基于货损成本的冷链物流配送中心选址问题研究

邢小虎，骆温平



基于货损成本的冷链物流配送中心选址问题研究

邢小虎1，骆温平2

（1.上海海事大学物流研究中心，上海市 201306；2.上海海事大学经济管理学院，上海201306）

在冷链物流配送中心选址问题中，冷链物流货品的货损也可以看作物流成本的一部分，冷链物流中储运时间和温度对配送货品的货损有重要影响，本文结合运输时间和储存温度在储运过程中对食品品质变化的影响，建立冷链物流配送中心选址的成本最小模型。通过研究发现，货品货损对冷链物流成本的影响显著，货损受储运温度、货品价值等影响明显，冷链物流能耗对整个冷链的成本影响不是很明显。

冷链物流；物流中心选址模型；货损成本；时间温度管理；食品品质

一、引言

选址问题是物流的基础问题，国内外学者主要通过成本约束来建立优化模型。以往成本都比较关注运输成本，Jayaramen等学者加入了仓库固定、可变成本和工厂固定、可变生产成本[1]，Tyworth等学者研究了可变成本、订货成本、运输成本[2]，决定了使物流成本最优的选址、产品流、运输构成和运输周期。

对于冷链物流服务提供商而言，对成本控制包括冷链食品的货损成本，冷藏车和冷库的高昂的建设费用和投入有直接关系，食品品质变化对存储温度由其自然属性决定，温度管理是冷链物流中的核心管理环节，冷链的储运温度与食品品质下降关系的研究，A.Osvald提出的“TTT”理论，认为运输温度及在途时间对食品的品质变化存在重要的可量化关系[3]。Derens等学者发现冷链物流中合理存储温度选择，有助于食品的保质期的延长，减少各种食品浪费和品质下降，进而达到消费者所要求的食品安全级别[4]。Ma，Guan及Bogataj等学者认为冷链物流的温度管理及控制的环节还包括食品原材料采集、预加工、存储、生产、运输、销售等[5,6]。Carullo等学者提出如果冷链物流储运温度超过对应冷冻食品的对应限制温度，食品品质会下降，同时引起食品安全风险[7]，Ruiz-Garcia等学者认为储运过程中食品的浪费和破坏目前是一个全球性问题[8]。由于冷链物流的特殊性，其中货损成本与储运的时间、温度有直接关系，对于冷链物流选址问题，考虑到冷链过程的货损成本，在以前各种选址模型基础上，没有在其模型中考虑温度时间的因素。为解决这些问题，学者Giannakourou通过对整个供应链的时间温度信息进行交互，优化了物流和加工环节[9]。学者Hall和 Saygin验证了供应链温度时间信息共享能对运费和成本降低产生积极作用[10]。

本文在选址模型基础上，结合时间温度管理，研究如何通过冷库选址问题，来降低冷链物流的成本，同时考虑食品的品质因素，提高食品安全和减少浪费。

二、冷链物流配送中心选址

（一）问题描述

对于选址问题，首先考虑的问题就是路径最短和成本最低，而对于冷链物流的配送中心选址问题，区别于普通配送中心的选址问题，有如下几个问题：

1.如何降低货损成本是衡量冷链物流的服务能力和服务水平的一个重要因素，冷链物流的货损成本与在途的温度及时间有直接关系，物流配送中心选址是否合理与在途时间有直接关系，在途温度与时间与冷藏车辆的能耗成本也有正向关联关系。食品随着储运温度变化，品质有不同的变化速率，货损成本目前也有对食品的微观级别研究，比如考虑细胞、酶、乳酸菌等，对比食品的色泽、纹理以及PH值等[11]，微观层面的研究比较最终形成的品质度量预测体系，把不太直观、不容易理解的东西转化为更为直接的数据信息等。邹毅峰提出对各种不同种类的食品建立品质动力学模型，通过这种系统动力学模型[12]，可以为冷链物流提供一个食品品质在储运过程中的预测模型，为冷链物流提供一个提高物流服务的可操作理论手段，对不同种类食品的品质变化进行定义。

2.对于冷链物流，企业要对用户的最优品质和可接受品质、精确品质有个完整的理论基础[13]。对于品质来讲，最优品质指食品在初始采集阶段的状态，一般不可能直接送到最终用户手中，可以作为理论研究的初始值。本文中的研究结果都是假定最终用户拿到的货物都是处于可接受品质状态，不再单独考虑食品的各个单项指标。

