绿色理念下个体商户农产品冷链物流优化研究

詹晨琳ZHAN Chen-lin；张艳馥ZHANG Yan-fu

（华北电力大学经济与管理学院，北京102206）

0 引言

随着我国经济的快速发展和居民消费要求的提高，人们对农产品的需求量和品质要求随之提升；同时，盒马和叮咚买菜等电商平台的出现也为冷链物流的发展带来了绝佳契机。根据中物联冷链委测算，2021 年中国农产品冷链物流需求总量达到了3 亿吨，其中蔬菜冷链物流需求总量为8407 万吨，水果冷链物流需求总量为7100 万吨；水产品冷链物流需求为4952 吨。但现阶段我国生鲜农产品冷链物流发展仍处在初步发展时期，通达率低且损耗率高。2010 年，国家发改委出台了《农产品冷链物流发展规划》，提出要推动“田间到餐桌”的农产品冷链物流体系建设。然而截至2020 年，我国冷链流通率仅有19%，其他发达国家可以达到85%；预冷果蔬占比一般为10%，而发达国家高达95%-100%；农产品的平均损耗率在10%以上，是欧美国家的2-3 倍。很明显，我国冷链物流的发展水平明显低于发达国家，因此进行有关的冷链物流优化研究来提高运输和配送效率是必要的。

农产品物流是指以农业产出物为对象而进行的加工、包装、储存、运输和配送等活动，是冷链物流最重要的部分之一，其配送成本受农产品特征、运输特征和宏观环境等因素的影响[1]。我国农产品冷链物流起步较晚，仍处在初步发展时期，存在体制不完善，物流体系建设决策不科学，技术信息水平低，粗放经营和物流企业规模“小，散，差”等问题[2]，对此，应进一步从渠道建设，供应链管理，物流技术和标准体系等角度进行优化[3]。此外，通过对“农改超”调查，农超能够取得价格竞争力关键源于较为有效的农产品物流体系，以大型批发市场为后盾，并建立高效配送网络[4，5]。

与此同时，绿色理念成为当前物流行业的时代背景，各国政府和学界都花费大量的人力、物力研究这个问题。统计资料显示，冷链物流运输和配送中每100 公里油耗为2-4 升，尾气排放量会增加30%以上。也就说相较于常规物流，为了满足农产品的时效性，冷链物流势必要消耗更多的能源，产生额外的碳排放。目前我国存在大量农产品经营的中小商户，他们的农产品配送主要采用高频率和小批量的方式，车辆空载率高，导致物流资源浪费。

综上，目前我国农产冷链物流与绿色物流的发展理念存在冲突，研究冷链物流运输和配送的优化问题，提高效率，节能减排是未来农产品冷链物流实现可持续发展的必然要求和重要保障。

1 生鲜农产品配送模式现状

1.1 传统的生鲜农产品配送模式

我国传统的生鲜农产品冷链物流模式是，农产品在原产地采集后，经由中间商收集至产地批发市场在冷库进行初加工，批发商采购运至销地批发市场，最后由超市，农贸市场和个体经营户等零售商采购，出售给消费者。如图1所示。

图1 传统生鲜农产品的物流模式

这种传统的冷链物流模式环节多，操作复杂。整个物流环节不仅会增加产品的损耗率，带来巨大物流成本，使得农产品价格高，损害消费者利益；还会增加能源消耗和碳排放量，造成环境污染。现如今传统的冷链物流模式已不符合经济和生态要求。

1.2 “农超对接”的配送模式

为进一步促进农业发展，开拓农产品新型流通模式，国家农业部和商务部推出“农超对接”模式的试点工作，即推进鲜活农产品“超市+基地”的商业模式，引导大型连锁超市直接与农民专业合作社对接，其基本物流模式如图2 所示。

图2 “农超对接”的物流模式

“农超对接”下冷链物流配送模式主要有以下三种：

1.2.1 基地-门店

基地直达门店的模式是以需求量较大的大型连锁超市为主，这类超市通常规模大，资金雄厚，并且单个门店的需求量大，例如沃尔玛和欧尚。他们会与农产基地建立“直采”的合作关系，产品在产地进行采集后，直接由冷藏货车运至连锁超市进行销售。

