京东绿色物流视角下配送路径优化研究

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京东绿色物流视角下配送路径优化研究

　摘要：基于绿色环保视角,通过在物流配送中引入油耗、污染物排放等因素,构建出配送路径

优化模型,运用蚁群算法(ACA)进行优化求解,结合实例证明了该优化模型的可行性和有效性,能

够达到路径最短且污染物排放量最低的目的。

　Research on optimization of green logistics distribution path——Taking JD distribution as an

example

ZHANG Xiao-lin LIANG Li-jun ZHANG Meng-wan

School of Information Management,Beijing Information Science and Technology University

　　 Abstract：From the perspective of green environmental protection, this paper constructs a

distribution path optimization model by introducing factors such as fuel consumption and pollutant

emission into logistics distribution,and uses the ant colony algorithm(ACA) to solve the optimization

problem. The feasibility and effectiveness of the optimization model are proved by an example, which

can achieve the purpose of the shortest path and the lowest pollutant emission.

　　一、研究背景与动因

人类合理利用自然资源推动了社会进步，但过度地消耗资源对环境造成了巨大危害，比如生态

破坏、气候反常等。物流活动在为人类提供方便的同时，也产生了一些污染。随着国民对绿色

发展的重视，绿色物流逐渐映入大众的眼帘。笔者充分考虑耗油成本、绿色环保成本，将绿色

物流与配送的路径优化结合起来，构建相关绿色指标，把具体企业的物流配送路径与蚁群算法

相联系进行考虑，在绿色物流视角下研究配送路径对环境保护和经济发展的重要意义。

　　二、研究综述

（一）绿色物流研究方面

在物流运作过程中，绿色物流有两层含义：一方面是充分利用高科技手段尽可能把对环境的负

面影响降低为零；另一方面是做到资源的合理使用，使每项资源都能发挥出相应的价值。建立

一个和生态环境休戚与共的物流系统是绿色物流的目的，为了达到该目的，最有效的手段是从

环境资源着手。[1]

Seroka-Stolka(2014）把研究视角放在影响企业绿色物流理念发展的决定因素上，同时经过研究

证明出它们将影响绿色物流发展。[2]Searcy(2014)对绿色供应链进行了相关研究，主要分析指

标有：能源使用、温室气体排放、消费指标和能源效率等。[3]Rostamzadeh(2015)梳理了绿色供

应链管理的相关知识，在此基础上提出环境可持续性在企业改善供应链中扮演着重要角色。

[4]Hong(2019）通过构建颗粒物污染（PM2.5）模型，深入研究了绿色物流中的污染物排放问

题，利用蒙特卡罗模拟呈现模型的内在变化。[5]

刘畅（2015）从阐述绿色物流内涵视角出发，分析了绿色物流对推动经济发展的重要性，研究

出我国发展绿色物流的具体路径。[6]王晓思（2017）从绿色物流视角出发，基于绿色度构建相

应模型，从而对污染物排放成本进行研究。[7]杨慧慧（2018）以绿色物流发展体系的建设作为

研究重点，从多个方面对其充分探究，尤其针对物流链、物流的基础设施等方面做了深入的分

析。[8]陈根龙（2019）以当前物流配送时的包装环节为着眼点，对该过程中存在的问题进行相

“ ” “ ”应分析，提出共享快递盒的绿色配送理念，同时对使用共享快递盒的可持续性、经济性、

安全性进行了详细阐述。[9]

（二）配送路径算法研究方面

配送路径直接决定着物流配送的成本和效率，对配送路径及其算法进行优化和研究具有重要的

意义和价值。

Belmecheri(2013）等学者提出了一种利用局部搜索进行的粒子群优化算法，结合混合长途和具

体的回程用户（VRPMB）车辆路径问题进行了实例研究，同时对该问题的适应性进行了相应

解释，从而验证粒子群优化算法提高了算法的性能。[10]Amorim(2014)综合考虑了总成本的最

小化以及新鲜度的最大化问题，从而对多目标模型进行深入研究。[11]Yu(2018)研究了物流终

端配送模式和路径优化问题。[12]Zhang(2019）构建了包含时间窗的冷链物流车辆路径优化模

型，在基于普通遗传算法收敛速度慢等缺点的基础上，提出了具体的改进之处，经实例分析证

明该优化算法能够以较低成本得到最优路径。[13]

