□ 秦維嘉,姚新勝,楊路路,姚京帥

(河南農(nóng)業(yè)大學(xué)，河南 鄭州 450002)

1 引言

2020年，我國(guó)快遞行業(yè)共消耗塑料包裝廢棄物約180萬噸，紙類包裝廢棄物更是接近一千萬噸，與前幾年相比，快遞行業(yè)所消耗的包裝廢棄物數(shù)量呈指數(shù)增長(zhǎng)，快遞包裝廢棄物對(duì)環(huán)境和資源的影響越來越受到社會(huì)重視[1]。針對(duì)當(dāng)前的快遞包裝回收情況，政府已出臺(tái)了一系列加強(qiáng)快遞包裝污染性治理的指導(dǎo)意見，但國(guó)內(nèi)城市仍存在著再利用不足、回收技術(shù)落后、回收意識(shí)欠缺、回收責(zé)任主體模糊等問題[2]。因此，如何處理快遞包裝廢棄物和減少其對(duì)環(huán)境的污染已經(jīng)成為各大城市所面臨的挑戰(zhàn)。針對(duì)上述問題，本文從經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)，構(gòu)建快遞包裝的回收體系，為從根本上解決快遞包裝回收困難的問題提出建議。

2 快遞包裝回收體系構(gòu)建

2.1 快遞包裝回收的運(yùn)作模式

現(xiàn)有的快遞包裝回收有三種運(yùn)作模式，分別是由物流企業(yè)與其原有物流體系相結(jié)合的物流企業(yè)自主回收模式，由各物流企業(yè)聯(lián)合建立逆向物流回收體系的物流企業(yè)聯(lián)合回收模式，和由第三方企業(yè)專門統(tǒng)一回收的第三方企業(yè)回收模式[5]。

由物流企業(yè)自主回收的模式，企業(yè)為節(jié)省成本，通常將快遞包裝回收與正向物流結(jié)合，但當(dāng)物流企業(yè)原本經(jīng)營(yíng)的正向物流與快遞包裝回收的逆向物流之間出現(xiàn)利益沖突時(shí)，多數(shù)企業(yè)會(huì)為確保正向物流的正常運(yùn)行而放棄逆向物流。而由多家物流企業(yè)聯(lián)營(yíng)回收的模式，雖然解決了快遞包裝回收的逆向物流建設(shè)成本方面的困難，但多家企業(yè)相聯(lián)合存在合作困難，企業(yè)之間難以協(xié)調(diào)，相互之間的競(jìng)爭(zhēng)力也會(huì)下降，影響其原有的經(jīng)營(yíng)。針對(duì)由第三方回收企業(yè)從回收點(diǎn)回收并進(jìn)行處理加工再進(jìn)行分銷的模式，相較于物流企業(yè)自主回收模式，第三方企業(yè)回收的成本更低，相對(duì)也更便捷；相較于物流企業(yè)聯(lián)合回收模式，第三方企業(yè)回收不會(huì)使現(xiàn)有物流企業(yè)之間因包裝回收產(chǎn)生矛盾；同時(shí)，第三方企業(yè)回收快遞包裝的成本更低，可回收的快遞包裝種類也更多。

通過對(duì)比各回收模式的優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合大部分城市的具體情況，并考慮我國(guó)目前的經(jīng)濟(jì)、管理、技術(shù)等現(xiàn)狀，本文選擇以第三方企業(yè)回收模式對(duì)國(guó)內(nèi)城市快遞包裝回收體系進(jìn)行構(gòu)建。

2.2 快遞包裝回收體系的物理模型

快遞包裝分為可直接利用、不可直接利用、廢棄物三種類型，這三種類型的快遞包裝回收分別對(duì)應(yīng)三種不同處理方式[6]。可直接利用的只需經(jīng)過簡(jiǎn)單的處理就可直接運(yùn)送至分銷市場(chǎng)再利用，如完整無殘缺的玻璃瓶、塑料瓶等；不可直接利用的需要運(yùn)送至加工廠經(jīng)過二次處理后才再運(yùn)送至分銷市場(chǎng)，如存在破損情況的紙箱；廢棄物是不能再次利用的快遞包裝，通過運(yùn)送至垃圾場(chǎng)進(jìn)行填埋、焚燒等。

