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附录X 译文
解决最后一公里问题：接收箱或交付箱
B2C电子商务面临的最大挑战之一是“最后一公里”问题，即为客户提供送货上门服务。尤其是在电商零售行业，很难将盈利与高服务水平结合起来。本文通过模拟仿真发现无人值守交付的方式大大降低了送货上门的成本，降幅高达60%。由于无人值守交付需要资金投入和顾客承诺，所以它并没有得到广泛的应用。这种方式的两种主要模式是接收箱模式和送货箱模式。接收箱是一个为顾客特制的冷冻箱，安装在顾客的车库或院子里。交付箱是一种带有对接机构的绝缘安全箱。接收箱的使用带来了更有效的家庭运输，使得交付箱模式能在较小的资金成本下实现无人值守交付。本文将分析比较这两个不同的概念，通过仿真研究运输过程中的如何节约成本的问题，将节省的运营成本与计算回收期所需的相应投资进行比较。事实证明这两个模式都是可行的，但是从有效性方面来看，这不仅是一个经济合理性的问题，还必须考虑对客户可能带来的额外价值以及对市场的整体适用性。
物流配送在电子商务中普遍存在，尤其是在电商零售行业，配送已经成为导致创业企业巨额亏损的关键因素之一。目前，送货上门服务还没有一个经过验证的运营模型。B2C电商面临着最后一公里问题带来的挑战。第一，交货时间短；第二，冷藏温度的调节；第三，越来越多的小批量定货需要提供送货上门服务。
电商零售行业的物流服务是在不断摸索中起步的。在大多数情况下，送货上门是使用第三方服务提供商提供的附加服务。送货上门服务供应商使用的送货概念和服务水平是由零售电商定义的。我们所说的服务水平是指为客户提供的交付时间窗口，即客户必须等待交付的时间。
美国领先的食品杂货电商Webvan于1999年6月推出了一种30分钟送达的配送到家概念，并参加了招待会。2000年12月，该公司的日常运营仍处于亏损状态，Webvan宣布将把配送时间过渡到60分钟以降低运营成本。更大的配送时间将带来更好的车辆路径优化，但消费者满意度将受到影响，因为他们需要在1小时后才能收到货。
一些运筹学研究人员已经研究了带有时间窗的车辆路径问题。然而，本研究主要针对配送路径算法的发展。在最后一公里物流的背景下，路由工具已被用于城市物流研究。这项研究的重点是各种货运代理商的合作，这些货运代理商负责将货物运送到市中心的商店。以往关于无人值守交付对送货效率影响的研究，是通过使用仿真和数学计算模型比较各种送货方案来实现的。它分析了标准的送货上门服务和接收箱的概念。结果表明，从送货上门的成本效率角度来看，无人值守交付是最优的服务理念。无人值守交付可以在不降低服务水平的情况下提高运营效率，但需要在消费者端进行投资。我们需要研究的问题是从电子零售商或分销服务提供商的角度分析这些成本节约的合理投资水平。
streamline公司是开发无人值守交付解决方案的先驱，但由于业务量太小，它无法证明其投资的合理性，不得不关闭了业务。其中很大一部分的投资用于消费者车库中的固定接收箱。因此，即使客户专用接收箱能够为其提供增值服务，它的投资成本依然非常高，比如供应商管理库存的成本和电商的送货上门服务成本。由于为新客户安装接收盒的成本高且速度慢，所以降低了增长率。从这方面来讲，对于一个想要在电子商务市场快速发展的公司来说，参与配送的经营理念会更好；而在涉及老顾客和稳定的商品需求时，采用无人值守交付的方式更好。
在确定最佳经营理念的过程中，我们需要思考这样一个问题：“如何将经营效率，高服务水平和送货上门业务的快速增长结合起来？”一种方案是基于安全交付箱的解决方案，它有可能达到与使用客户专用接收箱的解决方案相同的运营成本水平，但尚未得到充分验证。在交付箱解决方案中，我们将包含货物的绝缘箱交付给客户，并将其安全地附加在用螺栓固定在建筑物墙上的锁定装置中。空箱子会在送货后的第二天或更晚的时候取走。由于每个客户所需的投资更少，安全的交付盒解决方案可能使投资具有更快的增长率和更高的灵活性，但它的缺点是要收取空箱子的额外费用。
本文研究了现有的送货上门服务概念，并给出了送货上门服务与无人送货上门服务的运营成本水平差异的仿真结果。然后，根据参与接收和无人值守交付在运营效率上的差异，分析无人值守交付的投资回收期。使用模拟模型计算了不同的送货上门服务解决方案的运行效率，并从芬兰首都赫尔辛基特定地区的杂货购物POS数据中得出需求。该模型使用赫尔辛基指定测试区域中的不同送货上门解决方案，来估算满足客户需求所需的成本、工作时间和车辆。
