基于斗链模型的快递物流运作模式研究

      1 概述

      目前最常见的快递物流运作模式是将顾客需求分为多个区段，位于每个区段内的快递员直接往返于客户和分拨中心进行揽收作业，或者建立固定交接网点，快递员往返于网点之间进行接力式揽收[1]。这些模式在运营过程中需要统一决策和集中调度，具有揽收效率波动大、空揽率高、揽收距离长等缺点。随着电商的迅猛发展，快递物流的需求具有小批量、多批次、时变性高等典型特点[2]，其运作的灵活性和适应性就变得越来越重要，如何在多变和复杂需求背景下提高快递物流的运作效率和客户满意度[3]，是快递企业运营管理过程中面临的一个重要问题。斗链模型是管理领域一种重要的模型，其理论研究开始于乔治亚理工学院的BARTHOLDI J J和芝加哥大学的EISENSTEIN D D[4]，主要运用于生产物流领域。根据该理论，将工人按照工作效率由低到高的顺序依次排列在生产线上，并遵循简单的规则进行生产作业，就能够实现生产过程中工人作业任务的自动分配，整个生产系统能够实现自组织运营[5]。斗链模型作为一种新的生产组织形式，具有良好的自适应性、自平衡能力和广泛的实用性，越来越受到学术界和工业界的重视。目前斗链模型的理论研究和实际应用集中在制造企业生产作业过程中，实现服装、电子、图书、工程机械等领域生产作业自组织运营[6-9]，并且在仓库拣货作业中得到成功的运用[10]。在固定区段揽收模式下，如果区段业务量不均衡，则快递员的业务能力难以与其所在区段揽收任务匹配。将斗链模型应用于快递物流系统，建立斗链式快递物流运作模式，研究其自组织机理，并进行数值仿真，可以实现区段快递员的工作能力与揽收任务的动态匹配，为快递公司的包裹揽收业务运作模式优化提供建议。

      2 问题描述

      2.1 系统假设

      假设物流市场需求高度集中、连续、均匀地分布在商业中心区，参照斗链式生产系统的做法，用快递员在揽收线路上的揽收速度表示其所在区段的工作效率。在此前提下，考虑一个由n个区段组成的直线型快递物流系统。

      假设1：待揽收的包裹均匀地分布在揽收线路上，并将该线路的全部揽收任务规范化为常量1。

      将定义为区段i-1(i=2，3，…，n)的终点位置，也就是区段i-1和区段i的快递员交接位置，用快递员处于该位置时的揽收任务完成程度来表示，=0表示开启揽收任务，表示将包裹送入快递公司的分拨中心、完成全部揽收任务。

      假设2：区段的工作效率用快递员的揽收速度表示，区段之间的工作效率具有差异性。

      假设3：所有区段上的快递员返回取件时的速度相同，均为。

      假设4：不考虑区段之间揽收的交接时间。

      2.2 斗链式快递物流系统运作过程

      斗链式快递物流系统的运作过程如下：所有快递员按照揽收速度从低到高的顺序依次排列在揽收线路的起点上开始揽收作业，假设区段之间的工作效率关系为，由于区段之间工作效率不同，经过一段时间后，工作效率最大的区段n的快递员最先到达揽收线路的终点，当区段n的快递员揽收任务完成后，就触发斗链式快递物流系统其余区段之间快递员的包裹交接，将从区段n和区段n-1的快递员交接开始，其余相邻区段快递员依次各完成一次包裹交接定义为一个揽收轮次。

      区段n的快递员将包裹送入分拨中心后，掉头沿原路返回取件，直至遇到正在前行揽收的区段n-1的快递员，区段n的快递员接管区段n-1的快递员已揽收得到的包裹，然后掉头继续前行；区段n-1的快递员在包裹被接管后，掉头沿揽收线路返回取件，直至遇到区段n-2的快递员，接管后者已经揽收得到的包裹后掉头继续前行；依次类推，直至位于区段1的快递员在包裹被区段2的快递员接管后返回至揽收线路的起点，开启下一轮的揽收任务。斗链式快递物流系统作业规则如下。

      (1)前行揽收规则。继续当前正在进行的揽收作业，直至以下情况发生：①当前区段的快递员已经揽收到的包裹被下一个区段的快递员接管；②完成本轮所有包裹的揽收任务(如果该区段是揽收系统中的最后区段)。

      (2)返回取件规则。继续当前正在进行的返回取件作业，直至以下情况发生：①到达区段的起点(如果该区段是揽收系统中的第1区段)；②接管上一个区段的快递员已经揽收得到的包裹(如果该区段不是揽收系统中的第1区段)。

      3 斗链式快递物流系统自组织分析

      3.1 定理及其证明