棉花物流运输优化方案研究

周长锋 孙苗

[摘要]物流配送是棉花产品销售业务的重要环节，运输成本是其业务成本的重要组成部分。考虑到棉花产品作为战略资源的季节性生产特征，文章以棉花种植公司的最大化利润作为目标函数，构建了基于网络流的运输模型，结合算例验证了模型的可行性和合理性。模型求解得到的运输配送方案，优化了到各加工厂和各分销商的路径和配送量，有效降低了加工成本和运输费用，从而增加了棉花种植公司的利润，保障物流系统的平衡发展。同时，文章进一步探索了棉花产品物流网络运输优化的新思路。

[关键词]棉花；运输优化；农业产业链管理

[DOI]1013939/jcnkizgsc201915158

1引言

棉花是关系国计民生的重要战略物资和保证纺织工业发展的重要原材料。棉花的产业链长，涉及行业多，不仅牵涉到上亿农民的收入，还会影响产业链上的相关企业和个人的利益。在棉花产业的发展上，中国不仅是棉花生产、消费大国，同时也是棉花的进口大国。据国家统计局数据显示，2016年全国棉花总产量为5343万吨，比2015年减产260万吨，下降46%，主要原因是播种面积继2014、2015年棉花播种面积减少后，又减少了4205千公顷（6308万亩），下降111%[ZW（]数据来源：国家统计局，http：//datastatsgovcn/easyqueryhtm？cn=C01[ZW）]。而国内棉花的总消费量为 8200 万吨，尽管自2007年始近十年来国内棉花需求不振，九年间已累计减少 2111%[ZW（]数据来源：2017年国内外棉花市场需求情况分析， http：//wwwchyxxcom/industry/201705/523629html[ZW）]。总体而言，中国棉花市场上供求矛盾依然突出，国内总供给的缺口依然达到近300万吨。

是什么原因导致棉花产业出现的供需不平衡呢？杨莲娜（2012）认为，随着市场的开放，从美国和印度进口的棉花价格优势更加明显，导致国内棉花的种植面积和总产量不断下滑。[1]要提高国产棉花的价格竞争优势，无外乎有三种途径：一是依靠国家的扶持政策，已有研究表明国家的扶持政策并非明智之举，事实上国家也在逐渐减少这种扶持政策；其二是在棉花种植技术研发上下功夫，利用现代农业技术增产和提高棉花品质，然而这种途径需要科研人员长期的技术积累；其三就是在棉花在产业链过程中的各种成本控制上优化，比如降低物流成本。而棉花产品的物流成本控制需要建立合理的物流网络来提供支撑，核心问题就是路径优化和流量配给，寻找最优的运输和配送方案使成本最低。由于中国的主要棉花生产基地集中在新疆，而新疆本土的深加工能力有限，棉花的初级产品加工却在中部的武汉和郑州等地，纺织业最发达的地方却在东部沿海的上海、无锡等地，关联产业的空间跨度非常大，物流成本占了很大比重。因此，科学合理的选择加工场地，寻找最优的物流路径和流量分配与控制方案，可以显著降低加工成本和物流成本，对于提高国内棉花的价格竞争力以及提高棉花产业供应链的效率有着重要的现实意义。

黄季焜等（2014）使用分层随机抽样方法对新疆进行了调查，指出棉花目标价格政策有利于稳定新疆的棉花生产，保护棉农的收益。[2]马琼等（2013）调查了新疆棉花生产的正外部性，运用条件价值法（CVM），测算了棉花生产的补贴标准，从而提高农户种植棉花的积极性。[3]谭砚文和关建波（2013）阐述了宏观经济因素、消费需求和市场信息会对棉花市场产生波动影响。[4]国内对于棉花物流配送的文献较少，研究也主要是采用定性分析的手段来阐述棉花产品的物流管理，如李文荣等（2008）通过棉花产销的地域性分析，提出了对棉花物流发展模式，[5]王凯、颜加勇（2003）以江苏省农垦集团棉花产业链为例，运用农业供应链的理论进行了分析，[6]卫斐、王喜成（2010）年建立了棉花联合运输路径模型，使棉花的需求点到供应点的运输费用最小的优化方案。[7]

基于以上文献所述，关于棉花产品运输成本优化控制的文献较少，而且主要集中在定性研究上，而利用數学优化模型来解决棉花运输成本控制和流量配置的研究较少，尽管这类方法在其他领域得到了广泛运用。本文构建了农场—轧棉厂—分销商的三级运输网络模型，以棉花种植公司收益最大化作为目标函数，以农场的生产能力、加工厂的加工能力、棉花产品的销售价格等作为约束条件，建立了棉花网络流运输模型并进行求解，得到了最优的运输路径和流量配给方案，并以新疆某棉花种植公司的物流网络为例，进行了算例分析。

2模型构建

21模型范围

根据棉花从农场—加工厂—分销商的供应链物流网络模式，通过构建棉花物流网络优化的数学模型，以棉花生产者的最大利润作为目标函数，考虑农场的生产能力、加工厂的加工能力、棉花产品的销售价格、销售商的需求情况等作为约束条件下，达到在棉花物流网络中棉花生产的最大利润和运输总费用最小的目标，并使用LINGO 160 软件对模型进行求解，得到最优的运输路径和流量配给方案。

22问题描述

棉花的物流网络如图1所示，图中有m个农场，农场i的供给量为Si（i=1，2，…，m），有n个分销商，分销商j的需求量为Dj（j=1，2，…，n），有k个加工厂，加工厂r的能力为Mr（r=1，2，…，k）。从农场i到加工厂r的运输量为Xir，运输费用为Eir元/吨，从农场i到加政府仓库的运输量为Xig，运输费用为Eig元/吨，从加工厂r到分销商j的运输量为Xij，运输费用为Erj元/吨。农场j的种植和收割的成本为Ci元/吨，加工厂r的加工成本为Cr元/吨，分销商j对加工后棉花产品的收购价格为Pj元/吨，政府仓库的收购价格为Pg。基于以下假设条件，构建了棉花物流网络数学模型。

假设1：由于棉花采摘具有季节性特征，农户在棉花采摘后都希望尽快地把棉花交售出去，短期内棉花的供给大于需求，但是有足够的运输能力保障需求；