基于成本约束的冷链物流配送网络规划

朱金凤　苌道方　林丹萍

摘要：对冷链物流配送网络进行规划，以总操作成本最低为目标建立目标函数，考虑冷链产品的特性，在建立目标函数时主要考虑网络节点的建设成本、运输成本、货损成本。由于冷链产品对服务时间有要求，提出了“服务半径”概念，物流节点间的配送时间就转化为物流节点间的服务半径，并通过一系列约束条件表示各决策变量间的关系。通过案例验证了模型的有效性。

关键词：冷链物流；配送；网络规划；服务半径

近年来随着人们生活水平不断提高，对新鲜食品和新鲜农产品的需求逐渐加大，食品安全问题引起了人们的极大关注，冷链物流在农产品流通中扮演着越来越重要的角色。与此同时，冷链物流的发展降低了农产品流通过程中食品腐坏的比例，进而减少了流通成本，并有效抑制了农产品价格上涨。然而，与西方发达国家相比，中国的冷链物流还没有形成完整体系，冷链物流效率低下，各环节间缺乏有效衔接。

目前，国内外学者对冷链物流网络的研究主要集中在3个方面。一是对冷链物流网络宏观现状的分析，例如何静等在分析我国连锁超市生鲜食品流通现状的基础上，提出我国冷链物流网络主要有3种模式，即单个经济体的冷链物流网络、区域内的冷链物流网络、跨区域的冷链物流网络[1]。龚树生等分别对冷链物流网络的3种模式进行了分析，认为目前我国冷链物流各环节还没有很好衔接起来，区域内农产品综合物流配送体系尚未成型[2]。二是冷链物流配送中心的选址问题，如李延晖等[3]、Wang等[4]分别建立了基于时间约束和成本约束的冷链物流配送模型；张庆年等运用AHP和数学图论建立了冷链物流的配送模式[5-6]；Bai等运用灰色综合评价来定位冷链物流配送中心的位置[7]；潘青建立了基于风险和成本的双层规划模型的选址模型[8]。三是冷链物流配送路径的优化问题，如黄纯辉等分别对食品冷链的库存、物流运输、仓储、配送等问题进行了优化研究[9-11]。Tang等[12]、Qi[13]、Peng等[14]分别将节省法和蚁群算法、粒子群算法、PSO-DP算法结合Inver-over操作对物流配送中的确定需求或随机需求的车辆路径线路进行优化。综上，目前国内外对冷链物流的综合网络规划方面研究较少。本研究以总的操作成本最低为目标函数建立数学模型，对整个冷链物流配送网络进行规划研究，并提出了“服务半径”概念，将物流节点间的配送时间转化为物流节点间的服务半径，通过一系列约束条件表示各决策变量间的关系，最后通过案例分析验证模型的有效性，以期为相关企业从事冷链物流工作提供借鉴。

1问题描述

有1个农产品供应点O，有N个消费者（C），为了保证该产品的新鲜度，确保消费者餐桌上的产品质量，需要对该生鲜品的冷链物流网络进行规划，从J个可选择的配送中心（DC）中选择j个建立配送中心，从K个可选择的冷库（RS）中选择k个建立冷库点，进行货物中转（图1）。

冷链物流的效率取决于各物流节点间的相互衔接，每个节点只能被唯一的上一层节点服务，而每个节点可以为多个下一层节点提供配送服务。冷链物流网络规划的最终目的是在总的操作成本最低的基础上，通过建立各物流节点，使农产品安全快速地送达消费者的餐桌上。

2数学模型

主要对物流节点的建设和节点间的运输2个方面进行优化，即考虑建立物流节点的成本和运输成本。由于生鲜产品的特性，还考虑了产品运输中的货损成本，即产品运输途中因运输时间过长导致的货损，以及装卸货过程中外界热空气进入冷藏车内使车内温度上升造成的货损。同时为了保证生鲜产品的质量，也需要对冷链物流网络的服务时间进行限制。服务时间与物流节点间的距离有很大关系，这里可记为“服务半径”。因此，物流节点间的服务时间就转化为物流节点间的“服务半径”，分别记为供应点到配送中心的服务半径（RD）、配送中心到冷库的服务半径（RS）、冷库到消费者的服务半径（RC）。

