碳减排约束下零担物流网络多方协作机制研究

To respond to the intensifying global warming threat and increasingly strict carbon emissions regulations by governments, many firms voluntarily collaborate to reduce their responsible emissions, especially in less-than-truckload (LTL) logistics. However, for firms’ current innovations in collaborative carbon reduction, managerial methodologies from academic researchers are limited at the moment, and many issues are urgently needed to be resolved, which undermine the effect of reduction initiatives and firms’ incentives. This project adopts cost allocation perspective to resolve the carbon responsibility sharing problems in LTL logistics network, for the goal of realizing effective reduction with less cost. Based on firms’ practices in collaborative carbon reduction, a new collaborative LTL transportation problem subject to a carbon reduction constraint is proposed. Through approximately solving this NP-hard problem, this project utilizes the problem characteristics and approximation algorithms to design the following three collaboration mechanisms: (1) the responsibility sharing schemes for carrier-shipper collaborative carbon reduction; (2) the cooperative cost allocation schemes for shippers’ collaborative carbon reduction under complete information; and (3) the incentive-compatible cost sharing mechanisms under incomplete information. For the design of these mechanisms, the principle is low computational complexity, the goal is to improve system efficiency, and the requirement is to ensure fairness in collaboration. This project’s study can provide firms with practical managerial methods for collaborative carbon reduction, and also propose suggestions for the government to make policies.

全球变暖加剧和国家越来越严的碳排放管制激励很多企业主动协作减排，特别是在零担物流领域。然而对于当前零担物流协作减排的创新，学术界现有的管理理论和方法有限，仍有许多亟待解决和探索的问题，影响了减排的有效性和企业的积极性。本项目从成本分配的角度，解决零担物流网络中各方如何共享碳排放责任，从而以更低的成本实现有效的减排。本项目基于协作减排实践提出了碳减排约束下零担物流协作运输优化的新问题。研究将在近似求解这一NP-难问题基础上，利用问题的特性和近似算法设计如下三种情形的协作机制：（1）承运方和发货方之间减排责任共享机制；（2）完全信息条件下发货方之间合作博弈成本分配机制；（3）不完全信息条件下发货方之间激励相容成本分配机制。这三种机制设计的原则是计算复杂性低，目标是提高整体效率，要求是保证协作的公平性。本项目的研究可以为企业实现有效的协作减排提供实用的管理方法，并为国家的减排政策提供建议。

物流主体之间的合作可有效提高运输资源利用率，减少空载里程，并实现碳排放的有效降低。在实践中，很多企业已实施了合作运输策略。在这一背景下，本项目研究了物流系统各参与方如何协同优化运输策略，并基于合作博弈与算法机制设计理论提出了一系列的利益分配机制，保证合作的公平稳定。项目共发表论文5篇，在审论文2篇，以及1篇完成的工作论文。..本项目的研究内容主要包括6个方面。(1)多个供应商之间的库存集货运输合作问题，共同优化最优的配送频率，减少车辆的使用次数，基于合作博弈理论，分别为数量策略和时间策略提出了一个计算简便的稳定成本分配机制。(2)不完全信息条件下发货方之间基于集货运输方式的生产-配送-路径规划合作问题，实现车辆利用率提高和碳减排，建立了一个复杂的网络优化模型，利用增量式成本分配方法设计了一个迭代机制。(3)不完全信息条件下整车运输商之间基于订单交换的合作运输问题，减少空驶里程和碳排放，提出了一个基于拍卖的新的迭代机制框架。(4)不完全信息条件下整车运输商之间基于线路交换的合作运输问题，减少回程空载和碳排放，提出了一个扩展的迭代机制，利用一系列的近似方法提高运行效率。(5)不完全信息条件下货运代理商之间共同预定运力资源的合作问题，设计了一个新的迭代拍卖机制解决资源分配和成本分担问题。(6)多个发货方之间零担集货运输的合作问题，共同优化订单，有效降低成本和碳排放，基于合作博弈理论设计了稳定的成本分配机制和近似核的分配机制。..在这些研究中，我们主要取得了3项重要的研究成果。(1)提出了一个新的线路交换迭代机制框架及实现的算法，该机制计算更简便，效率更高，灵活性更高。(2)提出连续类型运力资源分配的迭代机制框架及实现的算法，首次解决了不完全信息下资源为连续型且需求为组合型的网络运力资源分配问题。(3)提出了实用型零担集货运输成本分配机制及实现的算法，首次为一般性网络中的零担物流集货运输合作问题设计了一个稳定的成本分配机制。