3.对于冷藏车和配送车的制冷能耗成本的引入。目前冷藏车制冷方式有压缩机制冷和液氮制冷，不管用哪种方式，都要额外付出一定的制冷能耗成本，制冷能耗与冷藏车的温度选择、保持特定温度的时间有直接关系，制冷能耗成本与常规物流配送中心选址问题可以作为并行考虑因素。这两种方式有个结合点在于，在途时间和制冷温度都与能耗成本成正向关联，时间越长，储运温度越低，能耗越大。本文对于不同的储运温度设定不同的能耗率，以便于问题研究。

（二）问题描述

（三）模型

模型的集合、参数和决策变量。

标号：

决策变量：

约束条件：

参数：

2）构建绿色，安全的环境。旅游养老目的地内供老年旅游者游览、休憩的设施、相关的建设物必须保持完好、无残墙断壁。以及所有供老年旅游者食用的食物、所使用的器具都要是绿色、无公害的，在此基础上还要进行消毒。

C：配送中心固定维护成本。

（四）冷链物流选址模型

常规配送仓储选址主要考虑的成本包括进货阶段运输成本、仓储成本和配送成本，对选址问题常用方法有重心法、Cluster法与CFLP法、Baumol_Wolfe法、启发式算法等。常规选址的成本最小问题研究是考虑时间温度管理的基础，利用优化的方案找出成本最小的配送中心位置和配送方式，此类研究比较多，也比较成熟。本文建立在途时间、温度变化因素结合与冷藏车不同能耗等因素结合的选址模型如下：

与TTT相关的冷链成本（1） 运输车制冷能耗成本（2） 食品货损成本（3） 仓储制冷成本C（4）

最后成本为（1）+（2）+（3）+（4），即公式（5）：

公式（5）

公式（5）考虑制冷车的能耗成本，及食品的货损，同时考虑冷链固定维护成本。约束条件如下：

说明：（1）表示配送点供应量受供应商产量影响，（2）不能超过产量上限；（3）配送点配送给用户的货物总量不能高于配送中心的产品量；（4）配送点可以给多个用户配送；（5）（6）（7）（8）表示温度只能选择一个温度，每个客户选择一个配送中心，同时选择统一配送温度。

三、算例分析

数据：上述问题可简化为，有4个工厂（F1，F2，…F4）对10 个分销商或客户（C1，C2，…， C10）进行供货，其间有5 个地区（W1，W2，W3，W4，W5）可设配送中心，供应商到配送中心距离如表1、配送中心到客户距离如表2所示：

表1：工厂到仓库的距离表

表2：仓库到客户的距离表

其他相关参数，本文选择一些常见的储运温度，具体如表3所列。

表3：相关参数

优化软件采用lingo12.0，为了便于对比，除了对成本最小优化模型进行求解，然后对算法做了一些调整，（1）对冷链货品单位价格设定不同初始值；（2）储运能耗成本价格设定不同初始值。这样做的目的是研究对比货品价格及能耗变动对冷链物流成本的影响。

（一）时间温度管理选址结果

表4：冷链物流配送中心选址结果

（二）对温度、能耗、货品单价参数调整对比研究

设定不同冷链物流货品单价计算对比，成本优化结果如下表5。

表5：冷链物流不同温度、不同单价情况下成本变化表

图1：冷链物流中不同价值货品在不同温度条件成本变化曲线图

比较二、冷链货品单价固定的情况下，能耗单价发生变化，则成本优化的结果如表6所示。

表6：冷链物流中能耗单价变化对应冷链物流成本

图2：冷链物流能耗成本变化与冷链物流成本变化情况

冷链物流的成本受冷链物流的标的食品的品质变化率影响比较明显。相同温度条件下，货品价值越高，随时间变化货品的货损越明显。相同货品价值，不同温度条件下，货品变质率是不一样的，变质率越高，随时间变化货品的货损越明显。货品变质率是影响冷链物流成本的主要因素。

冷链物流的成本受制冷能耗单价的变化影响较小，或者说运输消耗对成本的影响没有货损因素显著，对于冷链物流来讲，不是对成本波动影响最大的原因。具体表现在，同一温度条件下，制冷能耗单价成本提高，整个冷链总成本变化不明显。

四、结论与展望

冷链物流标的物品的度量知识体系建设，对于不同种类的食品，货损的动力学趋势不同，在冷链物流领域，如果能对冷链食品服务提升到位，就要对食品的品质变化有一个比较准确的预测模型。所以，要对食品品质变化的公共知识体系不断深入研究，物流学科要和食品相关学科进行交叉合作研究，形成冷链物流的操作标准体系建设。

食品品质变化和储运温度和时间管理紧密相关，时间温度数据采集、统计及信息发布牵扯到冷链物流的各个环节。信息技术及物流装备的使用是食品供应链企业物流提升冷链物流服务能力有重要意义，但是加强食品供应链温度时间数据采集只是一个开端，同时要保证数据的完整性和一致性。加强时间温度监督管理，对于食品的时间温度信息共享发布要建立完善的管理规章制度，借此来加强对食品供应链进行管理，提高冷链物流的食品安全可靠度。

[1] JAYARAMAN V,PIRKUL H.Planning and Coordination of Production and Distribution Facilities for Multiple Commodities[J].European Journal of Operational Research,2001,133(2):394-408 .

