“一带一路”背景下工程机械跨境电商海外仓选址研究

李爱彬　徐梦娴　陈志良

关键词：工程机械;海外仓;一带一路;选址;轴辐式网络

中图分类号：F252 文献标识码：A 文章编号：2096-7934（2023）11-0030-13

一、引言

“一带一路”倡议自提出以来就得到国际上的广泛关注，2023年是“一带一路”倡议发展的第十年，随着国家东西双向互济开放式格局的不断增大，以及跨境电商的不断深入，“一带一路”为国内企业拓展海外市场提供了有利机遇。同时，“一带一路”倡议也将加速中国工程机械资本和建筑企业团队“走出去”的战略，给国内的工程机械企业带来崭新的发展契机。随着跨境电商规模的不断壮大，海外仓作为推动跨境电商发展的重要媒介，也受到我国工程机械类企业的大量关注。

“一带一路”背景下的跨境电商物流建设，目前相关学者进行了深入的研究。基于“一带一路”跨境物流发展状况，赵先进（2018）［1］等提出推进跨境电商物流海外仓库建设、构建跨境电商物流信息共享平台等建设方案。徐寿芳（2018）［2］等以区块链技术为依据构建“一带一路”跨境物流平台。基于对物流效能的评价分析中，杨雪（2019）［3］等以“一带一路”下内陆十省市为例，通过构建排放约束下的物流效率评价体系，借助DEA模型对剔除环境因素和随机干扰前后的地区物流效率进行物流效率评价。马琼（2019）［4］采用市场调研的分析方法，设计了含有六个维度的评价指标体系来研究我国“一带一路”跨境电商物流服务效能。胡玉真（2022）［21］等综合考虑建仓成本、运输费用、运输时间和税费等因素，提出了海外仓选址多目标优化模型，基于分层序列法设计了二分搜索—最小费用流算法对该模型进行求解。

关于跨境海外仓建设的研究中，大多集中在对海外仓建设的评价和选择方式上。针对“一带一路”下的海外仓建设，袁雪宁和王琦峰（2018）［5］构建宁波跨境电商公共海外仓模式的选择评价指标体系。宾厚（2018）［6］等探讨通过合作建设海外仓物流集散中心、海外仓配套成立边境仓和使用第三方物流的海外仓运输模式，来解决海外仓建设问题。倪一铭（2023）［22］等综合考虑海外仓多重成本，并通过多目标遗传算法进行求解，为跨境电商海外仓的选址与库存方案选择提供理论依据。

在对海外仓选址问题研究中，朱嘉彤（2017）［8］等结合了海外仓建仓费用、货物运输方式、空间距离、时间成本等因素建立海外仓选址模型。王亚静（2012）［9］论述了加权平均因素法选址的可行性，并通过武汉通城物流公司进行验证。谢天保（2013）［10］等基于影响物流配送中心的主要影响因素，构造主要影响因素的指标体系以及原始指标数据矩阵，利用MATLAB软件对原始数据矩阵展开主成分分析。陈梦南（2017）［11］等通过建立实现总运营成本最小与客户满意度最大的双目标优化模型，用粒子群优化算法求解，构建物流运输网络验证模型与算法的可行性。张梅（2022）［23］等从不同角度出发，针对税收风险、第三方海外仓的选择以及库存管理等方面对第三方海外仓模式下跨境电商企业物流成本的控制提出了相关对策与建议。燕晨屹（2019）［24］等基于最小最大后悔值构建了海外仓的鲁棒性选址模型，利用情景松弛算法对模型进行求解。

