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家具和大型家电行业的超互联城市物流：基于仿真的探索性调查

Mohit Goyal1 , Jacob Cook2 , Nayeon Kim3,4, Benoit Montreuil3,4,5,6 and Christian Lafrance7

1.Axtria, 伯克利高地，美国

2. Chainalytics，美国亚特兰大

3. H. Milton Stewart工业与系统工程学院，美国佐治亚理工学院，亚特兰大

4.美国佐治亚理工学院物理互联网中心，美国亚特兰大

5.美国佐治亚理工学院供应链与物流研究所，美国亚特兰大

6.可口可乐材料处理和分配主席

7. Clear Destination Inc.，加拿大魁北克蒙特利尔

摘要：在过去的十年里，电子商务行业彻底改变了人们的购物方式，并改变了B2C行业，增加了对家庭送货的需求。在一个城市化的世界里，最后一英里的交付成为一个真正的问题，无论是城市规划和物流供应商的运营成本。而一般来说，家具和大型家电行业目前是一个中断脱节的供应链，它构成了物理互联网激发的分析和干预的有趣领域。因此，本文旨在通过基于模拟的方案分析为城市环境服务，提供有关超互联供应链有效性的洞察。对于所研究的案例，与个体操作相比，公开共享配送中心的存储空间可将运送距离减少26％，交付成本减少20％，工时减少17％。公开共享交付资产以及分配资产将上述措施分别减少了60％，46％和40％。引入交叉站，并通过在最后一英里内使用更多省油的车辆来离散交付，进一步将总成本节省增加到60%，以及将所需的工时减少到58％。但是，在市中心在市中心引入一个额外的配送中心效果不大。总的来说，结果是令人鼓舞的，这意味着即使是迈向超互联供应链的一小步也能带来非常显著的节约。

关键词：超互联城市物流，家具和大型家电行业，实体互联网，最后一英里交付，开放资产共享，开放池，超互联配送，超互联供应链，超互联交货路线，仿真，移动交叉站

1 引言

在一个一切都必须越来越快，服务水平越来越高的世界里，终端供应链至关重要，电子商务购物对客户来说很方便。这使他们能够同时比较多个报价，而不必离开房屋或办公室分钟，以及阅读有关产品和公司的评论和报告。一两次点击您的计算机，就可以订购一种产品，将在短短几天内从世界的另一边送到它的家。

但是，随着城市人口对电子商务交付需求的增长，以及与最后一英里交付相关的需求的增长，如何在交付包裹的同时为运输商和客户提供便利服务成为了一个挑战。因此，交付往往会在一天结束时，也就是客户回家时以及高峰时间发生，从而导致城市及其周围地区发生

严重的交通拥堵，而客户被要求待在家中，这会使交付窗口的时间长度会增加到几个小时，从而导致较低的服务水平和客户体验。显然，在最后一英里的城市物流中要解决效率低下的问题（延迟交付不成功），以可持续地吸收不断增长的需求。

家具和大型家电的供应链构成了一个有趣的分析和干预领域。以大型、笨重和易碎产品

的较长时间的交货期为特征的家具供应链，由于电子商务的出现，目前正在发生不断地变化。正如Terry（2013年）所指出的，“电子商务已经训练了消费者期望快速交付。消费者期望第二天或两天内交货，而不是箱子货物的10至21天的交货时间（由硬材料制成的家具的行业术语）。”由于大多数制造业发生在亚洲（入境物流，2007年）以及客户对于产品的需求是尽早的，许多零售商要求他们的制造商增加他们在各自的仓库和配送中心的库存（Terry，2008年）。