本文中给出的模拟结果是使用RoutePro算法获得的。RoutePro算法利用选定区域的数字地图，实现不同道路类型的使用，精确模拟工作时间和所需车辆数。在仿真模型中，每个场景分两步构建。首先，生成订单，然后使用路由软件进行路径规划。
在此分析中，线路受到订单量、车辆特性和每个订单文件中包含的两个时间窗口的限制。交付时间窗口由“下拉开始”和“下拉结束”指定，取决于接收的类型。如果使用接收或交付箱解决方案，则交付时间窗口等于交付时间。对于需要有人接收的概念，每个订单的交货时间被划分为由服务概念定义的时间窗口和从传统杂货店购物POS数据中购买的实际时间。在订单文件中，使用“开始提货”和“结束提货”来确定提货时间窗口，该窗口描述订单必须在配送中心装入车辆的时间。假定在相应的交货时间窗口的最后可能订购时间提供交货。图1显示了订单文件中时间窗口之间关系。服务概念规定了每个订单的最新可能到达时间。然后，使用可能的最新到达时间作为提货时间窗口的起始点。在仿真模型中，取货时间和发货时间同时结束。
模拟中使用的数据是芬兰最大的杂货零售公司之一的传统杂货购物POS数据的样本。我们选择了1999年10月起的一个具有代表性的星期，从该连锁超市的五家杂货店收集有关货物的确切收据信息。信息包括老客户购买的数量、体积、日期、购物时间和价格，为了保持客户身份的机密性，这些数据通常都是匿名的。
选择用于模拟的数据在许多方面受到限制。订单大小仅限于价格超过25欧元的“订单”，这样是为了使模拟家庭送货时的订单量符合实际。第二个限制的因素是顾客的住址，它必须位于所选测试区域范围内。为模拟选择的试验区覆盖了芬兰赫尔辛基的部分地区，该试验区的居民人数约为20.2万人，户数约为8.9万户。最后在模拟中，根据传统杂货店购物数据修改的需求包含了1639个订单的精确POS信息。位于选定测试区的1450名匿名家庭客户在一周内下了订单。在模拟中，订单从单个配送中心交付到客户地址，配送中心位于现有商店旁边的郊区。在这个过程中我们确定了1-4这四种送货上门的解决方案(表1)。其中，Punakivi和Saranen早在2001年就提出并分析了方案1-3，他们重点关注的是无人值守交付和有人参与接收之间的成本差异。这里我们通过研究一种新的无人值守交付的替代解决方案即送货箱来扩展分析（方案4a和4b）。此外，本文还根据有人参与和无人值守交付之间的运营效率差异，分析了无人值守交付的替代解决方案的投资回收期。
从理论上讲，送货箱解决方案4a相当于接收箱解决方案。在方案4a中，快递箱的取件时间为下次送货时间，这需要对每个客户存储的投递箱进行投资。方案4b可以提高单个投递箱的利用率，但每个订单都需要单独配送和取货。在模拟中，可以根据车辆的通行能力，在同一路线上安排每日的取车和用车。
如前所述，在仿真模型中线路受交付时间窗、车辆特性和订单量的限制。这一点已经在一个正在进行的电子杂货试点中进行了定义，在这个试点中，顾客可以得到冷藏的接收箱。限制条件如下所示：
- 每辆货车最多订购60箱;
- 每辆货车最多装3,000公升货物;
- 每辆货车最多工作11小时;
- 每条路线最长工作5小时;
- 货车和司机费用为每小时22.5欧元;
- 每条航线装载时间为20分钟
- 每位顾客下车时间为两分钟。
方案4a用两分钟交付箱参数对交付箱的投递和取件进行建模。然而，对于解决方案4b，在没有交付新订单的情况下，第二天提货时我们使用了一个额外的参数来提货：返回箱子的提货时间为2分钟。
在电子商务中，送货上门的运输成本与同一时间段所需货车的数量密切相关。客户可以控制或选择送货时间窗口越多，成本越高。其原因很简单，在一小时的时间窗口内，运输车辆需要在服务区域内来回行驶以满足承诺的交付时间。这使得工作时间变长，所需的货车也越来越多，导致送货上门解决方案的总成本明显有所增加。
图2的模拟结果显示了当前使用的典型送货上门解决方案的运营成本水平。通过模拟发现使用带有一小时交付时间窗口的“标准解决方案”会导致最高的成本。为了提高效率，服务时间窗口被划分为三个交付时间段，每个时间段2个小时，这样可以实现更大的路线和日程优化，从而显著降低成本。从服务提供商的角度来看，这种运营理念是节约成本的，但使用交付箱或接收箱解决方案仍然可以大幅降低成本，从而实现无人值守交付。无人值守交付与有人值守接收的方案相比可以降低60%的成本。
通过比较实现无人值守接收的解决方案，我们将交付箱解决方案4a的运输成本基础建模为与接收箱解决方案相同。假设安全可移动投递箱的下落和取货等于向特定于客户的接收箱发送和从特定于客户的接收箱接收投递箱。事实上，客户在下一个订单之前都会将交付箱存储起来，然后将其重新连接到锁定装置上。然后，在交付第二个订单时，在下一个交付时间内完成第一个交付箱的提取。在解决方案4b中，我们假设平均订单包含两个交付箱。根据模拟，交付箱解决方案4b需要为每个订单单独提供一个下车和取车站，其效率与基于有人接收的解决方案一样低。虽然站点密度增加，每站平均价格下降，但双倍的站点数量消除了成本效益。操作概念4a和4b的比较如图3所示。