采用轴辐式物流网络进行物流节点选址问题的研究，轴辐式物流网起到物流流通交换点的作用，通过各种枢纽选址/节点分配模型，实现规模效应的提升以及物流成本的降低［12-13］。梁晨（2019）［14］等基于轴辐式理论构建多枢纽混合轴辐式物流网络，利用京津冀13个城市物流综合发展水平指标预测值，借助MATLAB进行求解。段丽梅（2019）［15］在快递区域的城镇分布确定的枢纽节点的基础上，分配辐节点构建三级轴辐式快递网络，并以实现运输成本最小化为目标构建三级轴辐式快递网络模型。沈彬彬（2016）［16］等提出对海外仓库进行轴辐式网络设计，在过程中设计多个枢纽点，最终实现总成本的降低，从而实现规模效益。GHAFFARI et al.等（2015）［17］基于需求模糊状态下，单独分配和多种分配枢纽相结合的方式解决选址问题。任睿（2021）［25］等针对一类轴辐式地铁—货运系统网络，提出三阶段布局优化方法。设计集合覆盖精确算法、自适应免疫克隆选择算法和弗洛伊德算法，基于南京市地理信息数据实现实景仿真进行求解。

综合国内外的研究发现，当前相关研究在跨境电商海外仓建设方面取得了一定的成果，但还存在以下不足：

①关于跨境电商物流建设的研究，主要集中在跨境电商的物流模式、物流服务效能。少数针对“一带一路”跨境海外仓的研究中，更多是在解决海外仓建设模式、海外仓建设标准的评价选择及选址多目标优化问题。

②在跨境海外仓选址研究中，大多采用轴辐射网络模型解决物流中心节点的选择问题，研究对象只是围绕国内市场物流节点的选址规划上，对工程机械跨境电商海外仓选址建設鲜有研究。

因此，本文在已有研究基础上，采用轴辐式网络模型对大型工程机械海外仓选址问题进行分析。基于“一带一路”倡议发展，研究工程机械跨境电商海外仓选址布局问题，以徐州工程机械跨境电商为例，利用遗传算法进行求解，最终提高工程机械类产品运输效率，为我国工程机械企业跨境电商的可持续发展提供决策依据。

二、工程机械海外仓选址模型的建立

（一）问题描述

1.跨境电商海外仓轴辐式网络含义

跨境电商海外仓库轴辐式网络以海外仓库为主枢纽节点（轴），国内卖家或消费者为非枢纽节点（辐），枢纽节点之间或枢纽节点与非枢纽节点之间形成连通线路，几者共同构成一种相互联系的空间网络结构，能够有效提高返程车辆的装载效率。工程机械构建最佳枢纽仓储货运点以及辐射区域，合理调配货物的量以及运输车队的规模，重新梳理网络的流量。通过科学的枢纽（轴点）选址和辅助枢纽节点（轴点）的规划，实现物流运输的规模化效应，将规模效用对冲时间成本。轴辐式物流网络如图1所示。

2. 问题假设

对海外仓选址模型做出以下假设：

①模型中原始工程机械产品的供应只在中国境内机械生产基地，次级海外仓设有M个，与海外仓相对应的沿线市场有n个（网络中节点的个数）；

②由工程机械生产基地运输到海外仓，以及海外仓之间设备的周转产生规模效应的折扣因子为δ［0，1］；

③每个目标需求沿线国家市场至少经过一个海外仓，最多经过两个对应的海外仓；

④目标市场之间不能直接派送产品，工程机械海外仓之间可以相互调运；

⑤各个海外仓的处理费用相同（包括货物装卸、分拣、包装费用，储藏费用等），固定建设成本相同；

⑥工程机械消费市场国家与海外仓之间采用公路运输，运输费率相同。

图1 轴辐式物流网络

（二）工程机械海外仓选址模型的建立

1.参数定义

o指代工程机械生产地，c表示工程机械生产地的目标市场（消费者），B、b均代表可能的海外仓库；Q_xc指代轴辐式网络中流动到消费者手中的工程机械的订单量；L表示距离， L_ob表示从生产地到海外仓库的距离，L_Bb、L_bc分别代表“一带一路”沿线的不同潜在仓库之间的距离和从中枢仓库到目标市场（消费者）之间的距离；γn为各个不同路段的运输的费率。目标函数中，γ1、γ2、γ3即分别指代了头程运输费率、沿线海外仓库之间货物运转的运输费率、海外仓到消费者之间货物运输的费率；rb指代各个不同仓库产生的单位货物的维护费用；Cb是作为枢纽的海外仓的固定建设成本；F是时间惩罚函数，单位时间超时的惩罚费用为k，T指代从仓库到消费者的时间窗上限，T为实际运输过程耗费的时间量，即Tbc为从海外仓b到消费者c的实际花费时间；

