城市快遞包裝回收處理中心選址研究

□ 秦維嘉,姚新勝,楊路路,姚京帥

(河南農業大學，河南 鄭州 450002)

1 引言

2020年，我國快遞行業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，快遞行業所消耗的包裝廢棄物數量呈指數增長，快遞包裝廢棄物對環境和資源的影響越來越受到社會重視[1]。針對當前的快遞包裝回收情況，政府已出臺了一系列加強快遞包裝污染性治理的指導意見，但國內城市仍存在著再利用不足、回收技術落后、回收意識欠缺、回收責任主體模糊等問題[2]。因此，如何處理快遞包裝廢棄物和減少其對環境的污染已經成為各大城市所面臨的挑戰。針對上述問題，本文從經濟角度出發，構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建

2.1 快遞包裝回收的運作模式

現有的快遞包裝回收有三種運作模式，分別是由物流企業與其原有物流體系相結合的物流企業自主回收模式，由各物流企業聯合建立逆向物流回收體系的物流企業聯合回收模式，和由第三方企業專門統一回收的第三方企業回收模式[5]。

由物流企業自主回收的模式，企業為節省成本，通常將快遞包裝回收與正向物流結合，但當物流企業原本經營的正向物流與快遞包裝回收的逆向物流之間出現利益沖突時，多數企業會為確保正向物流的正常運行而放棄逆向物流。而由多家物流企業聯營回收的模式，雖然解決了快遞包裝回收的逆向物流建設成本方面的困難，但多家企業相聯合存在合作困難，企業之間難以協調，相互之間的競爭力也會下降，影響其原有的經營。針對由第三方回收企業從回收點回收并進行處理加工再進行分銷的模式，相較于物流企業自主回收模式，第三方企業回收的成本更低，相對也更便捷；相較于物流企業聯合回收模式，第三方企業回收不會使現有物流企業之間因包裝回收產生矛盾；同時，第三方企業回收快遞包裝的成本更低，可回收的快遞包裝種類也更多。

通過對比各回收模式的優缺點，結合大部分城市的具體情況，并考慮我國目前的經濟、管理、技術等現狀，本文選擇以第三方企業回收模式對國內城市快遞包裝回收體系進行構建。

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應三種不同處理方式[6]。可直接利用的只需經過簡單的處理就可直接運送至分銷市場再利用，如完整無殘缺的玻璃瓶、塑料瓶等；不可直接利用的需要運送至加工廠經過二次處理后才再運送至分銷市場，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，通過運送至垃圾場進行填埋、焚燒等。

以第三方企業回收模式構建不可直接利用的快遞包裝回收體系物理模型：一級是回收點，是以消費者為主體建立的快遞包裝回收點，用于完成快遞包裝的初步回收；第二級是處理中心，用于分類處理和二次加工快遞包裝；第三級分別是分銷市場和垃圾場，可二次利用的快遞包裝運輸到分銷市場，無法再利用的包裝廢棄物運送到垃圾場，從而實現真正的快遞包裝循環再利用。

2.3 快遞包裝回收體系節點選擇

第三方回收企業可與現有的快遞網點合作，在快遞網點處設立小型回收點用以回收快遞包裝，再由第三方回收企業回收至大型回收點進行統一管理。在沒有快遞網點覆蓋的小區和街道上，第三方企業也可自行設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行分類，并對不可直接利用的快遞包裝進行二次加工。國內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自行建設。

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

3 回收處理中心選址的數學模型構建

3.1 模型假設

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建設的處理中心位置還不確定。本節以總成本最低為原則，運用混合整數規劃法求解處理中心選址的數學模型，得出處理中心的選址決策及體系中各個節點之間的快遞包裝流量。為簡化模型的構建，做出下列假設：

