基于闭环供应链的湖南物流回收网络体系构建

资 文

（湖南环境生物职业技术学院，湖南 衡阳 421005）

随着全球资源的日益稀缺和环境问题的日益严重，回收利用废弃物成为推动可持续发展的重要策略之一。物流回收网络作为实现废弃物回收和再利用的关键环节，对构建循环经济和减少环境负担具有重要意义[1]。湖南作为中国重要的工业和人口密集区域，面临着废弃物管理与资源回收的巨大挑战，因此，构建基于闭环供应链的湖南物流回收网络体系十分必要。该文通过分析闭环供应链原理，对其构建了一套行之有效的物流回收网络体系，该体系的构建涉及网络规划和设计、运营管理和流程优化、监控与评估等多项关键环节。网络规划和设计阶段考虑节点选择和布局、运输模式和路径规划等因素，以确保网络的高效运作和资源的最佳利用。监控与预警是确保物流回收网络体系顺利运行的重要环节，通过应用离群点检测Z-Score 方法对提取的特征进行分析，识别物流回收过程中出现的异常情况，以提升物流回收网络的效益和可靠性。通过构建基于闭环供应链的湖南物流回收网络体系，以期为湖南及其他地区的物流回收网络提供一套可行的闭环供应链解决方案。

1 闭环供应链原理

闭环供应链是一种以资源循环利用和减少环境影响为目标的供应链管理理念[2]。其原理在于通过最大化废弃物的回收和再利用，将废弃物转化为新的资源，形成一个循环系统，实现资源的持续利用和减少资源浪费。闭环供应链的原理包括回收与再制造、反向物流等。基于闭环供应链的物流回收运转流程如图1所示。

图1 基于闭环供应链的物流回收运转体系图

闭环供应链强调回收废弃物并将其再制造为可用的产品或原材料，通过回收和再制造，延长产品的生命周期，减少对新资源的需求；反向物流是将废弃物从消费者或终端市场回收回供应链的过程，通过建立高效的反向物流系统，可以实现废弃物的回收、分类、处理和再利用。闭环供应链依赖于先进的技术和创新解决方案，通过应用物联网技术，可以实现废弃物的追踪和监控，优化回收和再利用过程。

2 物流回收网络体系构建

2.1 节点选择和布局

利用GIS 技术可以对湖南地区物流网络规划设计中的节点进行选择和布局，节点选择和布局流程如图2所示。

图2 节点选择和布局流程图

由图2 可知，基于闭环供应链的湖南物流回收网络节点选择和布局，首先需要收集湖南省与物流网络规划相关的数据，其中包括地理数据、人口分布、工业园区、企业分布和交通网络等数据[3]。随后对收集到的数据进行数据清洗整合，利用GIS 软件创建点、线、面要素，并对地理空间进行编辑和叠加分析。根据物流网络规划的目标和需求，此时可确定节点选择标准，对候选区域进行评估[4]。利用GIS 技术进行空间分析，可计算各候选区域的人口密度、工业园区和企业密度、交通网络连通度等指标。

人口密度计算方法利用人口数据和区域边界数据，使用面积加权的方法可计算出各候选区域的人口密度。计算如公式（1）所示。

式中：Dp为人口密度；Np为人口数量；Ap为区域面积。利用工业园区和企业分布数据，使用点密度分析方法可计算各候选区域的工业园区和企业密度。工业园区和企业密度计算如公式（2）所示。

式中：Dd为密度；Nd为点数量；Ad为区域面积；Fs为缩放因子。利用交通网络数据，使用网络分析方法计算各候选区域的交通网络连通度，可以计算其路径距离、路径数量等指标。其计算如公式（3）所示。

式中：Cn为连通度指标；Pn为某一距离范围内的路径数量；An为区域面积。

待评估节点候选区域后，利用GIS 的空间交互分析功能，将候选节点区域与其他交通网络、企业密度等要素进行交互分析。通过计算候选节点区域内或周边的要素数量、密度和平均值等统计指标，以评估候选节点与其他要素的关系和影响，以便确定节点布局。

2.2 运输模式和路径规划

2.2.1 运输模式

选择适当的运输模式必须基于湖南物流回收网络的需求特点，综合考虑多方面因素。首先，运输前因分析货物的类型、距离、数量和紧急程度[5]。对大量货物或长距离运输，铁路、水运或航空运输更合适；对小量货物或短距离运输，可以考虑便捷的公路运输模式。其次，运输应考虑其运输成本、时效、可靠性及环境影响等多方面因素，确保物流运输的经济效益及可持续性。通过评估运输模式的适应性和可操作性，考虑物流回收网络的设施、设备和资源条件后，可根据具体需求综合评估结果，选择最合适的运输模式，以满足物流回收网络的要求并实现高效、可靠的运输服务[6]。运用线性规划模型，可实现最小化总体运输成本、最大化服务水平等目标。通过确定决策变量、定义目标函数，设定约束条件，构建线性规划模型并求解，可进一步优化运输成本，获取最优运输模式。线性规划模型如公式（4）所示。

目标函数：minimize（或maximize）Z=c1×1+c2×2+...+cn×n

约束条件：a11×1+a12×2+...+a1n×n≤b1

式中：c1，c2，...，cn是目标函数中的系数；a11，a12，...，amn是约束条件中的系数；b1，b2，...，bm是约束条件中的常数；x1，x2，...，xn是决策变量。在最小化问题中，目标是将目标函数的值尽可能减少到最小值。而在最大化问题中，目标是将目标函数的值尽可能增大到最大值。通过目标函数，可以对不同的决策变量进行权衡和优化。系数c1，c2，...，cn可以反映出不同决策变量在目标实现中的相对重要性。较大的系数意味着该决策变量在目标实现中的贡献更大，较小的系数则相对贡献较小。通过优化目标函数，线性规划模型可以找到运输模式的最优解或接近最优解的解决方案。

