MAP 现代农业技术服务中心选址模型研究

张迦南

（中国中化集团有限公司 农业事业部，北京 100031）

1 问题的提出

新冠肺炎疫情对农业生产带来的冲击，使全球粮食安全面临异常严峻的形势。党的十八大以来，习近平总书记多次强调粮食安全对国家安全的基础性作用。2013 年12 月23 日习近平总书记在中央农村工作会议上指出“总体看，我国粮食安全基础仍不稳固，粮食安全形势依然严峻，什么时候都不能轻言粮食过关了”。可见，如何妥善应对农业生产的不确定性，有效保障国家粮食安全，是关系国计民生的重大问题。

中国中化集团有限公司（以下简称“中化集团”）旗下农业事业部于2017年提出并大力推进旨在促进中国农业现代化转型的MAP（Modern Agriculture Platform）战略，通过建在田间地头的MAP 现代农业技术服务中心（以下简称“MAP 技术服务中心”），为新型农民和专业农民合作社提供线上线下相结合的“7+3”全程定制化农业服务方案。

MAP 技术服务中心提供的“7+3”服务方案中，“7”是与农业生产直接相关的服务项目，涵盖了从优质品种筛选、植物营养套餐、作物保护方案、先进农机作业到职业农民培训、智慧农业、农产品品质检测在内的农业生产全过程，这些项目将有效提升农业生产效率和农产品品质，帮助农户实现“种出好品质”；而“7+3”中的“3”则包括了中化农业通过反复实践摸索出的农户最为急需的3 项增值服务，即：粮食烘干仓储、农业金融服务和农产品销售订单对接，这3 项增值服务抓住了目前农产品销售过程中的“卡脖子”问题，将很大程度上帮助农户“卖出好价钱”。

MAP技术服务中心广泛分布于我国主要农业区域，紧邻农田、交通便利。为了保障主要农业投入品及时供应，每个现代农业技术服务中心均配备农业投入品存储区域，可存储化肥、种子、农药等农业生产所需的主要物资，满足周边地块需求。一个MAP技术服务中心可辐射周边30 到50km 范围内的多个农场，在这种情况下，MAP技术服务中心的布局将对总体建设投入、运营费用、供应及时性等方面产生显著影响，因此，如何进行MAP技术服务中心的科学合理选址，以达到满足需求条件下的总成本最优，是实际经营过程中亟待解决的问题。本文将这类按照相关原则，根据客观条件确定某一特定区域内的MAP技术服务中心的位置、数量及建设规模的问题，称为MAP技术服务中心选址问题。

2 影响因素分析

MAP 技术服务中心选址过程中，主要考虑效益和成本两类因素。效益方面，主要目标是及时足量保障农业投入品供应；成本方面，重点考虑交通条件和建设成本。

2.1 农业投入品需求

MAP技术服务中心的建设目的是为周边地块提供具有精准配方的化肥、种子、农药等农业投入品，同时为周边农户提供农业技术服务。因此，MAP 技术服务中心选址的首要依据是农业投入品需求计划。需求计划涵盖需求时间和需求量。需求时间方面，农业投入品具有常年生产、季节性消费的特点，对于一年耕种一次的地区，农业投入品使用高峰一般为春季；对于一年耕种多次的地区，农业投入品使用高峰一般为春、秋两季。需求量方面，MAP技术服务中心的农业投入品储备量在农业生产季节到来前会显著增加，而在其它季节则回落至较低水平，同时由于化肥在农业投入品运输和存储总量中占绝大部分，因此化肥的储运成本也占农业投入品储运总成本的绝大部分。上述特点决定了MAP技术服务中心需配置一定的库容，且该库容需与当地农业投入品存储峰值相匹配。

2.2 交通条件

与城市相比，我国农村地区的交通基础设施整体水平仍有较大提升空间，且不同区域的交通条件差异较大，这将直接影响从MAP 技术服务中心至目标地块的单位运输成本。此外，MAP 技术服务中心的农业投入品向田间供应的高峰期，也是整个社会农业生产物资运输高峰期，社会运输车辆的充足程度将在很大程度上影响单位运输成本和运输便利性。因此MAP 技术服务中心选址过程中，需充分考虑各地的交通基础设施条件及社会运输车辆充足程度。

2.3 建设成本

MAP技术服务中心为农户提供“7+3”服务，需要检测、培训、办公、存储、试验示范等一系列设备设施，选址过程中，需要考虑各地建设成本方面的差异。MAP 技术服务中心的建设成本一方面受到土地、建材、人工价格水平的影响。另一方面，随着乡村振兴战略的持续推进，各地也制定了针对涉农投资的补贴或优惠政策，这些也将对服务站的建设成本产生影响，在实际选址过程中应结合实际予以考虑。

