城市低碳物流系统中的不确定动态定位-路径问题研究

By introducing the consideration of carbon emissions in city logistics management, this project studies a new type of location-routing problem characterized with dynamic uncertain network architecture and multi-dimensional system evaluation. A tracking and measurement method of carbon footprint based on the life cycle is proposed.Then, adding carbon emissions as a new dimension to the uncertain dynamic location-routing decisions in city logistics system, the uncertain dynamic location-routing models considering the constraints of total amount of carbon emissions and carbon trade are developed respectively.The new models will study the trade-off between cost,service level and carbon emissions. The dynamic decision-making model is decomposed into static decision-making model in a series of discrete time. To solve these NP-hard models, a flexible and efficient adaptive tabu search algorithm is proposed, and a few interesting managerial insights are summarized according to the large-scale numerical calculation results. Finally, we shall further study how to design the carbon emissions control policy mechanisms to guide enterprises to reduce total carbon emissions while focusing on their costs and service levels in city logistics system. And we also assess and illustrate the effectiveness and feasibility of the carbon emissions control policies. The research results will improve and innovate the theories and techniques of city logistics management, and provide theoretical guidance for the city low-carbon logistics practice.

在城市物流管理中加入对碳排放的考量，本项目拟研究一类网络结构动态不确定和系统评价多维性的新型定位-路径决策问题。拟提出基于生命周期的碳足迹追溯与度量方法，在此基础上，将碳排放量作为一个新的维度增加到城市物流系统中不确定动态定位-路径决策中，从而分别建立考虑碳排放总量约束与碳排放交易的不确定动态定位-路径决策模型。新建立的模型将研究城市物流系统中成本、服务水平和碳排放之间的平衡。将动态决策模型分解为在一系列离散时间点的静态决策模型，并针对这些NP-hard求解的模型，提出灵活、高效的自适应禁忌搜索算法，再根据大规模的数值计算结果总结出一些有意义的管理启示。最后，还将进一步研究如何设计碳排放调控政策机制，以引导企业在注重其成本和服务水平的同时降低城市物流系统中的碳排放，并评估和论证碳排放调控政策的有效性和可行性。研究成果将完善和创新城市物流管理理论和技术，并为城市低碳物流实践提供理论指导。

由于能源、资源和环境约束的日益紧张，我国城市物流向绿色低碳运营模式转变，以适应即将出现的碳交易和碳排放税等“壁垒性”机制，是其中最大的挑战。城市物流网络优化设计是从系统的角度对战略层的设施选址决策和运营层的车辆运输路径安排进行联合优化，对于降低城市物流成本，促进交通运输节能减排和可持续发展发挥着重要作用。. 基于此，本项目在城市物流系统的网络优化决策中加入对碳排放的考量，针对国内外关于物流网络设计的理论和实践中的薄弱环节，从城市物流系统中碳足迹的追溯及度量、碳排放规制下的物流网络设计、碳排放调控政策机制设计和供应链的竞争与协调管理四个方面研究碳排放对城市物流系统管理的影响，发展和完善城市物流管理理论与方法，促进城市低碳物流的健康发展。通过有效地分工与紧密合作，项目组正式发表有标注的论文或专著共计13篇，申请发明专利3项，其中出版专著1本，发表论文中包含SCI收录论文2篇，EI收录论文6篇，国内权威刊物论文4篇。. 对于四个方面的研究内容，得到如下的主要结论：①城市物流系统中的碳排放主要划分为物流运输和选址两个方面，二氧化碳当量是衡量不同温室气体排放的常用指标，物流运输中的碳排放需要综合考虑车辆载重、距离、车型和速度等多种影响因素。②优化车速能够减少碳排放和总费用，碳交易机制就是通过碳价格和碳配额实现经济和环境目标的有效平衡。③低碳环境下企业倾向于使用环保的技术、更高容量水平的生产工厂和分散化的物流网络，可以通过碳价格衡量低碳物流网络需要支付的额外成本。④通过整个供应链的上下游之间的交互关系来提高绿色供应链的效率和灵活性，供应链的竞争和协调管理成为政策机制设计的基础。. 本项目的研究意义在于，将碳排放作为衡量城市物流系统性能的一个新维度加入到城市物流系统的网络设计决策中，提出碳足迹的追溯与度量方法，探讨碳排放规制对不确定网络设计决策的影响，建立降低碳排放的调控政策机制以引导企业在不太影响其成本和服务水平的同时降低碳排放量。本项目提出的城市物流系统中的低碳网络优化策略与碳排放调控政策机制，具有重要的理论意义和应用价值。