以第三方企業(yè)回收模式構(gòu)建不可直接利用的快遞包裝回收體系物理模型：一級(jí)是回收點(diǎn)，是以消費(fèi)者為主體建立的快遞包裝回收點(diǎn)，用于完成快遞包裝的初步回收；第二級(jí)是處理中心，用于分類處理和二次加工快遞包裝；第三級(jí)分別是分銷市場(chǎng)和垃圾場(chǎng)，可二次利用的快遞包裝運(yùn)輸?shù)椒咒N市場(chǎng)，無法再利用的包裝廢棄物運(yùn)送到垃圾場(chǎng)，從而實(shí)現(xiàn)真正的快遞包裝循環(huán)再利用。

2.3 快遞包裝回收體系節(jié)點(diǎn)選擇

第三方回收企業(yè)可與現(xiàn)有的快遞網(wǎng)點(diǎn)合作，在快遞網(wǎng)點(diǎn)處設(shè)立小型回收點(diǎn)用以回收快遞包裝，再由第三方回收企業(yè)回收至大型回收點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)一管理。在沒有快遞網(wǎng)點(diǎn)覆蓋的小區(qū)和街道上，第三方企業(yè)也可自行設(shè)立小型回收箱用于回收快遞包裝。

處理中心主要用于將回收到的快遞包裝進(jìn)行分類，并對(duì)不可直接利用的快遞包裝進(jìn)行二次加工。國(guó)內(nèi)城市的包裝處理工廠較少，部分城市基本沒有，所以需要第三方回收企業(yè)自行建設(shè)。

第三方回收公司可以選擇在已有的包裝分銷市場(chǎng)中進(jìn)行分銷以節(jié)約成本，對(duì)于進(jìn)行二次處理后仍然不可以再利用的廢棄物，為減少運(yùn)輸成本采取就近原則選擇垃圾場(chǎng)進(jìn)行焚燒、填埋。

3 回收處理中心選址的數(shù)學(xué)模型構(gòu)建

3.1 模型假設(shè)

快遞包裝回收體系的物理模型已基本確定，其中需要由第三方回收企業(yè)建設(shè)的處理中心位置還不確定。本節(jié)以總成本最低為原則，運(yùn)用混合整數(shù)規(guī)劃法求解處理中心選址的數(shù)學(xué)模型，得出處理中心的選址決策及體系中各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的快遞包裝流量。為簡(jiǎn)化模型的構(gòu)建，做出下列假設(shè)：

①同種設(shè)施最多只能在一個(gè)候選點(diǎn)上建設(shè)；

②小型回收點(diǎn)有足夠大的能力可以儲(chǔ)存一天之內(nèi)回收的快遞包裝；

③每個(gè)區(qū)內(nèi)的快遞包裝由相應(yīng)管轄區(qū)內(nèi)的回收點(diǎn)回收；

④各個(gè)設(shè)施之間的距離由地圖上的兩點(diǎn)之間的距離近似表示；

⑤為規(guī)避其他參數(shù)對(duì)模型的影響，模型中所需的處理中心建設(shè)成本、單位運(yùn)營(yíng)成本和快遞包裝單位運(yùn)輸成本為已知值。

3.2 模型參數(shù)

根據(jù)上文所提出的假設(shè)，并考慮各影響因素的重要性，本文涉及的參數(shù)只包括快遞包裝運(yùn)輸成本和處理中心的建設(shè)、運(yùn)營(yíng)成本。首先，對(duì)模型的參數(shù)和變量進(jìn)行定義：