在海外倉选址的轴辐式模型中，目标函数为生产地产品在物流网络运输中成本的最小值。其中成本包含从产地设备厂到海外仓库成本、产品在库的运营维护成本、海外仓建设的固定成本、运输过程中超出时间界限的惩罚成本［19］。

其中式（1）的左边是一个最优化函数，目标函数求成本的最小值，式（1）的右边包含四类成本。第一类：货物从生产基地到海外仓的起始运输成本、使得海外仓成为市场调节阀的彼此之间的调运成本、以及从各海外仓运抵目标市场的末程运输成本。第二类：在海外仓内现货的处理成本。第三类：各部分海外仓在境外建设的固定成本总和，第四部分指订单违时的惩罚成本；式（2）—式（10）分别为约束条件，式（2）表示所有的备选枢纽仓库共有W个，式（3）表示每条运输线路上必须要经过一个枢纽仓库，式（4）—式（5）指当B或者b为枢纽节点时，其所在的运输线路才能实现运作，式（6）指所有运到仓库的产品数量应该要小于或者等于运到市场的量，式（7）是销售量和订单配送了的一个平衡条件，式（8）表明在1000n mile 范围外才能实现运输的规模效应，式（9）—式（11）为决策变量取值范围。

（三）算法设计

遗传算法，是为了模拟生物界的代际间的竞争与选择的一种算法设计，目的是在众多的可行解中逐代择选，使得最佳解集在限制性解集空间里可以脱颖而出。基于遗传算法对模型进行一些算法代码设计：

①编码：结合自然数，将各个节点地区国家用{1，2，3…n}数集来表示，例如，在节点选取的时候，将数集{1，2，3}集合所代表的国家作为枢纽节点，补集中其他数字集合，分别不重复地排列作为辐射节点。②父代种群（初始种群）：依据实际问题，随机生成初始自然解。③适应度函数：该函数用以评价演化解质量，整个搜索的有效性将结合解的评估和变换算子的交换来获取保障。依据常规，将目标函数值的倒数作为适应度函数，表达式为：F=1/（min z）。④选择操作：本文利用随机性轮盘赌和保留个体最优性相结合的策略，个体适应度被选中的几率类似于轮盘赌游戏，某个体的适应度和被选中的概率正相关，有利于种群整体适应度的提高，缺点是由于概率关系的存在，难免会错过少数优秀个体。⑤变异操作：采用部分匹配变异交叉方法，利用互换算子对个体某些基因展开操作，也就是随机选择两个可交叉点，选择的部位就是交叉区块，再将选中的区块调换。⑥变换算子：随机选择某染色体上的基因进行操作，对选中位置的算子交换彼此位置。如图2所示，对同一条既定染色体上的“4”和“1”号基因展开互换［20］。

如图3所示，将中部“5-7”和“2-9”的位点设置成变异区块，第一次交叉操作后，上下两条染色体中均出现了重复基因，在初次选择的区块外部，针对每条染色体的重复基因，将左侧的“9”号基因和右侧的“2”“3”号基因下放，相互进行重组操作，最终形成从E1→E11′、E2→E22′；

图2 染色体变异操作

图3 染色体变异

三、工程机械海外仓选址分析

（一）数据来源

以徐工集团工程机械股份有限公司（以下简称徐工机械）海外仓选址问题为例，研究“一带一路”背景下工程机械跨境电商企业海外仓选址。徐工机械作为中国工程机械行业的典型，也深受“一带一路”发展的影响，在全球海外市场中，徐工机械拥有30个海外公司、40个海外办事处、40个大型海外备件中心、300家海外经销商、2000余个服务终端，海外制造营销体系覆盖183个国家和地区［18］。徐工机械未来的发展离不开跨境电商供应链建设，而海外仓作为跨境电商供应链的主要支撑环节，有助于完善跨境电子商务系统，合理的海外仓选址帮助企业更好地融入境外流通体系，加速商业繁荣发展。

