物流配送中心共享托盘多种收运模式研究

      1 引言

      物流高质量发展成为助推国民经济高质量发展的强大动力。单元化物流作为提高物流效率和服务、降低成本的关键措施和方法[1]，得到了业界和政府的高度重视，发展单元化物流也成了近期我国物流业发展的主要任务之一[2]。托盘作为重要的单元化物流载货平台，在提高运输、装卸搬运、仓储、配送等物流环节的运作和衔接效率，降低物流成本等方面起到了重要作用[3]。与日韩和欧美等发达国家相比，我国在托盘人均拥有量、标准化率、带托运输率和租赁渗透率等方面均有较大差距，托盘闲置和浪费现象严重，但市场潜力巨大[4]。共享托盘作为共享经济在物流领域的具体实践，有助于绿色物流的实现、物流成本的降低和物流资源的合理配置[5]。2021年5月，商务部会同发展改革委等6部门关于印发《商品市场优化升级专项行动计划（2021-2025）》的通知中明确指出了探索构建标准托盘、周转箱循环共用系统的任务。随着国家政策的引导和支持、托盘标准化和带托运输比例的提升、物联网等新技术的应用，托盘业将继续保持增长态势，市场前景广阔。物流配送中心按需租用共享托盘阶段性地解决了自有托盘购置成本高、闲置率高等问题。然而，在实际运营过程中仍然会产生一定数量的临时性闲置共享托盘，挤占了配送中心存储空间，同时也产生了相当数额的成本支出。如何制定托盘收运计划以进一步提高共享托盘使用效率、降低相关成本支出，对物流配送中心等相关物流企业而言，具有更重要的实际意义。

      目前，针对托盘收运的文献大多从托盘出租方和运营商的角度进行托盘调运研究，考虑调运系统总成本最低，很少从托盘租用方的角度进行研究。何彦东等[6]使用改进的Raiffa解模型对托盘共用服务联盟企业的利益分配问题进行了多维度分析；胡芬、郑国华[7]在需求不确定的情况下，采用报童模型研究了基于收益共享契约的环保托盘租赁供应链收益协调问题；高更君等[8]基于物流企业持有大量自有托盘的情况，考虑物流企业合作与不合作两种情况，建立了整数规划托盘共享调运模型；王征宇等[9]基于城市共同配送系统构建了托盘共用调度随机规划模型；任建伟等[10]构建了多式联运网络中的托盘共用调度混合整数非线性规划模型；任佳柔、高更君[11]构建了考虑客户优先级的托盘调度模型；杨艳华、洪亮[12]研究了考虑不确定运输时间的托盘调度模型；Zhou等[13]研究了考虑时间约束的托盘调度模型；何彦东等[14]构建了不确定环境下托盘调度多目标优化模型；席江月等[15]提出铁路托盘循环共用在全路落地推广应用的对策。

      本文从托盘租用方的角度出发，针对配送中心闲置共享托盘的收运情况，基于商品订货周期提出了两类托盘收运模式（同步收运、异步收运）和两种成本决策方式（独立决策、综合决策），并构建了由商品库存相关成本和闲置托盘相关成本组成的总成本公式模型。以总成本最小化为目标，通过对比、分析由两类托盘收运模式和两种成本决策方式组成的四种托盘收运方案所产生的总成本大小，选出最优组合，以期帮助决策者制定托盘收运计划，进一步提高共享托盘使用效率，降低相关成本支出。

      2 模型构建

      2.1 模型假设

      ①总成本由商品库存相关成本和闲置托盘相关成本组成。其中，商品库存相关成本由订货成本和持有成本构成，闲置托盘相关成本由收运成本和租存成本构成，如图1所示。

      

      ②两种成本决策方式分别为独立决策和综合决策。独立决策时，配送中心单独制定商品订货计划和托盘收运计划，单独考虑商品库存相关成本和闲置托盘相关成本最优。而在综合决策时，配送中心将商品库存相关成本和闲置托盘相关成本看作一个整体，考虑总成本最优。

      ③两类托盘收运模式分别为同步收运和异步收运。其中，同步收运表示单一订货周期只进行一次托盘收运，而异步收运包含两种模式（多个订货周期只进行一次托盘收运工作、单一订货周期内进行多次托盘收运工作）。

      ④不考虑商品在仓储、配送等物流环节的损耗。

      ⑤订货无准备期，且单一订货周期分为两个阶段。前半阶段商品补货与配送作业同步进行；后半阶段仅进行商品配送工作，待库存商品配送完毕时，立即转入下一订货周期。

      ⑥商品补货和配送作业为连续作业，全年无休、无间隔。

      ⑦配送中心有多种不同商品，均以“标准托盘”装载方式进行运输、入库和仓储作业。运营过程中产生的临时性闲置共享托盘先集中保管，再由托盘运营商一次性收运完毕。

      ⑧配送中心的托盘均为共享托盘，并承担自入库之日起至收运离开公司期间的租赁费用。

      ⑨与商品、托盘相关的各项单位成本均为固定值。商品年配送总量（Q）、商品日平均配送量（q）、日平均补货量（m）和单一订货周期内的商品补货量（M）均由装载商品所使用的“标准托盘”的数量来表示。

      ⑩M、x、y均为整数。

      2.2 模型参数

      模型所需参数定义如下：

      Q为商品年配送总量；