王道平(2017)等学者对物流配送进行了深入研究，以配送中的选址问题作为切入点，借助两阶

段的启发式算法进行了相应的模型构建，目标为配送中心选址成本和车辆配送成本最小，最后

通过具体数据验证该模型的有效性，但是该方法存在的问题是配送便捷性较差。[14]李作山

(2019)等学者结合遗传算法，针对企业车辆调度优化进行研究，基于减少汽车运行耗费为目的

提出了相关策略。[15]曾志雄(2019 等学者基于蚁群算法研究了荔枝的冷链物流配送，该研究的

侧重点为配送成本，即如何对其优化设计，使得成本花费最少。[16]同时，方文婷（2019）等

学者通过将节能减排转化为绿色成本，建立以总成本最小为研究目标的数学模型，在混合蚁群

算法的基础应用上，结合具体实例进行仿真建模以及进一步的分析，最终验证了该算法的有效

性。[17]

综上所述，国内外对配送的路径优化已经进行了相关研究，但将优化算法与具体案例结合的研

究仍是少数。同时，目前的配送路径优化很少考虑绿色因素，即有关环境问题的研究并不充

分。

　　三、物流配送路径优化选择

通常来说，配送中心的主要任务之一，是基于最优配送路径基础上，对各个需求地进行货物的

正常配送。在此情形下，配送车辆的行驶路线为，在到达一个需求地点后立即对另一个需求地

点进行配送，直到配送车辆完成所有的配送任务，方可回到配送中心。

为了便于研究物流配送路径问题，一些已知条件是必不可少的，比如配送中心地点、需求地

点、配送中心及需求地点的相对坐标、各个需求地所需的货物数量以及配送车辆的最大运载

量，只有把以上条件作为大前提，才能深入研究物流配送路径的优化问题。

假设 Q=(0,1,2 …，，m)表示多条配送路径；0表示配送中心；1,2 …，，m表示需求地点的编

号。可行选择是满足运载能力等限制条件下的路径选择集合，最佳选择是可行选择集合中路径

最短的选择。[18]

（一）假设条件

物流配送路径优化的结果通常受诸多因素影响，因此，在已知条件的基础上，仍需要对实际配

送问题添加一些假设条件，从而对其进行相应的简化。具体假设条件有：（1）配送车辆均为

统一规格；（2）各个需求地的货物被装上配送车辆所花费的时间此处不予考虑，即假设装车

任务已完成，只需等待发车；（3）在一次完整的配送任务中，一个需求地的货物只能由一辆

车进行转运配送，同时，在此处假设不存在分批配送的可能性。

（二）物流配送路径优化模型

假设 px 表示 x需求地点的货物量；exy 表示 x需求地点到y需求地点的距离；R表示配送车辆

的最大运载量；U表示物流中心配送车辆的总数；mι 表示配送车辆 t的配送地点数量；Txι 表

示配送车t离开 x需求地点时配送车中的货物量；当gxyι=1 时，表示配送车辆 ι从x配送地点

行驶到y配送地点，当gxyι=0 时，表示配送车辆不走这条配送路径。物流配送的限制条件如

下：

限制配送车辆从配送中心出发的约束条件表达式如下：

限制配送地点不重复配送的约束条件表达式如下：

限制所有货物都被正常配送的约束条件表达式如下：

限制配送车辆不能超载的约束条件表达式如下：

依据上述限制条件，构建物流配送路径优化模型表达式如下：

k表示配送的总距离。

（三）模型的绿色配送改进

在当今电商物流迅速发展的情形下，物流配送的绿色发展日益受到各行各业重视。物流配送过

程中，存在货物量较大、配送地点分布较广等问题，从而导致配送效率降低，对环境造成了不

良影响。因此，拟设计一种有效的物流配送路径优化方法，在保证配送效率前提下，切实解决

环境污染问题，最终实现绿色配送。

1．污染物排放量计量

21 世纪以来，随着汽车数量的增多，尾气污染也越来越严重。在物流配送中，污染物排放对环

境和人类都造成了极其不利的影响。因此对于上述配送模型，笔者着重考虑污染物排放量的降

低问题。对于轻型柴油货车，由污染物排放指标的相关计算方法知，该指标的计量公式为：E

大气=K×EF×10-6+2×10-6×Fg×K×αg

由上述公式知，当配送距离最短时，污染物排放量达到最低。其中，相关参数含义如下：

EF：表示单位距离污染物排放量，单位：g/km

Fg：表示柴油消耗量，单位：l/km

αg：表示柴油中硫元素的含量，单位：质量分数百万分之一（ppm）。

2．物流配送成本计量

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摘要：

京东绿色物流视角下配送路径优化研究　摘要：基于绿色环保视角,通过在物流配送中引入油耗、污染物排放等因素,构建出配送路径优化模型,运用蚁群算法(ACA)进行优化求解,结合实例证明了该优化模型的可行性和有效性,能够达到路径最短且污染物排放量最低的目的。　Researchonoptimizationofgreenlogisticsdistributionpath——TakingJDdistributionasanexampleZHANGXiao-linLIANGLi-junZHANGMeng-wanSchoolofInformationManagement,BeijingInformationSci...

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