中国和“一带一路”关键节点国家的年度工程机械出口额是作为徐工机械海外仓选址的市场数据依据，特别是工程机械内关于压路机和轮式起重机的贸易额。表1展示了徐工机械海外仓建设的潜在国家。徐工机械实际出口机械以起重机、装载机和钻井机为主。

徐工机械出口产品从连云港起运，配箱为板架集装箱40英尺集装箱，运抵印度清奈，依据报价为1500-2000元人民币，根据沿线国家之间的海运距离，如表2所示，可以得到中国连云港与印度清奈港的距离是2650.947n mile，从而得到θ1=5.66×10-1/元×n mile。假定，机械产品从徐工出发运抵各个沿线仓库和在海外仓之间的周转会产生规模折扣δ∈0，1，另外，依据实习得到数据在不同国家港口周转，其海运实际费用为θ2=6.8×10-1/元×n mile。从各地海外仓配运徐工机械产品到目标市场所承担的运费费率是θ3=7.2×10-1/元×n mile。当发生海外仓储间货物周转时，仓储处理费用就会产生，处理费用和交易量的大小有关。为方便计算，统一设置处理费率包含折损费、人工维护费、配件更换费等。其中各项占比依据徐工重型仓储规划部的数据，各占1‰、1‰、2‰比值，故rb统一按照5‰计算。沿线国家的仓储建设的固定成本如表3所示。对于时间窗的设定，单位时间的超时费用k普遍设定为10000，如表4所示，可得沿线国家工程机械类产品海运上限时间。

初始种群选择沿线的12个贸易密集的“一带一路”国家，组成海外仓建设的待选初始集{乌兹别克斯坦，波兰，哈萨克斯坦，马来西亚，伊朗，泰国，埃及，印度尼西亚，埃塞俄比亚，俄罗斯，印度，沙特阿拉伯}，对应映射数集［1，12］，綜合宏观分析，海外仓个数将随机选取3-5个，0号节点代表徐工机械所在国，为卖家所在的节点。

在计算实验中，初始种群大小prp_size=12，最大的迭代数genmax=150，变异率及交叉率分别是Pm=0.06，Pc=0.45。随机产生初始解，通过交叉变异操作，在MATLAB环境下运行，一共运行100次。

表1 沿线国家间工程机械（挖机、起重器械、装载机）贸易额单位：103美元

数据来源：https：//www.trademap.org/CountrySelProductCountryTS.aspx？nvpm=1|156||||8428|||4|1|1|2|2|1|2|1|1。

表2 沿线国家海运距离参照 单位：n mile

表3 沿线国家仓储建设固定费用 单位：美元

数据来源：http：//www.shipxy.com/。

表4 沿线国家海运上限时间 单位：天

数据来源：http：//www.sofreight.com/tools_schedule_QINGDAO_JAKARTA_2018-04-20_.html。

（二）计算结果分析

变换节点数W的值，在不同节点数下，不同区间的折扣系数会对100次MATLAB运行结果平均汇总。具体运算结果如表5所示。

表5 不同枢纽节点个数和折扣系数下的百次运行目标值结果平均汇总

利用2016a版本MATLAB软件，在绘图命令窗口输入有向网络图函数代码，得到轴辐式网络图，如图4—图6所示。

方案一：如图4所示，表示三个国家的轴辐式网络，其中，枢纽节点为哈萨克斯坦、伊朗和泰国。在此网络结构中，通过该三个枢纽节点，向附近的目标市场国家进行货物配送，依照表2可以得出，即以哈萨克斯坦为枢纽，将货物配送到乌兹别克斯坦、俄罗斯以及波兰；以伊朗为枢纽，辐射埃及、沙特以及埃塞俄比亚；以泰国为枢纽，可以服务印度、马来西亚和印度尼西亚等国家的市场。

方案二：如图5所示，图中展示了擁有四个枢纽节点的轴辐式网络。依照表2各国之间的海运距离参照表。从乌兹别克斯坦出发，辐射哈萨克斯坦、伊朗；以泰国为枢纽，辐射印度、马来西亚、印度尼西亚；以埃及为枢纽，辐射沙特和埃塞俄比亚；俄罗斯联邦将辐射波兰。

