نموذج تحسين من مرحلتين لمسألة تحديد المواقع وتوجيه المسارات المستدامة مع قيود السعة وفترات الزمن في خزائن الطرود الذكية

لماذا تهم توصيلات الطرود الأذكى حياة المدن

جعل التسوق عبر الإنترنت من الممكن طلب أي شيء تقريباً إلى أبوابنا، لكن الشاحنات والدراجات النارية والازدحامات التي تليها تأتي بتكاليف خفية: شوارع مزدحمة، هواء ملوث، وأسعار أعلى. تستعرض هذه الدراسة كيف يمكن التخطيط لخزائن الطرود الذكية — تلك الصناديق التي تخدم نفسك ويمكنك استلام الطرود منها في الوقت المناسب لك — وتوجيه المركبات إليها بطريقة تقلل التلوث وحركة المرور مع الحفاظ على خدمة سريعة وموثوقة للمستهلكين. باستخدام بيانات حقيقية من طهران، يظهر المؤلفون كيف يمكن للرياضيات والخرائط والخوارزميات الذكية أن تجعل التوصيل في الميل الأخير أنظف وأرخص وأكثر عدلاً.

من فوضى التسليم إلى نقاط التقاط مشتركة

تبدأ الورقة بملاحظة بسيطة: المرحلة الأخيرة من التوصيل، من المستودع المحلي إلى كل عميل، هي الجزء الأكثر تكلفة وتسبباً للتلوث في التجارة الإلكترونية. في مدينة كبيرة ومزدحمة مثل طهران، تتسبب ملايين الرحلات اليومية بالسيارات والشاحنات والدراجات النارية في تباطؤ الحركة وتدهور جودة الهواء. تقدم خزائن الطرود الذكية نمطاً مختلفاً. بدلاً من توقف العديد من المركبات عند العديد من الأبواب، تزور عدد أقل من المركبات شبكة من الخزائن، ويسير العملاء مسافة قصيرة لاستلام طرودهم. درست دراسات سابقة مواضع الخزائن أو تصميمها أو رضا العملاء بشكل متفرّد. تجمع هذه الدراسة هذه الخيوط معاً، بتساؤل أين نضع الخزائن، وكيف نوجّه المركبات إليها، وكيف نوازن بين التكلفة والخدمة والأثر البيئي دفعة واحدة.

قراران مرتبطان: أين توضع الخزائن وكيف تتحرّك المركبات

لمعالجة هذا، يبني المؤلفون نموذج تحسين من مرحلتين. في المرحلة الأولى، يقرر النموذج مواقع الخزائن التي يجب فتحها وعدد الطرود التي يجب أن تتعامل معها كل واحدة، مع الأخذ بعين الاعتبار سعة الخزائن، وتكاليف الإنشاء، والمسافة التي يقبلها العملاء للسير. في المرحلة الثانية، يصمم النموذج مسارات التوصيل من مستودع مركزي إلى الخزائن المختارة، مع احترام حدود سعة المركبات، ووقت القيادة، ونوافذ الزمن التي يمكن فيها خدمة الخزائن. تُدمج عدة أهداف: خفض تكلفة بناء وتشغيل الخزائن، تجنّب الطرود المرفوضة التي يجب توصيلها باباً إلى باب، تقليص مسافات القيادة واستهلاك الوقود، والحفاظ على أوقات خدمة ضيقة. يحول النموذج هذه الأهداف المتنافسة إلى مقياس واحد باستخدام أوزان قابلة للتعديل، حتى يتمكن المديرون من التأكيد على التوفير أو السرعة أو الانبعاثات وفق أولوياتهم.

اختبار النموذج في منطقة مزدحمة من العالم الحقيقي

وُضع الإطار للاختبار باستخدام دراسة حالة مفصّلة لطهران، بالتركيز على حي مركزي معروف بحركة المرور الكثيفة والطلب العالي. تم إدخال بيانات عن الخزائن الموجودة، والعملاء، والمسافات، وأنواع المركبات، واستهلاك الوقود، وحدود الزمن في النموذج. تُظهر النتائج أن اختيار مواقع الخزائن بعناية في نقاط الطلب العالي — بالقرب من المناطق السكنية والتجارية المزدحمة — يسمح بتجميع العديد من الطرود في عدد أقل من المسارات. بالمقارنة مع أنماط التوصيل الأقل تنظيماً، يحدّ الشبكة المُحسّنة من إجمالي مسافة السفر وتكاليف التشغيل والانبعاثات الكربونية، مع إبقاء الخزائن قريبة بما يكفي لتسهيل استلام العملاء. تكشف تحليلات السيناريوهات، حيث يغيّر الباحثون أوقات السفر المسموح بها والمسافات وأهمية كل هدف، مدى حساسية الشبكة لخيارات السياسات مثل فرض قيود زمنية أشد أو التركيز القوي على الأداء البيئي.

