0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，二氧化碳排放量導(dǎo)致溫室效應(yīng)愈發(fā)明顯，低碳化發(fā)展已經(jīng)成為世界各地共同追求的目標(biāo)，我國(guó)也采取了各種措施減少溫室氣體的排放，發(fā)展綠色經(jīng)濟(jì)[1]。我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展推動(dòng)了物流業(yè)的發(fā)展，但在物流業(yè)發(fā)展的同時(shí)也出現(xiàn)了污染增加、交通擁堵等問(wèn)題，因此，如何減少物流行業(yè)中的碳排放量，值得有關(guān)人員關(guān)注。配送是物流中的重要環(huán)節(jié)，合理規(guī)劃物流配送體系，優(yōu)化配送路徑對(duì)于實(shí)現(xiàn)物流低碳發(fā)展具有重要意義。本文以ZZ有限公司物流配送線(xiàn)路為研究對(duì)象，利用節(jié)約里程法進(jìn)行計(jì)算，對(duì)配送路徑進(jìn)行優(yōu)化，從而使碳排放量處于最低位。

1 問(wèn)題描述

配送路徑問(wèn)題屬于車(chē)輛路徑問(wèn)題（vehicle routing problem,VRP）。在計(jì)算VRP時(shí)可以使用多種方法，但針對(duì)小規(guī)模配送，節(jié)約里程法具有非常強(qiáng)的實(shí)用性，操作容易，并且可選擇不同型號(hào)的車(chē)輛。

2 節(jié)約里程法

2.1 概述

節(jié)約里程法的核心思想是依次將運(yùn)輸問(wèn)題中的兩個(gè)回路合并為一個(gè)回路，每次使合并后的總運(yùn)輸距離減小幅度最大，直到達(dá)到一輛車(chē)的裝載限制時(shí)，再進(jìn)行下一輛車(chē)的優(yōu)化。

2.2 使用節(jié)約里程法的約束條件

①所有客戶(hù)的需求均可以被滿(mǎn)足。②車(chē)輛在其載重范圍內(nèi)。③車(chē)輛運(yùn)輸時(shí)間和行車(chē)距離均在規(guī)定范圍內(nèi)。④運(yùn)輸時(shí)間沒(méi)有超過(guò)客戶(hù)規(guī)定的時(shí)間[2]。

2.3 建立VRP模型

VRP模型需要達(dá)成的目標(biāo)為在多位客戶(hù)需要服務(wù)，一輛車(chē)無(wú)法運(yùn)輸所有客戶(hù)的貨物，需要多輛車(chē)進(jìn)行運(yùn)輸時(shí)，在滿(mǎn)足一定約束條件的前提下，安排相應(yīng)數(shù)量的車(chē)輛，行走規(guī)定的線(xiàn)路，實(shí)現(xiàn)貨物運(yùn)輸成本最低化，從而實(shí)現(xiàn)物流配送路徑最優(yōu)化。

2.4 節(jié)約里程法的基本原理

節(jié)約里程法原理如圖1所示。假如一家配送中心（DC）向兩個(gè)客戶(hù)a、b運(yùn)貨，配送中心到這兩個(gè)客戶(hù)的最短距離分別為L(zhǎng)a和Lb,a和b間的最短距離為L(zhǎng)ab,a、b的貨物需求量分別為Qa和Qb，且（Qa+Qb）小于運(yùn)輸裝載量Q。如果配送中心分別送貨，那么需要兩個(gè)車(chē)次，總路程為L(zhǎng)1=2(La+Lb)[3]。如果改用一輛車(chē)對(duì)這兩個(gè)客戶(hù)進(jìn)行巡回送貨，則只需一個(gè)車(chē)次，行走總路程為L(zhǎng)2=La+Lb+Lab。由三角形的性質(zhì)可知，Lab

如果配送中心還存在著多個(gè)客戶(hù)，在運(yùn)載車(chē)輛載重和體積都允許的情況下，可將其按照節(jié)約路程的大小依次連入巡回線(xiàn)路，直至滿(mǎn)載為止，其他客戶(hù)可用同樣方法確定巡回路線(xiàn)，另外派車(chē)。

2.5 節(jié)約里程法設(shè)計(jì)配送路線(xiàn)的步驟

首先，通過(guò)調(diào)研分析，取得配送中心到各分店的距離及載重量等基本信息，建立從配送中心向各分店分別派車(chē)配送貨物的初始方案。其次，繪制最短距離矩陣表，從配送網(wǎng)絡(luò)圖中列出配送中心至客戶(hù)之間的最短距離矩陣。再次，在最短距離矩陣中計(jì)算各分店之間的節(jié)約里程，繪制節(jié)約里程表，并將節(jié)約里程按大小排列分類(lèi)。最后，按節(jié)約里程大小組成配送路線(xiàn)。

3 實(shí)例分析

本文以ZZ有限公司為實(shí)例進(jìn)行研究，對(duì)其配送路線(xiàn)進(jìn)行優(yōu)化。ZZ有限公司需要對(duì)一定距離范圍內(nèi)的10家客戶(hù)配送商品，當(dāng)前采用一一對(duì)應(yīng)的送貨方式。ZZ有限公司擁有2 t和4 t車(chē)輛可供使用，基于客戶(hù)對(duì)配送時(shí)間和服務(wù)的要求，車(chē)輛配送累計(jì)最長(zhǎng)距離不得超過(guò)30 km。ZZ有限公司與各客戶(hù)的位置、運(yùn)輸量如圖2所示。其中，ZZ有限公司用P表示，各客戶(hù)用a～j表示。