①符號(hào)定義

a：回收點(diǎn)的集合，a∈A；c：分銷市場(chǎng)

b：處理中心的集合，b∈B；d：垃圾場(chǎng)。

②參數(shù)定義

ma：回收點(diǎn)上回收到的快遞包裝數(shù)量；

Nb：處理中心建設(shè)成本；

Nc：分銷中心建設(shè)成本；

wb：處理中心最大容量；

lab：回收點(diǎn)到處理中心的單位運(yùn)輸成本；

lbc：處理中心到分銷市場(chǎng)的單位運(yùn)輸成本；

lbd：處理中心到垃圾場(chǎng)的單位運(yùn)輸成本；

dab：回收點(diǎn)到處理中心的距離；

dbc：處理中心到分銷中心的距離；

dbd：處理中心到垃圾廠的距離；

fa：回收點(diǎn)單位運(yùn)營(yíng)成本；

fb：處理中心單位運(yùn)營(yíng)成本；

fd：垃圾場(chǎng)的單位運(yùn)營(yíng)成本。

③決策變量

Xab：回收點(diǎn)運(yùn)送到處理中心的快遞包裝量；

Xbc：處理中心運(yùn)送到分銷市場(chǎng)的快遞包裝量；

Xbd：處理中心運(yùn)送到垃圾場(chǎng)的快遞包裝量；

Yb(0-1變量)：是否建設(shè)處理中心(Yb=1，建設(shè)處理中心；Yb=0，不建設(shè)處理中心)。

3.3 數(shù)學(xué)模型建立

根據(jù)模型的假設(shè)以及參數(shù)的定義，以經(jīng)濟(jì)成本最小為原則，構(gòu)建單目標(biāo)處理中心的選址模型。

①經(jīng)濟(jì)成本：由快遞包裝的運(yùn)輸成本、處理中心的建設(shè)成本和運(yùn)營(yíng)成本共同構(gòu)成模型的經(jīng)濟(jì)成本函數(shù)。

Ⅰ快遞包裝的運(yùn)輸成本：快遞包裝的運(yùn)輸量、各節(jié)點(diǎn)之間的運(yùn)輸距離乘以單位運(yùn)輸成本得出體系中快遞包裝的總運(yùn)輸成本：

u1=∑labXabdab+∑lbcXbcdbc+∑lbdXbddbd

Ⅱ處理中心的建設(shè)成本：處理中心和分銷中心的建設(shè)成本：

u2=∑NbYb+Nc

Ⅲ處理中心的運(yùn)營(yíng)成本：所需處理的快遞包裝量乘以處理中心單位運(yùn)營(yíng)成本得出運(yùn)營(yíng)成本：

u3=∑mafa+∑Xabfb+∑Xbdfd

Ⅳ最后得出的經(jīng)濟(jì)成本就是快遞包裝的運(yùn)輸成本和處理中心的建設(shè)成本、運(yùn)營(yíng)成本之和：

u=u1+u2+u3

(1)

②建立目標(biāo)函數(shù)：將上述經(jīng)濟(jì)成本函數(shù)式(1)轉(zhuǎn)化為目標(biāo)函數(shù)式(2)，求最小成本。

minδ=∑NbYb+Nc+∑labXabdab+∑lbcXbcdbc+∑lbdXbddbd+∑mafa+∑Xabfb+∑Xbdfd

(2)

式(2)為快遞包裝回收體系構(gòu)建的目標(biāo)成本函數(shù)。式(3)-(6)體現(xiàn)了快遞包裝回收體系的能量守恒：式(3)體現(xiàn)了運(yùn)送至處理中心的快遞包裝量與各大型回收點(diǎn)回收的快遞包裝總量相等；式(4)體現(xiàn)了運(yùn)送至分銷市場(chǎng)的快遞包裝數(shù)量是在處理中心進(jìn)行二次加工的快遞包裝數(shù)量的ε倍；式(5)表示部分無法再加工的快遞包裝運(yùn)往垃圾廠的量；式(6)為可以進(jìn)行包裝廢棄物的處理中心的容量約束。式(7)和式(8)為快遞包裝回收體系中變量的取值范圍。

4 數(shù)據(jù)獲取與模型求解

以石家莊為例，根據(jù)石家莊市實(shí)際需求來確定模型數(shù)據(jù)，本節(jié)用單目標(biāo)混合整數(shù)規(guī)劃法，對(duì)處理中心選址的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算，并得到運(yùn)輸流量的分配結(jié)果。