2.2.2 路径规划

根据货物的起点和终点位置，选择最短路径算法对其进行规划[7]。基于道路、铁路、航线等实际情况，构建网络运输路径。首先，对路径网络中节点的位置坐标、节点之间的距离、边的长度或权重等信息进行标识和记录，其次，使用Dijkstra 算法，计算最短路径并设置起点和终点作为货物的起点和终点位置。通过运行最短路径算法，得到货物起点到终点的最短路径。Dijkstra 算法距离表更新公式如公式（5）所示。

式中：d（v）为节点v的距离；d（u）为当前节点u的距离；w（u，v）为节点u和节点v之间的边权重。应用最小距离节点公式，可以找到从起点到终点的最短路径，并通过距离表distances 获取最短路径的距离信息。最小距离节点如公式（6）所示。

式中：u为距离起点最近的未访问节点。运用运输路径优化算法，可确定最佳的运输路径，以减少物流回收运输距离和时间。

2.3 运营管理流程优化

2.3.1 物流调度

规划路径后，利用车辆调度系统可以帮助物流司机选择最佳的路线和避开拥堵区域，以节省时间和燃料消耗[8]。根据路径优化数据分析结果及运输需求，制定车辆和设备的调度计划，确定装卸顺序，并安排路线，考虑运输任务的紧急程度、优先级和时间窗口，合理安排运输车辆和设备的调度顺序。物流调度流程如图3所示。

图3 车辆物流调度流程图

收集运输任务的起始点、终止点、货物类型、数量等详细信息后，根据任务的紧急程度、客户需求、交付期限等因素，为每个任务分配一个优先级，确定哪些任务是紧急的、重要的或优先处理的。考虑车辆的容量、装卸时间和设备的可用性等因素，将任务分配给合适的运输车辆和设备[9]。根据货物的特性和装卸设备的容量限制，规划装载和卸载的顺序，以减少装卸时间，提高物流回收效率。当确定满足装、卸载顺序后，生成最终的调度计划，确定每个运输车辆和设备的出发时间、路线和任务顺序。

2.3.2 仓储管理

仓储管理是闭环供应链中的重要环节，通过优化仓储布局及流程，能有效减少物流回收库存积压程度，提高物流回收仓储运行效率。EOQ（经济订货量）模型可用于确定最经济的库存订货量，使用该模型的目标在于平衡库存持有成本和订货成本，提高库存管理经济效益。EOQ模型如公式（7）所示。

式中：EOQ为经济订货量，即每次订货的最优量；D为需求量（常为年度需求量）；S为订货成本，即每次订货的固定成本；H为库存持有成本，即单位时间内持有单位库存的成本。

通过计算EOQ，可以得出最经济的订货量，使订货成本和库存持有成本达到最低点。在物流回收实际作业中，可以根据具体情况对模型进行扩展，以更准确地进行库存管理。

2.4 监控与预警

实施监控与评估有助于实时了解物流回收网络体系的运行情况并对其性能进行评估。通过应用离群点检测方法，可有效识别数据集中与其他数据点之间出现的显著异常值，对基于闭环供应链的湖南物流回收网络进行监控预警。基于闭环供应链的湖南物流回收网络监控预警流程如图4所示。

图4 基于闭环供应链的湖南物流回收网络监控预警流程图

通过收集物流节点信息、运输数据、库存数据、设备数据等相关物流回收网络数据，并对收集到的数据进行清洗和预处理，从预处理后的数据中提取运输量、运输距离、库存数量等作为监控的指标。应用离群点检测Z-Score 方法对提取的特征进行分析，可识别出可能存在的离群点。Z-Score方法基于数据点与其均值之间的标准差来度量其偏离程度，如公式（8）所示。

式中：x为数据点的值；μ为数据集的均值；σ为数据集的标准差。

当Z-Score的绝对值超过设定的阈值时，可以将该数据点视为离群点。离群点检测方法在基于闭环供应链的湖南物流回收网络监控预警中的应用可以帮助发现异常情况、优化运营效率、合理分配资源，并提供数据支持进行预测和规划。通过及时识别和处理离群点，可以提高监控的准确性和敏感性，保证物流回收网络的稳定和可靠运行。此时，按照物流回收具体需求和业务规则，设置离群点的阈值，当超过阈值的数据点时，被认定为离群点，然后监控离群点的数量和趋势，当超过设定的阈值或出现异常波动时，触发预警机制。一旦触发预警，则需要及时通知相关人员调整运输计划，重新调配资源或采取其他相应措施处理问题。

3 结语

构建基于闭环供应链的湖南物流回收网络体系对湖南物流回收行业的可持续发展具有重要意义。该体系通过优化节点选择和布局，合理规划运输模式和路径，精细管理物流调度，能够有效提高资源利用效率、降低环境影响，提升物流回收网络的整体运作效率。节点选择和布局的优化是确保物流回收网络顺畅运作的关键，通过综合考虑地理位置、交通便利性、供需匹配等因素，合理选择节点位置，建立紧密的合作伙伴关系，可实现物流回收资源的高效流动。运输模式和路径规划的优化能够有效降低运输成本和能耗，提高运输效率。物流调度和协调的精细管理是确保物流回收网络顺利运营的关键环节。运用先进的调度系统和技术手段，对运输车辆和设备进行智能调度和优化，可以合理安排运输任务和装卸顺序，提高运输效率和资源利用率。应用离群点检测Z-Score 方法对提取的特征进行分析，进一步深入了解了该网络体系的潜在的问题，优化了基于闭环供应链的湖南物流回收网络体系的运行和管理。