1.2.2 基地-配送中心-门店

这种模式中的配送中心往往直属于某一个连锁超市企业。这类连锁超市整体规模大，门店数量多，分布在各类社区，单个门店的需求量小，如盒马生鲜和三江超市。他们通常利用自建的配送中心来完成产品的调度和出库。

1.2.3 基地-批发市场-中小商户

中小商户由于没有雄厚的资金和规模化的市场支持，无法建立与生产基地的合作关系，其产品大部分来自于农贸批发市场。批发市场向农产基地批量采购，而后运至销地市场，个体商户即可在批发市场采购。

从经济效益来看，企业通过“农超对接”模式一方面可引导农户按照超市的质量标准和数量需求来生产; 另一方面可通过集中采购形成规模优势，提高利润空间。

从社会效益来看，“农超对接”模式能够使农产品快速进入超市的供应链而及时上市，这极大地降低农产品的损耗率，提高消费者购买农产品的安全性和便捷性，从而使连锁超市企业履行相应的社会责任。

从生态效益来看，“农超对接”模式能够促进冷链物流的绿色发展。传统模式从采集到销售大致有五个环节，每个中间环节的包装，储存，加工和运输都有巨大的制冷需求，也就是说环节越多，能源消耗，碳排放和环境污染就越严重。“农超对接”模式能够有效避免繁琐的中间操作，有利于绿色物流的发展。

1.3 “农超对接”冷链物流配送的现况和局限性

根据《2016-2022 年中国农超对接模式市场深度分析与发展前景研究报告》的显示，我国采用“农超对接”模式流通的农产品比例不足发达国家的一半，仅占整个市场农产品流通的15%。目前，“农超对接”中冷链物流共同配送所占比例较低。

欧尚和三江超市等大型连锁超市能够通过“基地-门店”模式和“基地-配送中心-门店”模式，采用自营或第三方物流承包的方式实现产品的集采集配，对某一地区的网点门店进行共同配送，在最大程度上提高冷链配送车辆的利用率。但是这对于超市和农业社的规模和资金都有一定的要求，大多农产品冷链物流，尤其是“基地-批发市场-中小商户”模式中的末端配送，仍是以“自我取货，自我配送”为主。

无论从经济效益还是生态效益来看，这种模式都不够理想化。一方面，个体商户无法像大型连锁超市一样通过规模采购，与农业社建立合作关系，获取实惠价格；另一方面，零散化配送没有充分利用社会上的物流资源，对整个社会来说会造成额外的资源浪费和环境污染。

2 绿色理念下中小商户农产品共同配送模式

为解决中小商户的农产品零散化配送问题，从而实现绿色物流在冷链物流配送领域的全覆盖，本文以个体商户为立足点，提出基于联合采购的绿色冷链物流配送模式。本文讨论的联合采购是对现存“农超对接”模式的扩展：采用“联合采购”合作机制的中小商户可视作一个整体，类似于“农超对接”中的大型连锁超市。在供应链上游，其向农产基地直接大批量采购；在供应链下游，其可通过第三方物流企业进行共同配送模式。

2.1 “联合采购”模式的业务流程

“联合采购”模式的参与方包括农业生产基地，采购服务机构，第三方物流公司以及各个体商户。流程如下：有相同采购需求的个体商户，可委托专业的采购服务机构进行联合采购活动，将采购需求传递给采购服务机构后；机构对各超市零散的需求进行汇总分类后，选择合适的农业社或农产基地建立采购合作关系，利用规模效益实现“直采”，发出采购订单；最后由第三方物流公司负责将各农产基地的产品运输至配送中心完成网点配送服务。流程如图3 所示。

图3 “联合采购”模式的业务流程

2.2 基于“联合采购”的冷链物流网络

该冷链物流网络的节点包括农业生产基地，配送中心和个体商户，其中农业生产基地是冷链中的供给点，个体商户是最后的配送网点。第三方物流公司利用冷藏车将各农业生产基地的产品集中运输至配送中心，配送给中心根据各超市的不同采购内容对农产品进行分类和打包后，将农产品共同配送至区域内各网点。物流网络如图4 所示。

