考虑碳税的电子商务物流最后一公里不同配送模式的成本研究

       2013年，中国网络零售交易额达1.8万亿元[1]，占社会消费品零售总额的10％以上，中国已成为仅次于美国的世界第二大网上零售市场。电子商务的迅猛发展离不开物流的支持，而占电子商务物流总成本达30％的最后一公里配送[2]已经成为电子商务物流进一步发展的瓶颈问题，低效率、高成本一直困扰着电子商务物流服务提供商[3]。此外，随着人们对环境的日益重视，征收碳税势在必行，如何有效降低最后一公里配送的能耗也成为电子商务物流服务提供商急需考虑的问题。现存主要的最后一公里配送模式有送货上门、自助收发箱和顾客自提站3种，不同配送模式操作过程不同，设备配置不同，对环境影响不同，因而其操作效率与成本不同。针对订单量的情况选择合适的配送模式将有效节约电子商务物流的成本，降低最后一公里配送能耗并提高电子商务物流服务水平。

       送货上门模式是根据客户的需求，将货物送至客户指定处，实现门到门的服务。现阶段针对送货上门的研究主要集中于平衡顾客满意度和成本以及车辆路径规划算法优化方面[4-6]。时间窗越窄，顾客满意度越高，但是配送成本也越高[7]。给予顾客适当的激励，鼓励其选择更有利于优化配送的时间窗可以有效地降低配送成本[8-9]。自助收发箱有固定于客户处的独立收发箱、公共收发箱和流动收发箱3种形式。独立自助收发箱和公共自助收发箱模式由配送员将货物送达安装于客户处的收发箱，由客户凭借密码取货。流动自助收发箱则是根据货物情况将箱体分配于不同顾客，之后回收箱体重新分配利用。Punakivi等[10]研究了芬兰规模最大的电子百货商的结果显示，采用自助收发箱较送货上门相比，节约成本最大可达60％，而在人口密度较大的区域，采用公共自助收发箱更合适[11]。关于自助收发箱模式对环境影响的研究较少，Coley等[12]指出，当顾客距离配送中心大于6.7 km时，采用大规模蔬菜自助收发箱的碳排放量才能小于这一领域传统的操作模式。顾客自提站模式是将货物送达物流服务商指定地点，顾客自行提取货物的方式。顾客自提站设立在不同地点将导致其成本、效率和对环境的影响都不同[13]，但是大多数顾客只有在不超过5 min车程的情况下才愿意使用该模式[14]，而近1/4的顾客会在提取包裹时产生消费行为[15]。对环境的影响而言，该模式运作过程的碳排放总量与顾客提货的交通方式和配送失败率有关[13]。Suh等[16]进一步将其改进为利用社交媒体实时信息动用朋友关系就近从自提站取货，实验显示，这种方式有助于减少碳排放。

       1 考虑碳税的最后一公里配送成本优化建模

       综上所述，大多数最后一公里配送模式的研究主要针对国外的电子百货市场，与电子商务背景不同，并且较少考虑征收碳税情况下3种模式的成本差别。因此，研究征收碳税情况下电子商务物流不同最后一公里配送模式的成本差异对中国电子商务发展具有重要的现实意义。本文采用时间依赖性的车辆路径规划和聚类分析等模型进行仿真，分别优化计算考虑碳排放的不同最后一公里配送模式的成本，并分析各配送模式中成本的主要影响因素。在征收碳税的情况下，从成本的角度为电子商务物流最后一公里配送的发展提供参考意见。

       不同最后一公里配送模式的操作流程不同，对设施设备需求不同，耗能不同，导致其成本结构各不相同，不同配送模式包含的成本项如表1所示。

      

       其中，人员固定费用指配送员的保险、公积金等与人数成正比的相关费用，由于本文假设一辆车配备一个人，故这部分费用与车辆数有关。碳税是针对二氧化碳排放所征收的税。管理费在3种配送模式中均存在且相同，为相对固定的成本。配送员提成、第三方机构提成与订单量成正比关系，自助收发箱购置、维修、耗能费用与自助收发箱营运碳税为订单量的阶梯函数。上述费用通常无法进行优化，而车辆购置、维修及人员固定费用、车辆耗能及其碳税和配送操作过程关系密切，可以进行仿真优化，下面针对这三部分费用构建仿真优化模型。本文将各模式在各自最佳状态下进行对比分析。

       二氧化碳的排放量由配送过程中各个环节所消耗的能源来核算[17]。车辆行驶过程中二氧化碳排放主要来自于车辆耗能，对于耗油车辆，油耗量与车辆载重量、路面状况、道路路况和海拔气候等因素相关[18]，本文仅考虑车辆载重量对油耗的影响[19]，且单位距离燃料消耗量是依赖于货车载货量的线性函数[20]。由于缺乏电动车载重与其耗电量之间具体关系的研究，本文将电动车耗电量取偏大值，即假设车辆全程处于负重状态。

       1.1 考虑碳税的送货上门模式的成本优化建模

       由于城市交通具有明显的高峰期，为了更贴近实际，本文采用时间依赖性车辆路径规划进行建模，并采用旅行速度与系统时间对应的方式处理跨时间段时旅行时间或速度的跳跃突变来避免超车问题[21]。送货上门模式中，小部分顾客存在时间窗要求，因此，采用带时间窗的时间依赖性车辆规划模型[22]进行建模。对于大部分没有时间窗要求的顾客，将派送员的工作时间段设置为其时间窗。此外，送货上门配送效率较低，采用轻型货车将造成车辆载重浪费，成本增高，故采用电动三轮车，这与现实相符。