4.1 數(shù)據(jù)獲取

①快遞包裝回收量：本節(jié)將石家莊市各個(gè)區(qū)收到的快遞包裹數(shù)近似于回收到的快遞包裝的數(shù)量，通過對(duì)2020年石家莊市收到的快遞包裹數(shù)按各個(gè)區(qū)的人口占比進(jìn)行分配得到各個(gè)區(qū)的快遞包裝回收量。

②回收點(diǎn)的建立：石家莊市中心區(qū)域有7個(gè)區(qū)、一個(gè)縣，第三方回收企業(yè)在石家莊市的每個(gè)區(qū)內(nèi)設(shè)立一個(gè)大型回收點(diǎn)，用于回收該區(qū)內(nèi)的快遞包裝。

③運(yùn)營(yíng)成本和建設(shè)成本：根據(jù)其他城市的相關(guān)案例，并結(jié)合石家莊市的具體情況，假設(shè)處理中心的建設(shè)成本為115萬元，處理容量為8000萬個(gè)/年，運(yùn)營(yíng)成本為0.25元/個(gè)。

④快遞包裝運(yùn)輸成本：由于快遞包裝的材料存在特殊性，本節(jié)依據(jù)其他類似材料的運(yùn)輸成本換算出快遞包裝從大型回收點(diǎn)運(yùn)送到處理中心的單位運(yùn)輸成本為0.03元/個(gè)·千米，從處理中心運(yùn)送到垃圾場(chǎng)的單位運(yùn)輸成本為0.01元/個(gè)·千米，從處理中心到分銷市場(chǎng)的單位運(yùn)輸成本是0.05元/個(gè)·千米。

⑤運(yùn)輸距離：為方便運(yùn)算，先不考慮各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間路徑選擇，將石家莊市內(nèi)各個(gè)區(qū)之間的距離作為各節(jié)點(diǎn)之間的運(yùn)輸距離。將裕華區(qū)現(xiàn)有的垃圾分類轉(zhuǎn)運(yùn)站作為垃圾場(chǎng)；并將處于長(zhǎng)安區(qū)中心地帶的批發(fā)市場(chǎng)，作為快遞包裝加工處理后的分銷市場(chǎng)。

4.2 選址決策與流量分配

根據(jù)2020年石家莊市的快遞包裝回收數(shù)量，在上文對(duì)回收體系分析、模型構(gòu)建基礎(chǔ)上進(jìn)行求解，得到以最小成本為目標(biāo)函數(shù)的選址決策，并生成相應(yīng)條件下的流量分配結(jié)果。

借助lingo軟件，根據(jù)預(yù)設(shè)的原始數(shù)據(jù)，通過層層迭代運(yùn)算，計(jì)算得出所需最低成本為15170.75萬元，處理中心的選址決策為在新華區(qū)、橋西區(qū)和長(zhǎng)安區(qū)建設(shè)。在得出處理中心的選址決策后，得到的各節(jié)點(diǎn)之間的流量分配結(jié)果，如表1所示。

表1 2020年石家莊市快遞包裝回收體系各節(jié)點(diǎn)之間的運(yùn)輸流量(單位：萬個(gè))

根據(jù)處理中心選址的決策結(jié)果，以及各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的流量分配，構(gòu)建出石家莊市快遞包裝回收體系圖，如圖1所示。

圖1 石家莊市快遞包裝回收體系

5 研究結(jié)論與建議

本文根據(jù)國(guó)內(nèi)城市快遞包裝回收的現(xiàn)狀，提出建立以第三方回收企業(yè)為主體的快遞包裝回收體系，對(duì)不可直接利用的快遞包裝進(jìn)行二次加工并分銷，真正實(shí)現(xiàn)快遞包裝的循環(huán)再利用。政府在面對(duì)快遞包裝回收困難等問題上，應(yīng)在社會(huì)層面擴(kuò)大宣傳，在人民群眾心中樹立起環(huán)保意識(shí)，使快遞包裝回收成為習(xí)慣；也應(yīng)鼓勵(lì)和支持第三方物流企業(yè)對(duì)快遞包裝的回收，建立城市內(nèi)的快遞包裝回收處理體系。