图4 基于“联合采购”的冷链物流网络

在本质上来看，这种模式是对供应链纵向一体化方向的发展，它实现冷链物流的整体化操作，即由大型专业的第三方物流公司统包农产品从产地到销售点的运输和配送，提高物流操作的一致性和整体标准，减少冷链物流的繁琐环节，化“小和散”为整，从而充分利用物流资源，减少能源消耗和碳排放。

3 绿色理念下共同配送路径优化问题

3.1 配送路径优化研究的必要性

学界定义的绿色冷链物流要实现低碳化，减少环境污染和能源消耗。末端配送作为冷链物流的最重要的环节之一，不仅能源消耗量大，碳排放量高，同时也是冷链物流中环境污染的主要来源，因此研究绿色理念下的配送路径优化问题是必要的。

3.2 绿色指标的选取与计算

在研究共同配送优化问题中，本文选择的绿色指标包括能源消耗量，碳排放量和环境污染程度。

3.2.1 能源消耗量

冷链配送过程中消耗的能源主要是指车辆在配送过程中，由于行驶和制冷设备工作所产生的燃油消耗，其消耗量主要受车辆行驶里程和车辆载重的影响。车辆单位里程燃油量与车辆载重成线性关系，可表示为：

式中E：配送过程中单位车辆的单位里程燃油量；L0：单位配送车辆的自重；L：单位车辆的载重；a，b：线性公式中的参数。

其中参数a，b 的确定还需要计算空载和满载的燃油量，具体计算过程如下：

式中E0：车辆空载时的单位里程燃油量；E1：车辆满载时的单位里程燃油量；L′：单位配送车辆的最大载重。

由公式（2）和（3）得出：

也就是配送过程中车辆单位里程燃油量：

其次，车辆的总燃油量与行驶里程成正比，因此车辆能源消耗量计算公式为：

式中：E*：配送过程中车辆的总能源消耗量；d：车辆的配送距离。

3.2.2 碳排放量

生鲜农产品的配送过程中碳排放量指的是二氧化碳与其他温室气体。为了简化模型，本文主要讨论的是二氧化碳排放量。配送过程的碳排放量主要来源于车辆行驶过程中的燃油消耗，因此单位车辆的碳排放量应等于CO2排放系数乘以总能源消耗量，表达如下：

式中η 表示碳排放系数，根据IPCC 的假定，可以认定某种能源的碳排放系数是不变的，也就是η 是不变量，具体数值见表1。

表1 不同能源碳排放（CO2）参考系数

3.2.3 环境污染程度

生鲜农产品的配送过程中环境污染包括气体污染，固液态污染和噪音污染。噪音污染程度低，且难以量化。所以本文的模型中不再对此加以考虑。固液态污染主要来源于生鲜农产品的损坏和腐烂，简称货损。配送过程中的生鲜农产品的自然货损与产品保质时间和运输时间有关，生鲜农产品的货损系数公式：其中t 为运输时间，T为产品保质期（T>t），γ 为时间敏感调节因子，γ 越小，产品越敏感。

4 绿色理念下冷链物流的共同配送优化模型

4.1 模型的问题描述和假设

4.1.1 问题描述

模型中只有一个配送中心，在配送中心和各门店的地理位置、需求量、及配送车辆的载重量等数据已知的情况下，由配送中心调动一定数量的冷藏车将生鲜农产品配送至各超市门店，然后返回配送中心。在运输时间，载重和需求量等约束条件下，建立以包括固定成本，能源消耗成本和碳排放成本在内的总成本最低为目标的数学模型，实现最小化碳排放，环境污染和能源消耗的冷链配送方案。

4.1.2 模型假设

为了实现问题描述中的目标，本文假设在整个共同配送网络中有1 个供给地（配送中心），n 个需求地（个体商户），K 种配送方式。以下是模型的具体假设：

①整个配送区域内有且仅有一个配送中心DC，有多个商户网点需要配送；②基于GPS 技术配送中心和超市网点的地理位置是已知的，相互距离可计算；③共同配送中各个商户网点每天的需求量是已知且固定的；④第三方物流公司提供不同类型的冷藏车，每辆冷藏车的最大载重，空载油耗量，满载油耗量是已知的；⑤冷藏车的类型和具体使用的车辆个数可以组成K 种配送方式；⑥每一个超市网点只能由一辆车完成一次性配送，但是每辆车可向多个客户提供配送服务固定；⑦不考虑城市交通拥堵的问题，车辆匀速行驶；⑧车辆必须在规定的时间内完成配送任务。