配送距離越長(zhǎng)，燃油消耗量越大，燃油的消耗也是碳排放的重要來(lái)源之一。因此，配送總距離最小化成為配送路徑優(yōu)化的目標(biāo)。

3.1 初始方案

初始方案為從P點(diǎn)向各點(diǎn)分別派車(chē)送貨。配送網(wǎng)絡(luò)如圖3所示。

3.2 初始方案運(yùn)行結(jié)果

從ZZ有限公司出發(fā)，需要設(shè)計(jì)10條配送線(xiàn)路，使用10輛2 t的配送車(chē)輛分別向10家客戶(hù)配送商品，總配送距離為148 km。

3.3 準(zhǔn)備相關(guān)資料

第一步，繪制最短距離矩陣（表1），從配送網(wǎng)絡(luò)圖中列出P點(diǎn)至各客戶(hù)間的最短距離矩陣。

第二步，從最短矩陣中計(jì)算客戶(hù)之間的節(jié)約里程，節(jié)約里程按公式ΔL=(La+Lb)-Lab計(jì)算。例如，節(jié)約里程（表2）的ab距離由表1最短距離矩陣中的pa+pb-ab計(jì)算得出，其他數(shù)值同理可得。

第三步，將節(jié)約里程按大小排列分類(lèi)，如表3所示。

3.4 按節(jié)約里程排序表進(jìn)行線(xiàn)路優(yōu)化

根據(jù)節(jié)約里程排序表進(jìn)行線(xiàn)路優(yōu)化，將里程優(yōu)化數(shù)量最多的優(yōu)先進(jìn)行回路合并，同時(shí)，考慮車(chē)輛的最長(zhǎng)運(yùn)輸距離及載重量，確定每條具體的線(xiàn)路。

(1）第一條配送線(xiàn)路。里程數(shù)節(jié)約最多的為a—b，對(duì)ab進(jìn)行回路合并，線(xiàn)路為P—a—b—P，本線(xiàn)路的運(yùn)輸距離為23 km，運(yùn)輸量為2.2 t，超過(guò)小車(chē)2 t的限制，但沒(méi)有超過(guò)大車(chē)4 t的限制，運(yùn)輸距離也未超過(guò)最遠(yuǎn)運(yùn)輸距離，因此，還可以繼續(xù)增加新客戶(hù)。新增c和j后，該線(xiàn)路的運(yùn)輸距離為27 km，運(yùn)輸量為3.6 t，配送距離載重量在允許范圍內(nèi)，第一條配送線(xiàn)路為P—c—b—a—j—P[4]。第一條配送線(xiàn)路如圖4所示。

(2）第二條配送線(xiàn)路。同理，可以得出第二條配送線(xiàn)路，即P—d—e—f—g—P。第二條配送線(xiàn)路如圖5所示。

(3）第三條配送線(xiàn)路。同理，可以得出第三條配送線(xiàn)路，即P—h—i—P。第三條配送線(xiàn)路如圖6所示。

3.5 線(xiàn)路優(yōu)化結(jié)果

線(xiàn)路優(yōu)化結(jié)果如表4所示。

線(xiàn)路優(yōu)化前，ZZ有限公司針對(duì)每個(gè)客戶(hù)采用一一對(duì)應(yīng)配送模式，總里程達(dá)到148 km，優(yōu)化成3條線(xiàn)路后，總配送里程為80 km，共節(jié)約68 km[5]。

3.6 碳排放分析

物流配送過(guò)程中產(chǎn)生的二氧化碳主要由燃油燃燒所致。因此，本文對(duì)物流配送過(guò)程中的二氧化碳排放量進(jìn)行計(jì)算。從節(jié)點(diǎn)m到節(jié)點(diǎn)n碳排放的計(jì)算公式為：

式中：e———二氧化碳排放系數(shù)，值為2.66 kg/L;dmn———配送點(diǎn)m到配送點(diǎn)n之間的距離，km;C0———車(chē)輛單位距離的燃油消耗量，值為0.23 L/km。

本次運(yùn)輸?shù)睦锍炭倲?shù)為80 km，由式（1）可得出本次運(yùn)輸?shù)奶寂欧帕考s為48.95 kg，按照碳稅價(jià)格2元/kg兩元計(jì)算，可以降低碳排放成本約97.89元。

4 結(jié)語(yǔ)

在國(guó)家大力倡導(dǎo)環(huán)保的背景下，為了達(dá)到節(jié)能減排的效果，本文以ZZ有限公司物流配送線(xiàn)路為研究對(duì)象，利用節(jié)約里程法，對(duì)多輛運(yùn)輸車(chē)將商品由配送中心單一發(fā)運(yùn)至不同客戶(hù)的原始配送路線(xiàn)數(shù)據(jù)分析，結(jié)合相關(guān)因素的約束優(yōu)化配送線(xiàn)路，使配送成本最低化，碳排放量最小化，以此解決低碳物流配送路徑問(wèn)題。本文通過(guò)改善原有配送線(xiàn)路，降低配送成本，同時(shí)，對(duì)未來(lái)物流配送行業(yè)的低碳發(fā)展提供思路和參考。