2.1模型假设

模型假设如下：（1）供应点、配送中心、冷库、需求点分散在城市不同地区；（2）配送网络所需配送中心的数量已知；（3）建立和经营配送中心的固定费用已知；（4）所有配送中心的商品由供应点供给，配送中心之间不存在相互调剂的情况；（5）所有冷库所需产品都由配送中心供给，各冷库间不存在相互调剂的情况；（6）配送中心所需商品总数量小于供应点生产的产品数量；（7）各配送中心和冷库的需求量是确定的，并在一定时期内保持相对稳定。

2.2模型建立

参数设置如下。

3实例分析

以上海市原行政划分图为例进行规划，以上海市浦东新区1个蔬菜生产基地为例对冷链物流配送网络进行优化研究。如图2所示，这个蔬菜生产基地计划向上海市其他地区供应蔬菜，现计划从南汇区、上海市区、嘉定区、松江区中选择建立配送中心，冷库位置从9个冷库点中选择，则需要对这一冷链物流网络进行优化，使总操作成本最低。

4结论

降低成本是冷链物流研究的主要方向，降低成本能够提高效率、增加收益，并对整个冷藏供应链的响应周期产生重要

参考文献：

[1]何静，张歆祺，宗传宏. 连锁超市生鲜食品冷链物流网络构建与优化研究[J]. 广东农业科学，2011（22）：166-169.

[2]龚树生，梁怀兰. 生鲜食品的冷链物流网络研究[J]. 中国流通经济，2006（2）：7-9.

[3]李延晖，马士华，刘黎明. 基于时间约束的配送系统模型及一种启发式算法[J]. 系统工程，2003，21（4）：23-28.

[4]Wang Z，Zhang Q，Yang B，et al. 4/R/I/T distribution logistics network 0-1 programming model and application[J]. Computers & Industrial Engineering，2008，55（2）：365-378.endprint

[5]张庆年. 医药品冷链物流运输体系的构建[J]. 交通企业管理，2012，27（11）：58-60.

[6]Li D，Li H. Transport Hub-and-spoke network optimization model construction of pharmaceuticals cold-chain logistics[C]. Wuhan，China：International Conference on e-Business Engineering，2012：304-307.

[7]Bai Y，Wang B. How to Locate the cold chain logistics distribution center based on the gray comprehensive evaluation[C]. Wuhan，China：International Conference on E-product E-service & E-entertainment，2010：1-4.

[8]潘青. 基于双层规划模型的冷链配送中心选址研究[D]. 武汉：武汉理工大学，2013.

[9]黄纯辉. 食品冷链物流运输服务网络优化研究[D]. 武汉：武汉理工大学，2012.

[10]刘永红. 食品冷链物流的仓储绩效评价研究[D]. 长沙：中南林业科技大学，2011.

[11]石兆，符卓. 时变网络条件下带时间窗的食品冷链配送定位-运输路径优化问题[J]. 计算机应用研究，2013，30（1）：183-188.

[12]Tang J J，Liu K. Study on cold chain logistics of vehicle routing problem for agricultural products[C]. Wuhan，China：International Conference on Service Operations & Logistics，& Informatics，2013：317-322.

[13]Qi C M. Application of improved discrete particle swarm optimization in logistics distribution routing problem[J]. Procedia Engineering，2011，15（1）：3672-3677.

[14]Peng Y，Zhu H Y. Research on vehicle routing problem with stochastic demand and PSO-DP algorithm with inver-over operator[J]. Systems Engineering-Theory & Practice，2008，28（10）：76-81.冯璐，张焱，吴春梅. 农业企业投资条件下农户生产行为决策的影响因素——基于云南西南山区农户调查的实证分析[J]. 江苏农业科学，2015，43（11：576-580.endprint