4.2 模型的目标成本分析

中小商户绿色冷链物流的共同配送优化模型中总成本应包括：固定成本，能源消耗成本和碳排放成本，其中固定成本和能源消耗成本都属于运输成本。以下是成本的具体分析：

①固定成本是指购买或租赁冷藏车，驾驶员工资等车辆的使用成本，不同型号的冷藏车使用成本不一致。其计算公式是：

固定成本=K 型冷藏车固定使用成本×车辆数

②能源消耗成本是指行驶过程中燃油消耗的成本，与车辆的单位油耗量，运输距离以及燃油价格有关，单位油耗量在本文第三章已分析过。其计算公式是：

能源消耗成本=燃油价格×单位油耗量×行驶距离

③碳排放成本是指行驶过程中燃油产生的碳排放量而形成的成本，与碳税，碳排放系数以及总能源消耗量有关。其计算公式是：

碳排放成本=碳税×碳排放系数×油耗量

4.3 模型的建立

4.3.1 参数定义

N={0，1，2…}：节点集合，0 是配送中小，其余表示超市网点；Xijk：0，1 变量，表示由第k 辆冷藏车从网点i 行驶到网点j；Dj：网点j 的需求量；fk：第k 种配送方式单位冷藏车的固定成本；Sk：第K 种配送方式单位冷藏车的配送总距离；Vk：第K 种配送方式单位冷藏车配送时的平均行驶速度；E0k：第K 种配送方式单位冷藏车的空载时单位里程燃油量；E1k：第K 种配送方式单位冷藏车的满载时单位里程燃油量；L′k：第K 种配送方式单位冷藏车的最大载重量；L0k：第K 种配送方式单位冷藏车的自重；Lk：单位车辆的载重；Sij：配送网点i 与配送网点j 的距离；P1：燃油价格（每升）；P2：二氧化碳的碳税；η：碳排放系数；t：规定配送时间。

4.3.2 最小总成本的目标函数

其中：

①第K 种运输方式的总固定成本：

②第K 种运输方式的总能源消耗成本

③第K 种运输方式的总碳排放成本：

综上所示，本文冷链物流共同配送的优化模型表示为：

4.3.3 约束条件

5 绿色理念下中小商户农产品冷链物流优化的建议

基于联合采购的冷链物流模式和末端配送路径优化是本文物流优化方案的核心，但为了更有效地实现绿色冷链物流配送优化方案，政府和个体商户还需进行以下工作：

5.1 出台相关政策

一方面，政府可以出台相关政策来鼓励和促进“联合采购”和共同配送模式的推广。例如，组织召开农业合作社，中小企业和第三方物流公司共同参加的推介会，通过政府媒介促进合作机制的形成；制定针对中小企业“联合采购”合作的优惠政策。另一方面，政府应当设立相关限制性法规政策，防止中小型利用“联合采购”实施垄断当地市场的情况出现。

5.2 建立物流信息共享平台

冷链物流的发展，主导信息平台的建立是必不可少的。在物流信息平台上，农产基地、采购机构、第三方物流企业和个体商户的基本情况及其相应的交易和物流配送的信息数据都应当被录入，通过信息共享，优化配置冷链物流资源，提高物流运作效率，从而使其更加专业化和标准化。

5.3 培养和引进专业的供应链管理人才

生鲜农产品冷链物流网络中的每一个环节都是冷链物流技术和管理的关键过程，为维持农产品绿色冷链物流的良好发展态势，采购服务机构，第三方物流企业和个体商户都要着重对供应链管理人才的培养，包括专业技术教育，现代化供应链的综合素质培训和管理水平训练。通过人才培养增强和提高企业整体流通服务实力，最终提升各个企业的竞争力。

6 结论

本文以绿色物流为切入点，研究冷链物流的配送优化问题，提出基于联合采购的冷链物流模式，末端采用共同配送方案，建立融入能源消耗和碳排放等绿色指标的共同配送优化模型。最后，为了更有效地实现绿色冷链物流配送优化方案，提出出台相关法规政策、建立物流信息共享平台、培养和引进专业的管理人才等建议。