方案三：如图6所示，图中代表着五个枢纽的轴辐式网络。其中印度、乌兹别克斯坦、马来西亚、俄罗斯和沙特分别作为枢纽节点。以印度为枢纽辐射到泰国；乌兹别克斯坦辐射哈萨克斯坦和伊朗；以马来西亚为枢纽，辐射印度尼西亚；俄罗斯对应波兰；中东以沙特为轴，分别辐射到埃及和埃塞俄比亚。方案三的枢纽节点选取的最多，但是网络运输费用较前面二者也高出很多。

图4 三个枢纽点的轴辐式网络

图5 四个枢纽点的轴辐式网络

图6 五个枢纽点的轴辐式网络

其中图7和图8分别是当节点个数为3个或者4个时的迭代收敛图，此外还放置了迭代次数收敛成一条直线时的放大图形。从图7和图8不难看出，由于遗传算法的特点，经过一系列地交叉变异操作，不论是3个节点或者是4个节点，最终都会在临近第50次迭代操作的时候实现收敛，也就是说，在临近50次变异选择淘汰之后，网络规模趋向于稳定，各个枢纽节点和消费节点的位置变化不会再发生剧烈变化。结合图4和表2中的数据，不难发现，网络中设置3个枢纽的情况下，折扣系数α=0.6时总成本实现最低值约0.46亿美元；相同地，结合图5和表2中的数据，当折扣系数α=0.4时，枢纽个数为4的网络中实现总成本价值最低约为0.58亿美元。但是在枢纽节点为5个的情况下，对应于方案3，此时网络中节点的配置存在单个配送下的运输浪费，难以形成理想化的规模运输，如图6所示。

图7 3个枢纽节点在不同折扣系数下总成本迭代收敛

结合表2、图7—图9综合来看，成本的最低价值量和节点个数，折扣系数二者均有联系，枢纽个数越多最终成本价值量就会越少，形成规模化运输配送的概率越大，枢纽点的增多有利于丰富各枢纽点的运输方式，规模化联运打破单一运输网络的空载浪费难题。而在同一枢纽网络中，头程和中转的规模化折扣运输费率又起到了关键的作用。如表5所示，当枢纽节点为3，折扣系数为0.6时，总运费平均值最低为45552106.09美元；当枢纽节点为4，折扣系数为0.4时，总运费平均值最低为57575685.96美元；当枢纽节点为5，折扣系数为0.8时，总运费平均值最低为110222241.47美元。

图8 4个枢纽节点在不同折扣系数下总成本迭代收敛

图9 5个枢纽节点在不同折扣系数下总成本迭代收敛

综上所述，可以执行方案一或者方案二的操作，规模化折扣系数保持在［0.4，0.6］区间范围，这样可以保证总成本较低。方案三虽然枢纽节点个数最多，但是存在好多枢纽点的辐射范围小、固定维护成本高、服务对象单一，表现为网络运输成本远高于前面两种方案，所以在实际操作中应当避免枢纽节点过多的情况，虽然枢纽点的增加可能在一定程度上更加有力于形成规模效应，但是在网络规模不是很大的时候，容易造成浪费。具体应当结合徐工机械的海外市场的拓展规模来优化选择。

根据具体选取的方案，为徐工机械海外仓建设提供以下运营策略。方案一策略：应该加大西部经济走廊的运营力度，加强和哈萨克斯坦，伊朗以及泰国等枢纽国家的渠道商合作，因为海外仓作为境外的仓储，不免遇到因市场信息畸变产生的货物积压，这时枢纽国的渠道商对滞销货物的分销将起到关键作用。做好各个清关口岸的服务工作，针对东南亚海运线，要合理利用地理位置优势。方案二策略：选择乌兹别克斯坦、俄罗斯、泰国、埃及为枢纽节点，就上述国家国情来看，内部环境相对稳定，驻地海外仓节点应该作为徐工品牌形象的窗口，积极投入到当地基础建设的咨询和规划项目中去，维护好当地陆路物流运输部门和交通管理部门的关系，加大品牌推广，特别要增强当地研发中心和境外加工厂的纽带作用，形成系统化海外仓储服务体系。