[2] TYWORTH J E,ZENG A Z.Estimating the Effects of Carrier Transit-time Performance on Logistics Cost and Service[J].Transportation Research Part A Policy & Practice,1998,32(2):89-97.

[3] ANA OSVALD A,LIDIJA ZADNIK STIRN.A Vehicle Routing Algorithm for the Distribution of Fresh Vegetables and Similar Perishable Food[J].Journal of Food Engineering,2008,85:285-295.

[4] DERENS-BERTHEAU E,OSSWALD V,LAGUERRE O,et al.Cold Chain of Chilled Food in France[J].International Journal of Refrigeration,2015,52:161-167.

[5] MA G,GUAN H.The Application Research of Cold-chain Logistics Delivery Schedule Based on JIT[J].International conference on industrial mechatronics and automation,2009:368-370.

[6] BOGATAJ M,BOGATAJ L,VODOPIVEC R.Stability of Perishable Goods in Cold Logistic Chains[J].International Journal Production Economics,2005,93-94(1):345-356.

[7] CARULLO A,CORBELLINI S,PARVIS M,et al.A Wireless Sensor Network for Cold-chain Monitoring[J].IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement,2009,58(5):1405-1411.

[8] RUIZ-GARCIA L,LUNADEI L.Monitoring cold chain logistics by means of RFID[J].Sustainable Radio Frequency Identification Solutions,2010(2):37-50.

[9] GIANNAKOUROU M C,KOUTSOUMANIS K,NYCHAS G J E,et al.Development and Assessment of an Intelligent Shelf-life Decision System for Quality Optimization of the Food Chill Chain[J].Journal of Food Protection,2001,64(7):1051-1057.

[10] HALL D,SAYGIN C.Impact of Information Sharing on Supply Chain Performance[J].The International Journal of Advanced Manufacturing Technology,2012,58:637-652.

[11] ROHIT JOSHI,D K BANWET,RAVI SHANKAR.Consumer Link in Cold Chain:Indian Scenario[J].Food Control,2010,21:1137-1142.

[12] 邹毅峰,谢如鹤,刘广海.生鲜食品的品质动力学模型研究综述[J].包装工程,2015(15):9-15.

[13] HSIN-I HSIAO,KUAN-LIN HUANG.Time-temperature Transparency in the Cold Chain[J].Food Control,2016,64:181-188.

Study on Cold Chain Logistics Distribution Center Location Based on the Cost of Damage

XING XIAOHU1, LUO WENPING2

In cold chain logistics distribution center location problem, cold chain logistics goods damage can also be considered as a part of the logistics cost. Storage time and temperature has an important influence on goods damage. This paper analysizes the influence of transport time and storage temperature on food quality in storage and transportation process and sets up a minimum cost model for cold chain logistics distribution center location. The results show that the effect of the damage of the goods on the cold chain logistics cost is significant; factors such as storage temperature and value of goods have a marked influence on goods damage; and cold chain logistics energy consumption has no obvious influence on cold chain cost..

cold chain logistics; logistics center location model; damage cost; time and temperature management; quality of food.

F252

A

1008-472X(2016)06-0085-07

2016-09-12

国家社科基金重点项目(13AJY010)，上海海事大学研究生创新基金（2013ycx049）,上海海事大学校基金（20120245、20120088）

邢小虎（1974-），男，甘肃宕昌人，上海海事大学物流研究中心工程师，博士研究生，研究方向：供应链管理，第三方物流，产业联动；

骆温平（1960-），男，浙江杭州人，上海海事大学经济管理学院，教授，博士研究生，研究方向：物流与供应链管理、3PL、港口与航运物流等。

本文推荐专家：

曾庆成，大连海事大学交通运输管理学院，教授，研究方向：系统仿真与优化、港口与航运管理、应急管理等领域。

刘新旺，东南大学管理科学与工程系，教授，研究方向：信息集成与模糊系统，模糊决策与行为决策和推荐系统与行为金融。