术，对配送车辆的行驶路线进行动态优化，减少碳排放。同时，利用物联网技术实时监控车辆状态，确保安全行驶。

3.智能化管理系统在城市物流网络中的应用

（1） 物流信息平台

构建基于云计算和大数据的物流信息平台，实现物流信息的实时共享和协同。通过平台，物流企业可以实时掌握货物状态、运输情况等信息，优化物流资源配置，提高物流效率。同时，政府和企业可以利用平台数据进行政策制定和市场分析，推动物流行业的低碳发展。

（2） 人工智能决策支持系统

利用人工智能技术，开发物流决策支持系统，为物流企业提供智能化的决策支持。通过数据分析和模型预测，帮助企业制定最优的物流策略，减少碳排放和运营成本。同时，通过机器学习算法不断优化决策模型，提高决策的准确性和时效性。

六、结语

基于数字技术的低碳城市物流网络是实现低碳城市目标和物流可持续发展的重要途径。‌本文通过低碳物流和城市物流网络的理论内涵进行了分析，提炼和总结了基于数字化技术的低碳城市物流网络理论，并对数字化技术在低碳城市物流网络优化中的应用进行了总结。通过本文的研究，丰富和完善了基于数字技术的低碳城市物流网络理论，希望能够为低碳城市物流的可持续发展做出更大的贡献。

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作者简介：刘莹（1987— ），女，辽宁沈阳人，硕士，辽宁生态工程职业学院，专业主任，副教授，研究方向：低碳物流；陈育林（1970— ），男，辽宁沈阳人，辽宁生态工程职业学院经济与管理学院院长，教授；通讯作者：吴国秋（1986— ），男，辽宁沈阳人，博士，沈阳师范大学，硕士研究生导师，研究方向：物流工程与供应链管理。