另一个值得注意的挑战是来自于，随着家具行业从实体店转向电子商务，最后一英里的交货将成为供应链中越来越关键的部分这一事实。首先，电子商务是客户行为变化的重要驱动因素。正如Terry（2013年）所指出的，客户现在不再购买固定的套装，而是更喜欢更便宜的可以在三到四年或更短的时间内更换的单件家具。现在，零售商必须在一天中进行许多小规模的送货，这使得每次的行动都更加昂贵。这一趋势使该行业的最后一英里物流复杂化。第二，“白手套”服务，一个在家具行业中使用的术语，包括一系列服务，包括在交付家具和大型家电时提供的设置和清理，以此把这些产品的最后一英里交付与其他的消费品区分开来。第三，在国家司机短缺的情况下，快递公司越来越难以找到司机，特别是能够同时提供整体的白手套服务和积极的客户体验的司机。另外，白色家电行业一直与众不同。由于缺乏与最密切相关的商品分销的协同作用，因此与其他消费类电子产品的集成程度不高。在需求（周转率相对较低，数量较少，零售渠道更加多样化等），供给以及产品特性（白色家电的尺寸和价值）方面存在差异。由于这些差异和特殊特性，白色家电运输的物流成本在总着陆成本中所占的比例要大于其他货物。为了应对，领先的白色家电制造商已经开发了专用，高效和可持续的分销网络。家具供应链的最后阶段因此成为了一个创新干预的独特而有趣的领域。

本研究旨在调查物理互联网（Monteruil，2011年）对城市环境中最后一英里交付家具和大型家电的成本和时间效率的影响。研究使用定量和定性分析来探索物理互联网对于家具行业的供应链的影响。

2 文献综述

入境物流（2007年）提供了对家具物流的潜在成本的详细定性分析，以及家具的3PL和最后一英里送货服务的考察。 尽管在家具行业曾尝试进行协作式物流运作（Audy 等人，2008年），但是目前大多数家具公司都是独立经营的。

根据Terry（2013，2015）的说法，家具和大型家电行业的物流业务受到了越来越多的成本降低压力，以求在因为经济衰退而恶化的价格竞争中生存下来，并随着电子商务的兴起，改变了客户行为。

在本文中，我们设计和分析了物理互联网所激发的，针对于城市最后一英里的家具和大型家电交付网络的方案。Montreuil（2011年）提出了物理互联网基本概念的结构性介绍，包括pi;容器和开放共享供应链网络，这是本文的思想基础。我们假设使用图1（Monteruil等人，2016年）中描述的pi;容器来实现零售商之间的开放资产共享。到目前为止，家具通常存放在纸板箱中，导致货物损坏的风险很高，以及装卸和运输的困难。封装在pi;容器中，它们提供了匿名性以及能够很好地保护家具，同时易于运输，例如可以直接在平板拖车上使

用，并且在不使用时容易折叠。

据作者所知，目前还没有一篇论文提供结合了物理互联网的框架，对共享物流资产对于家具和大型家电的家庭交付的影响的深入分析。

生产商

更好地设计用于封装的产品

客户（零售货架，房屋）

pi;-容器

标准模块

保护封装的对象

不同的结构等级

最小的服务外占地

可重复使用和/或可回收

推理能力

状态记忆

通讯能力

面板（发布 信息）

可清洗

具备调理能力

组成amp;分解

密封和开封

装卸

捕捉和互锁

坚固amp;可靠

轻amp;薄

唯一可识别

储存与运输

环境友好

易于处理

智能amp;互联

图1: pi;-容器 (Montreuil at el., 2015)

本研究的重点是限制城市地区的家庭送货，因此城市物流是其核心焦点。城市物流引起了众多学者和不同行业从业者的关注。虽然不是所有的都可以列出，但在城市物流中有大量

的研究和项目运动。关键例如Taniguchi等人，2005年；BESTUFS，2007年；Benjelloun等人，2008年；Marcharis等人，2011年；Savelsbergh等人，2016年。这包括了新的模式和案例研究，其中的解决方案如道路定价，卡车禁令，夜间送货，和城市配送中心（又称城市整合中心）是被建议或实施的。当然地，最后一英里的交付是城市物流的中心，因为它包含了一个城市中最多的物流活动，并且由于电子商务而受到客户行为变化的影响最大。Visser等人（2014年）明确地指出电子商务对家庭送货和城市物流的影响。此外，根据Gevaers等人（2011年）的说法，最后一英里的交付是“整个物流链中最昂贵、效率最低和污染最严重的部分之一”。也就是说，降低成本和负面环境影响的潜力是巨大的。