四、结论与启示

本文以“一带一路”建设为背景，研究工程机械跨境电商海外仓选址问题，建立基于仓库处理成本、运输成本、仓储建设的固定成本的总成本最小的轴辐式选址模型，采用遗传算法编制伪代码进行模型求解。结合网络运输成本的考量，以及徐工实际状况为例，确定徐工机械海外仓两种可执行的选址方案，分别为选取哈萨克斯坦、伊朗和泰国三个为枢纽节点或者选取俄罗斯、乌兹别克斯坦、埃及和泰国四个为枢纽节点。研究表明，规模化联运打破单一运输网络的空载浪费问题，在不同节点个数和不同折扣率的情况下，網络总成本会不一致，总体表现为节点个数越多，相应节点总成本越低，但在实际应用过程中还应避免枢纽节点过多的情况。综合研究结论，得出以下启示：

（1）工程机械行业在海外仓建设中，还应结合企业自身发展状况，选取适宜企业发展的海外仓建设模式。同时加强同所在地供应商的联系，积极打造产业闭环，形成微型的供应链系统，以海外仓作为核心的信息交流环节，减少上游供应和下游分销的物流成本和订单延迟成本。

（2）工程机械企业依托海外仓，为全球用户提供多品种、成套化以及规模系列化的机电产品的贸易、备件租赁以及维修服务。电商平台和海外仓系统要协调合作，工程机械企业应充分利用“一带一路”政策平台，打造自身的跨境电商系统，构建生产与运输信息及时共享的海外仓信息网络。

研究结果对于工程机械跨境电商企业海外仓选址具有一定的应用价值，但仍有一些不足，例如，基于轴辐射模型的复杂性，忽略了机械产品提前到达的等待成本，未考虑枢纽节点的吞吐量；选址过程中仍缺乏对不同国家的不同影响因素展开差异性分析。以上问题在未来研究中尚有待加强。

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Study on the Location of Cross-border Ecommerce Overseas

Warehouse of Construction Machinery under the Background

of “One Belt and One Road”——Exemplified

by Xuzhou Construction Machinery Group

LI Ai-bin1，XU Meng-xian1，CHEN Zhi-liang2

（1.Jiangsu Normal University，Modern Logistics and Supply Chain Management Research Center，Xuzhou，Jiangsu 221116;

2.China Guangta Bank，Guangzhou，Guangdong 510665）

Abstract：Influenced by the “One Belt， One Road” initiative， the importance of overseas warehouses has significantly risen for large construction machinery manufacturing enterprises.  They serve as an efficient medium to facilitate cross-border e-commerce services. Building on this premise， this paper delves into the critical issue of selecting the optimal location for cross-border e-commerce overseas warehouses specifically tailored for construction machinery. To illustrate this， we will use XCMG Machinery as a prominent example. Well create a hub-and-spoke network location model， where well consider several factors as part of our objective function. This function will incorporate the sum of warehouse handling costs， transportation expenses， fixed construction costs for the warehouse， and any time-related penalties. Our approach entails constructing a genetic algorithm code to solve this complex problem. With the assistance of MATLAB software， well harness the computational power required for these intricate calculations. Ultimately， we aim to identify two viable site selection proposals that can be effectively executed. The results of our research conclusively demonstrate that employing a spoke-and-spoke network design， which involves setting up multiple hub nodes， for cross-border e-commerce overseas warehouses can significantly reduce the total costs and lead to economies of scale. To validate our findings， weve presented practical examples as evidence. This method not only adds to the existing body of knowledge but also offers valuable decision support for the strategic site selection of cross-border e-commerce overseas warehouses dedicated to the field of construction machinery.

Keywords：construction machinery; overseas warehouse; one belt and one road ; select address; spoke network

基金項目：国家自然科学基金“动力蓄电池生态设计视角下闭环供应链的回收责任博弈研究”（71971210） ；中国教育会计学会高校政府采购分会学术研究课题“基于平衡计分卡的高校政府采购绩效评价优化研究”；企业委托课题“徐州淮海国际港务区仓储规划研究”