摘 要

共享单车的回收物流属于共享单车逆向物流的一部分，是逆向物流的第一步工作，同时也是共享单车逆向物流系统中十分重要的一个子系统，回收与维修网点的规划和决策直接影响系统的正常运作以及最终效益。

本文在深入分析共享单车回收物流网络的基础上，从网点的选址以及回收路径的共同优化来实现对资源的节约和企业经济效益的最大化。具体步骤为对共享单车回收物流系统进行分析、建立数学模型、设计算法、实例分析，本文首先分析了国内外共享单车回收物流网络、选址问题和车辆路径问题研究现状，然后为共享单车回收网点选址问题建立了一个混合整数线性规划模型，并设计了遗传算法，最后通过python实现实例分析和计算实验，为共享单车企业节约成本和提高作业效率提供决策参考。

研究结果表明：采用遗传算法可以有效的得到共享单车网点选址及路径规划的近似最优解。

本文的特色：采用选址-路径联合优化，使企业选址总成本最小化。

关键词：共享单车回收物流网络，网点选址，车辆路径，遗传算法

Abstract

The recycling logistics of shared bicycles is part of the reverse logistics of shared bicycles. It is the first step of reverse logistics. It is also a very significant subsystem in the shared bicycles’ reverse logistics system. The planning and decision-making of recycling site selecting directly affects the normal operation of the system and the ultimate benefit.

Based on the in-depth analysis of the shared bicycle recycling logistics network, this paper achieves resource savings and maximizes the economic benefits of the enterprise from the joint optimization of the site selection of the outlets and recycling paths. The specific steps are to analyze the shared bicycle recycling logistics system, establish a mathematical model, design algorithm, and example analysis. This article first describes the current status of domestic and foreign shared bicycle recycling logistics networks, site selection issues, and vehicle routing issues, and then establish a mixed integer linear programming model, designing genetic algorithms, and finally implementing example analysis and calculation experiments through python, which provides a reference for decision-making for shared bicycle companies to save costs and improve operational efficiency.

The results of the research show that the genetic algorithm can effectively obtain the approximate optimal solution for the site selection and path planning of shared bicycle.

The special feature of this article is the joint optimization of site selection and path to minimize the total cost of site selection.

KEY WORDS: Shared bicycle recycling logistics network, site selection, vehicle routing, genetic algorithm

目录

摘要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 研究背景及研究意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.2.1国内外共享单车维修和回收物流网络研究综述 1