重要的是要考虑到并了解解决方案对所有相关利益攸关方的影响，在这种情况下，所有相关利益攸关方都受到影响。客户、物流供应商、在线零售商和城市。

客户——对于客户来说，将其日程安排调整为预期的交付时间段可能是一个真正的问题，尤其是当该时间段很宽并且阻止他/她离开家时。 最后一英里交付将使客户能够在方便的任何时间，在终端/接入点保存包裹的几天之内在其日常通勤路径上取走包裹。因此，客户可以节省时间，客户满意度也会提高。实际上，灵活性是影响消费者选择交付方式以及成本和速度（最后一英里交付，Barclays）的主要因素之一。

物流提供商——不断增长的城市人口将增加需求，从而增加对诸如运输车辆和交付等资产的需求。通过为合并交付带来机会，我们限制了对资产的需求，因为在同一位置交付多个

包裹会减少所需的停靠点数量，从而增加了更多交付的时间能力。

家庭交付——白色家电的有效交货期通常只涉及从工厂到客户（主要是零售商）而不是消费者家的物流。如何在消费者家中获得白色家电产品或者电话或数码相机非常相关。大多数送货上门都是由零售商（包括在线零售商）组织的。但是，就区域而言，白色家电制造商也在提供或调查送货上门服务。这种分配方式可以很容易地连接到交叉站，并且可以通过绕过零售商的方式缩短交货时间。这种分配方式也可能加剧制造商面临的可持续性挑战。

高效的交货时间——零售商通常不喜欢在仓库中存储大量白色家电产品，或者不喜欢在商店中使用大量空间放置白色家电，而以每平方米销售量更高的产品为代价。因此，对于白色家电制造商来说，成功的关键因素之一就是要在短而可靠的交货时间内与客户区别开来，因为消费者期望的购买是今天而不是昨天。

零售商——为了提高竞争力，在线零售商必须提供低运价率，消费者不愿为自己想要的产品支付其他费用，现在期望免费送货。通过减少所需的移动资源数量并减少每天交付包裹

量所需的时间（一个较短的交付行程，较少和较短的可变停靠站），在一个终端/接入点整合交付的机会将降低运输成本。换句话说，运营商效率的提高将触发降低零售商方面的成本。但是，这种解决方案需要注意交付的商品，只要消费者尚未将其提货，最终需要从终端/接入点提货用于退货或调配。那么，由超互联启用的流的可见性似乎是必不可少的。

城市——最后，这些利益相关者正在城市中发展，合并的交付可能会导致更高效的流量，从而限制对拥堵的影响，显然有可能帮助减少对环境（排放）的影响，从而改善生活质量。

旨在能够提高城市物流的经济、环境和社会效率，以及可持续性，Crainic等人（2016年）提出了一个由物理互联网激发的超互联城市物流的综合概念框架，这是本研究进行的调查的来源。

虽然家具和大型家电是城市中移动的产品之一，但必须注意这些产品的独特方面。例如，

在许多情况下，客户网站的白手套服务是伴随着的，而且由于产品的大尺寸，客户在实体零售网站购买时往往会要求送货上门。此外，与其他包裹送货不同，这些大型产品的体积和重量对每条路线的送货数量有很大的限制，因此这些产品的送货密度相对较低。在本研究中，我们专注于在城市地区交付这种特定的产品，并通过开发物理互联网来寻求改进。

3 方法论

基于模拟仿真的方案分析用于分析物理互联网激发的对于家庭交付的物流网络变化的影响。

作为一个模拟场地，我们假设有四个虚拟零售商，为一个虚拟的方形城市服务。零售商们有位于城市边界的单一的配送中心（DC），每个城市边界有一个DC。在每次模拟运行中，沿其指定的外部边界随机生成DC的位置。每天在模拟过程中，每个零售商必须为20个客户服务，他们的位置是在城市内随机指定的。

每日运输路线是使用最近邻启发式，尊重路线持续时间的限制。路线的持续时间是由行驶时间、交付时间和必要时安装时间的总和决定的。行驶时间是根据送货车辆以40公里/小时行驶的假设计算的。交付时间和安装时间，以分钟为单位，分别从N（15, 5^2）和N（30，10^2）中随机生成。安装时间只分配给确定百分比的客户。

为了将研究的重点严格放在交付上，库存被假定为从不是一个约束条件，因此没有被明确建模。研究中使用的具体参数，如天然气价格，司机的工资，可在附录中找到。

对

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