①同種設施最多只能在一個候選點上建設；

②小型回收點有足夠大的能力可以儲存一天之內回收的快遞包裝；

③每個區內的快遞包裝由相應管轄區內的回收點回收；

④各個設施之間的距離由地圖上的兩點之間的距離近似表示；

⑤為規避其他參數對模型的影響，模型中所需的處理中心建設成本、單位運營成本和快遞包裝單位運輸成本為已知值。

3.2 模型參數

根據上文所提出的假設，并考慮各影響因素的重要性，本文涉及的參數只包括快遞包裝運輸成本和處理中心的建設、運營成本。首先，對模型的參數和變量進行定義：

①符號定義

a：回收點的集合，a∈A；c：分銷市場

b：處理中心的集合，b∈B；d：垃圾場。

②參數定義

ma：回收點上回收到的快遞包裝數量；

Nb：處理中心建設成本；

Nc：分銷中心建設成本；

wb：處理中心最大容量；

lab：回收點到處理中心的單位運輸成本；

lbc：處理中心到分銷市場的單位運輸成本；

lbd：處理中心到垃圾場的單位運輸成本；

dab：回收點到處理中心的距離；

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：回收點單位運營成本；

fb：處理中心單位運營成本；

fd：垃圾場的單位運營成本。

③決策變量

Xab：回收點運送到處理中心的快遞包裝量；

Xbc：處理中心運送到分銷市場的快遞包裝量；

Xbd：處理中心運送到垃圾場的快遞包裝量；

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

3.3 數學模型建立

根據模型的假設以及參數的定義，以經濟成本最小為原則，構建單目標處理中心的選址模型。

①經濟成本：由快遞包裝的運輸成本、處理中心的建設成本和運營成本共同構成模型的經濟成本函數。

Ⅰ快遞包裝的運輸成本：快遞包裝的運輸量、各節點之間的運輸距離乘以單位運輸成本得出體系中快遞包裝的總運輸成本：

u1=∑labXabdab+∑lbcXbcdbc+∑lbdXbddbd

Ⅱ處理中心的建設成本：處理中心和分銷中心的建設成本：

u2=∑NbYb+Nc

Ⅲ處理中心的運營成本：所需處理的快遞包裝量乘以處理中心單位運營成本得出運營成本：

u3=∑mafa+∑Xabfb+∑Xbdfd

Ⅳ最后得出的經濟成本就是快遞包裝的運輸成本和處理中心的建設成本、運營成本之和：

u=u1+u2+u3

(1)

②建立目標函數：將上述經濟成本函數式(1)轉化為目標函數式(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建的目標成本函數。式(3)-(6)體現了快遞包裝回收體系的能量守恒：式(3)體現了運送至處理中心的快遞包裝量與各大型回收點回收的快遞包裝總量相等；式(4)體現了運送至分銷市場的快遞包裝數量是在處理中心進行二次加工的快遞包裝數量的ε倍；式(5)表示部分無法再加工的快遞包裝運往垃圾廠的量；式(6)為可以進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 數據獲取與模型求解

以石家莊為例，根據石家莊市實際需求來確定模型數據，本節用單目標混合整數規劃法，對處理中心選址的數學模型進行計算，并得到運輸流量的分配結果。

4.1 數據獲取

①快遞包裝回收量：本節將石家莊市各個區收到的快遞包裹數近似于回收到的快遞包裝的數量，通過對2020年石家莊市收到的快遞包裹數按各個區的人口占比進行分配得到各個區的快遞包裝回收量。

②回收點的建立：石家莊市中心區域有7個區、一個縣，第三方回收企業在石家莊市的每個區內設立一個大型回收點，用于回收該區內的快遞包裝。

③運營成本和建設成本：根據其他城市的相關案例，并結合石家莊市的具體情況，假設處理中心的建設成本為115萬元，處理容量為8000萬個/年，運營成本為0.25元/個。

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

⑤運輸距離：為方便運算，先不考慮各個節點之間路徑選擇，將石家莊市內各個區之間的距離作為各節點之間的運輸距離。將裕華區現有的垃圾分類轉運站作為垃圾場；并將處于長安區中心地帶的批發市場，作為快遞包裝加工處理后的分銷市場。

4.2 選址決策與流量分配

根據2020年石家莊市的快遞包裝回收數量，在上文對回收體系分析、模型構建基礎上進行求解，得到以最小成本為目標函數的選址決策，并生成相應條件下的流量分配結果。

借助lingo軟件，根據預設的原始數據，通過層層迭代運算，計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、橋西區和長安區建設。在得出處理中心的選址決策后，得到的各節點之間的流量分配結果，如表1所示。

表1 2020年石家莊市快遞包裝回收體系各節點之間的運輸流量(單位：萬個)

根據處理中心選址的決策結果，以及各個節點之間的流量分配，構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 研究結論與建議

本文根據國內城市快遞包裝回收的現狀，提出建立以第三方回收企業為主體的快遞包裝回收體系，對不可直接利用的快遞包裝進行二次加工并分銷，真正實現快遞包裝的循環再利用。政府在面對快遞包裝回收困難等問題上，應在社會層面擴大宣傳，在人民群眾心中樹立起環保意識，使快遞包裝回收成為習慣；也應鼓勵和支持第三方物流企業對快遞包裝的回收，建立城市內的快遞包裝回收處理體系。