分析结果表明，方案4b为次日从客户处领取快递箱，它的成本水平与有1小时快递时间窗的标准解决方案基本相同。然而，交付箱解决方案的实际操作成本水平取决于服务提供者何时提取交付箱。这就是为什么成本水平可能介于解决方案4a和4b的成本水平之间。这些结果表明，进一步研究最有趣的地方在于通过接待盒解决方案和投递盒解决方案4a，比较无人值守接待所需的投资。
对于顾客来说，将食品杂货直接送到接收箱或家门口的固定移动投递交付箱是很方便的。在这种情况下，客户独立于交付时间窗口。对于送货上门服务提供商而言，无人值守接收意味着消除由于日常工作时间内不均匀需求而导致的紧张时间窗口和容量问题。无论是接收箱还是交付箱的解决方案，都可以缩短送货上门的时间，并在客户没有注意到他们给定的投递时间窗口的情况下消除退货成本。
虽然接收箱和交付箱解决方案都可以实现无人值守的接待，但是它们有几个不同之处。特定于客户的接收箱要求位于客户的车库或家庭庭院，并配备冷藏室，提供完全独立的交货时间窗口。然而，安全的交付箱是绝缘的，应该确保冷冻/冷冻食品保持冷冻/冷冻12小时，这在大多数情况下是可以实现的。一个尚未解决的问题是，这些投递箱是否在北方的冬天发挥作用。如果在负15度的环境中将送货箱留在外面，货物是否会冻结？
使用交付箱解决方案可以避免在例如公寓建筑物中找到客户特定接收箱所需空间的问题。通常情况下，建筑周围的空间是有限的，尤其是在城市的中心。接收箱可以安装在酒窖里，但像Homeport这样的交付箱甚至可以放在人行道上，与固定在建筑墙上的锁定装置安全地连接在一起。
一个接待箱的价格相当于一个普通的冷藏柜，即400-900欧元。拿Homeport来说，一个安全的交付箱价格包括交付箱本身，电缆和锁定装置，共计170欧元。因此，绝缘的交付箱比冷藏接收箱更轻，更简单，更便宜。预计使用交付箱解决方案实现无人值守接收所需的投资将显著低于使用客户特定的接收箱，因为电子设备、冰箱和冷冻柜会增加成本。一个有趣的问题是，考虑到无人值守接收的成本和效益，从电子杂货商或分销服务提供商的角度评估在运输成本节约方面的投资有多高。为了在操作上节约成本，在无人值守交付解决方案中的投资需要通过使用有人值守的接收和客户指定的交付时间窗口从其中一个解决方案转移时所获得的节省来收回。
这项分析的出发点是赫尔辛基大都市选定测试区域中送货上门解决方案的运行效率模拟差异，模拟的是送货上门服务的启动情况。这指的是每周只派一次货到接收箱或交付箱这种纸箱使用率较低的情况。我们在五种不同的客户密度水平下（每天47至1639个订单），对选定的大都市地区进行了比较，如图2所示。
根据所选测试区域的结果，图4显示了电子杂货商或送货上门服务提供商如何收回无人值守的接待解决方案的投资，而标准的送货上门服务只有一个小时的送货时间窗口。每名客户的投资水平为200欧元，可在大约两年内通过无人值守接收实现成本节约。投资水平为每个客户1000欧元的投资回收期，安装期为7-12年。这意味着，如果设备的生命周期少于7年，那么送货上门服务的运营成本节约将不包括1000欧元的投资。
回收期随着客户密度的增加而增加，即同一地区每天的订单数量不断增加。这是因为随着密度的增加，具有一小时交付时间窗口的服务解决方案更有效，并且无人值守接收解决方案所产生的节省更小。将无人值守交付的投资与送货上门服务的成本水平进行比较，如表I中的解决方案1所示(三个单独的两小时送货时间窗口)，200欧元的投资回收期为6年，1000欧元的投资回收期为30年，这会使得投资无利可图。但是解决方案1的服务水平较差，参与并等待交付时间长达2小时，这并不是客户愿意接受的。
问题是，接收箱和投递箱解决方案如何满足日益增长的电子杂货业务的需求?在分析高成本解决方案的回收时间时，与客户特定的冷藏接待箱相对应，很明显，部分投资需要由客户承担。从电子杂货和物流服务提供商的角度来看，提高效率的回收期实在太长了。为了支持日益增长的电子杂货业务，无人值守交付的解决方案对于提高运营效率至关重要，但节省的成本并不能证明高水平的投资是合理的。
如果服务提供商安装了昂贵的设备，而客户没有开始使用服务，那么对无人值守接收方案
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