1.2.2 国内外选址问题研究综述 2

1.2.3 国内外车辆路径问题研究现状 3

1.3 技术路线 4

1.4 论文结构 4

1.5 本章小结 5

第2章 共享单车维修和回收网点选址相关概念 6

2.1 共享单车维修和回收物流系统 6

2.2 共享单车维修和回收物流分析 6

2.2.1 废旧共享单车回收物流网络节点分析 6

2.2.2 废旧共享单车回收物流网络路径分析 7

2.3 本章小结 7

第3章 共享单车维修和回收网点选址问题模型构建 8

3.1 废旧共享单车维修和回收网点选址问题简述 8

3.2 废旧共享单车维修和回收网点选址问题模型 8

3.2.1 模型描述 8

3.2.2 模型假设 9

3.2.3 模型参数及决策变量 9

3.2.4 模型构建 10

3.3 本章小结 11

第4章 共享单车维修和回收网点选址问题的算法设计 12

4.1 遗传算法 12

4.1.1染色体编码 12

4.1.2种群初始化 14

4.1.3设置适应度函数 14

4.1.4选择运算 14

4.1.5交叉运算 15

4.1.6变异操作 15

4.1.7 判断终止条件 15

4.2 算法步骤 16

4.3 本章小结 16

第5章 A公司共享单车维修和回收网点选址实例研究 17

5.1 A公司共享单车回收与维修网络现状 17

5.2 数据收集 18

5.2.1 节点间距离 18

5.2.2 回收站点的待回收量 18

5.2.3 备选网点的租赁费用 18

5.2.4 运输车辆的容量以及单位运输费用 19

5.2.5 人员费用 19

5.3 实例分析 19

5.4 计算实验 21

5.4.1 第一组实验 21

5.4.2 第二组实验 21

5.4.3 第三组实验 21

5.5 本章小结 22

第6章 结论与展望 23

参考文献 24

致谢 25

第1章 绪论

1.1 研究背景及研究意义

为公共出行的“最后一公里”问题提供解决方案的共享单车模式逐渐在全国范围内流行起来。共享单车不仅得到了公众的积极评价，而且对民众绿色出行以及缓解城市拥堵情况做出了一定的贡献，越来越多的共享单车企业像雨后春笋般成立起来。随着共享单车用户规模迅速增加，车辆在用户使用过程中的损耗和各种故障也逐渐暴露出来，共享单车的报修率逐渐升高。根据共享单车市场研究报告显示，在使用过程中遇到有质量问题的共享单车的用户达三分之一，其中质量问题主要包括车把手、车头损坏以及坐垫损坏。这在一定程度上体现了共享单车企业盲目追求市场占有率，而对共享单车的管理和运维能力有所欠缺的现状，同时也会导致用户在需要使用单车时出现屡找屡坏的问题，体验感急剧降低，在以后的生活中降低共享单车的使用次数，从而影响共享单车企业的效益，此外，随处堆放的废旧共享单车也造成了对资源的浪费和城市环境的污染。目前国内外研究的选址问题多集中在公共服务设施、大型物流仓库等领域中，而共享单车的维修和回收网点选址方面的研究较少，而随着共享单车企业的问题日益凸显，对此方面的研究也迫在眉睫。因此，如何安排运维人员及时处理故障车辆，以及对严重问题和报废车辆的回收再生，成为共享单车企业面临的日益突出的问题。

同时，尽管已进入精细化的运营模式，但运维成本仍然是企业的一笔重大成本，大多数共享单车企业仍然难以承受居高不下的运营维护成本。本文主要通过对现有的共享单车维修和回收物流网络存在的一些问题进行探讨，提出适当的解决方案，研究维修和回收网点的选址问题。通过对网点选址问题的研究，以网点租赁运营成本、车辆运输成本和人员成本为目标，优化A企业的回收物流网络，并提高维修和回收物流过程的运作效率，从而使共享单车企业在日益激烈的市场竞争中生存下来，继续为公众的最后一公里绿色出行以及环境保护做出贡献。

1.2 国内外研究现状

1.2.1国内外共享单车维修和回收物流网络研究综述

目前国内外研究的选址问题多集中在公共服务设施、大型物流仓库等领域中，由于共享单车是最近几年的新生事物，尽管众多学者对公共自行车站点调度问题进行了研究，但对共享单车的维修和回收网点选址方面的研究较少。共享单车的维修和回收属于逆向物流的一部分，将投放市场后使用过程中遭到人为损坏或日常磨损的共享单车收回检查和维修，维修好后重新进入市场，对损坏程度较大无法维修的车辆进行拆卸，翻新并利用有价值的零部件，集中处理没有剩余价值的零部件，这整个过程便称为共享单车的逆向物流。本文所研究的共享单车维修和回收网点选址问题属于离散选址问题，要求从若干个候选点中选定一个或多个点作为维修和回收网点，对指定区域内的共享单车进行维修和回收服务。黎飞等指出了废旧共享单车回收物流网络的定义：为恢复废旧共享单车相关物品的价值并使其得到合理的处置，通过回收处理等逆向物流相关活动，使废旧共享单车的剩余价值最大化^[1]；司红运等针对共享单车产业链的下游回收和转化问题，通过三方演化博弈模型对废旧共享单车回收治理过程进行了模拟仿真^[2]。

1.2.2 国内外选址问题研究综述

总的来说，选址方法可以分为定性分析法和定量分析法两大类,例如层次分析法、专家打分法等属于定性分析法，而重心法、混合整数规划等方法属于定量分析法。该网点选址问题属于逆向物流，由于逆向物流系统具有高度复杂性，其决策的成功与否与物流系统的运作效率紧密相关，因此逆向物流的选址定位问题和运输路径的选择问题成为当前研究的热点。