كيف تتوسع الخوارزميات الأذكى لتخدم المدن الكبيرة

بما أن المدن الكبيرة قد تضم عدداً كبيراً من الخزائن والمركبات والعملاء، فالعثور على الحل الأفضل المطلق بالقوة الغاشمة أمر صعب للغاية. لذلك يقارن المؤلفون الحلول الرياضية الدقيقة مع ثلاث طرق بحثية مستوحاة من العمليات الطبيعية، معروفة بخوارزميات فوق المُثلى (metaheuristic): خوارزمية كشترل، والخوارزمية الجينية، والمحاكاة بالتم annealing المحاكاة. في مسائل الاختبار الصغيرة، تُقارن كل الطرق مع الحلول الدقيقة وتثبت دقتها. في المشكلات المتوسطة والكبيرة، حيث تتعطل المحللات الدقيقة، تقدّم خوارزمية كشترل حلولاً أفضل باستمرار وفي وقت أقل، خاصة عندما تكون عشرات الخزائن والمركبات معنية. يشير هذا إلى أن شبكات الخزائن على مستوى المدينة يمكن تحسينها بسرعة تكفي للاستخدام العملي للتخطيط اليومي أو الأسبوعي.

فوائد أوسع للمدن والشركات والأفراد

بعيداً عن الخدمات اللوجستية الأنظف، تشير الدراسة إلى مكاسب اجتماعية واقتصادية. من خلال خفض تكلفة وتعقيد التوصيل في الميل الأخير، يمكن لشبكات الخزائن المشتركة أن تساعد المراسلين الصغار والمتاجر المحلية على المنافسة مع عمالقة التجارة الإلكترونية، ما يحد من قوة الاحتكار ويمنح المستهلكين خيارات أكثر. يمكن أن يوزع وضع الخزائن استراتيجياً في الأحياء المحرومة، وبالقرب من محاور النقل، وفي المناطق متعددة الدخل هذه الفوائد بشكل أكثر عدلاً، بدلاً من حصر الخدمة الجيدة في الأحياء الثرية فقط. يجادل المؤلفون بأن الجمع بين الخزائن الذكية والمركبات الكهربائية والطاقة المتجددة يمكن أن يعمّق المكاسب البيئية.

ماذا يعني هذا للمشترين يومياً

بالنسبة للقارئ العادي، الرسالة واضحة: اختيار استلام الطرود من خزانة ذكية قريبة، بدلاً من الإصرار على التوصيل إلى الباب، يمكن أن يكون جزءاً من مدينة أنظف وأكثر كفاءة. تُظهر هذه الأبحاث أنه مع تخطيط دقيق والخوارزميات الصحيحة، يمكن لشبكات الخزائن أن تقلص بشكل كبير حركة التوصيل واستهلاك الوقود والانبعاثات دون التضحية بالراحة. ومع توسع التجارة الإلكترونية في المزيد من المدن وتزايد الازدحام، تقدم نماذج مثل هذا خارطة طريق لإعادة تصميم التوصيل في الميل الأخير بحيث يخدم المشترين والمتاجر الصغيرة والبيئة الحضرية على حد سواء.

الاستشهاد: Ghadirpour, S.M., Chaharsooghi, S.K. & Hajiaghaei-Keshteli, M. A two stage optimization model for sustainable location routing problem with capacity and time window constraints in smart parcel lockers. Sci Rep 16, 11514 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-41653-6

الكلمات المفتاحية: خزائن الطرود الذكية, التوصيل في الميل الأخير, الخدمات اللوجستية الحضرية, النقل المستدام, تحسين تحديد المواقع وتوجيه المسارات