3 MAP技术服务中心布局优化模型

要解决MAP 技术服务中心选址问题，不仅要考虑化肥流通企业的实际销售需求，还要考虑社会上适合存储化肥的仓库分布情况以及企业对经营成本的要求。本文将根据MAP技术服务中心选址过程中所需考虑的影响因素，兼顾农户需求与企业效益，以总成本最优为目标建立模型，模拟MAP 技术服务中心选址布局的决策过程。

3.1 基本假设

为便于MAP 技术服务中心布局优化模型的建立，根据实际情况做如下两点基本假设：

（1）在模型考察期内，MAP技术服务中心周边各地块的需求计划已知，且认为MAP 技术服务中心的农业投入品供应充足，可满足地块需求。

（2）农业投入品主要包括化肥、种子和农药，由于种子和农药体积较小，可随化肥运输车辆运至各地块，因此在模型设计中只考虑化肥运输量及运输成本。

（3）未被选中的MAP技术服务中心备选点，不再考虑建设MAP技术服务中心。

3.2 定义相关参数及决策变量

模型引入相关参数如下：m、n 分别为备选的MAP技术服务中心数量和当地地块数量；Dj为考察期内地块j 的化肥需求量，单位：t，j=1,2,...,n；cij为从第i 个MAP 技术服务中心到第j 个地块的单位运输费用，是考虑了运输距离、淡旺季、运输方式、分品类运价等综合因素之后确定的广义费用系数，单位：元/t；wi为第i 个MAP 技术服务中心的装车费用，单位：元/t；Bi为第i 个MAP 技术服务中心在考察期内正常工作状态下所能处理的装车量上限，单位：t；Mi为第i 个MAP 技术服务中心的投资额，根据MAP 技术服务中心所处的位置、规模等因素确定，单位：万元；Ni为第i 个MAP技术服务中心的库容，单位：t；T为规划的MAP技术服务中心建设投资总额，单位：万元。

定义模型决策变量：xij为考察期内第i 个MAP技术服务中心到第j 个地块的运输量，单位：t；zi为0-1变量：

3.3 构建模型

MAP 技术服务中心布局一方面要考虑“安全便捷、成本节约”的原则，另一方面也要考虑MAP 技术服务中心布局的一般性约束条件，主要包括保障供应、作业能力、投资总额等。

（1）在保障供应方面，MAP技术服务中心对地块的农业投入品供应量应满足地块需求，即：

（2）MAP 技术服务中心在考察期内所存储的农业投入品平均库存不能超过其库容。设第i 个MAP技术服务中心在考察期的存货周转率为μi，则：

（3）MAP 技术服务中心的装车能力要受到作业工人数量、设备、空车调配水平等一系列相关点线能力限制，即：

（4）当地MAP 技术服务中心的建设投资总额应不超过预算，即：

（5）其它一般性约束：

模型目标函数为MAP技术服务中心布局总成本最小化，即：

4 算例分析

为进一步验证模型的可行性，以中化农业在我国东北某地的MAP技术服务中心实际选址为例加以分析。根据前期考察所得到的实际情况，在该区域拟定5 个MAP 技术服务中心备选点。为便于计算，本文将MAP 技术服务中心的建安成本、政策补贴等与前期投资相关的因素统一考虑并体现在建设费用中，并明确该地区的建设投资总额不超过500 万元。各MAP技术服务中心备选点的相关参数见表1。

表1 MAP技术服务中心备选点参数

根据业务实际情况，该区域的MAP 技术服务中心共需要服务5 个集中连片地块。各地块的农业投入品需求量见表2。

表2 农业投入品需求量

从各MAP技术服务中心备选点到各地块的单位运输费用见表3，单位为元/t。

表3 MAP技术服务中心备选点到各地块的单位运费

输入数据，应用优化软件Lingo11.0 对模型进行求解，优化结果见表4。

表4 MAP技术服务中心选址方案优化结果

由表4 可见，在文中的参数选取条件下，在备选点4 和备选点5 建设MAP 技术服务中心是最优选址方案，总费用为5 528 000 元。分析计算结果可见，建设成本最高的备选点5 被纳入选址方案，究其原因，备选点5在装卸和综合运输成本方面具备比较优势。如不经模型测算而对各备选点的建设成本进行直观对比，则备选点5很可能会被排除在选址方案之外，可见该选址模型依据各方面客观数据得出最终结论，对MAP 技术服务中心的实际选址优化具有一定的辅助决策作用。

5 结论

本文对MAP技术服务中心选址问题进行了描述和分析。在模拟农业投入品多中心配送系统关系的基础上阐述并量化了成本构成，构建的MAP 技术服务中心选址问题混合整数规划模型统筹考虑了农户需求、企业效益和外部条件。实验表明，使用LINGO软件可以得到模型的最优解，对计算结果的分析显示本文关于MAP技术服务中心选址的研究符合客观实际，为进一步研究需求随机变化条件下的MAP 技术服务中心选址问题奠定了基础。