鲜活农产品冷链物流配送路径优化研究_李雅萍

学社科规划项目 （QN201214 ） 。
作者简介 ：李雅萍 （1988） ， 女， 山东威海人， 昆明理工大学管理与
经济学院硕士生， 研究方向为物流工程。
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价值工程
c4 （j ） =
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
θ3 Pq（ j Mj -xj） xj <Mj 0 λPq（ j xj -nj） +∞
i=0 j=0
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 ≠ 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
（5 ） i=0 （6 ） （7 ） （8 ） （9 ） （10 ） （11 ）
n
m ijk n ijk ijk
ΣΣX
j=1 n k=1 j=1 n
n n
M j 燮x j 燮 n j nj <xj 燮Nj xj >Nj
n n n
（4 ）
1.2.5 冷链配送模型的建立
n
minφ=ΣΣΣcijkXijk+PΣΣΣXjk （θ1dij+θ2q） （ ） j +c 4 j
i=0 j=0 k=1 i=0 j=0 k=1 n n
+ΣΣ （σ1 ×ω×S×ΔT ）
Value Engineering
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鲜活农产品冷链物流配送路径优化研究
Study on Distribution Routing Optimization Problems of Cold Chain Logistics of Fresh Agricultural Products
李雅萍 LI Ya-ping
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基金项目 ：云南省应用基础研究计划项目 （2011FB024 ） ； 云南省哲
指派； ⑥运送过程中能保持固定的运送温度， 配送时生鲜 产品的腐坏仅与运送时间有关。 1.2 目标函数的确立 本模型以综合成本最低作为目 有 n 个客户， 拥有 m 标函数， 现假设有一个配送中心 P0， 台车， 全程行驶速度为 v， 鲜活农产品冷链物流配送成本 主要包括以下四种成本： 1.2.1 配送车辆的运输成本 配送车辆的运输成本包 括固定成本和变动成本， 运输成本表示为：
（昆明理工大学管理与经济学院， 昆明 650093 ） Kunming 650093， China ） （Kunming University of Science and Technology School of Management and Economics ，
摘要 ：本文以传统的配送路径优化问题为基础， 针对鲜活农产品易变质、 易腐蚀的特性， 指出了冷链物流的概念和重要意义。 通过
n n n n n
12、 18、 15； 8、 18、 14、 9、 6、 0、 7、 10、 12、 18、 15； 8、 18、 17、 15、 13、 7、 0、 6、 8、 17、 15； 3、 13、 12、 10、 11、 10、 6、 0、 2、 11、 10； 4、 14、 13、 11、 12、 12、 8、 2、 0、 9、 11； 10、 11、 17、 15、 18、 18、 17、 11、 9、 0、 8； 7、 4、 8、 13、 15、 15、 15、 10、 11、 8、 0。③P0、 P1……P10 的需求量 qj 分别为： 0.7、 1.5、 0.8、 0.4、 1.4、 1.5、 0.6、 0.8、 2.5、 0.6。 客户 要求的时间窗分别为： 20： 30-21： 00、 21： 30-22： 00、 20： 5020、 21： 50 -22： 20、 21： 00 -21： 30、 22： 10 -22： 40、 21： 20 21： 21： 40、 22： 40-23： 10、 23： 10-23： 40、 20:00-20:30。 客户可接 受时间窗分别为： 20： 00-21： 30、 21:00-22:30、 20:20-21:50、 21： 20 -22： 50、 20： 30 -22： 00、 21： 40 -23： 10、 20： 40 -22： 20、 22： 10-23： 40、 22： 40-00： 20、 19： 30-21： 00。 3.2 计算过程 ①将所有客户按照时间窗先后顺序排序为： P10、 P1、 P3、 P5、 P7、 P2、 P4、 P6、 P8、 P9。 相应客户要求的时间窗分别为： 20:0030、 20： 30 -21： 00、 20： 50 -21： 20、 21： 00 -21： 30、 21： 20 20： 21： 40、 21： 30 -22： 00、 21： 50 -22： 20、 22： 10 -22： 40、 22： 40 23： 10、 23： 10-23： 40。相应客户可接受的时间窗分别为： 19： 30 -21： 00、 20： 00 -21： 30、 20： 20 -21： 50、 20： 30 -22： 00、 20： 40 -22： 20、 21： 00 -22： 30、 21： 20 -22： 50、 21： 40 -23： 10、 22： 10-23： 40、 22： 40-00： 20。 ②计算出 P1、 P2……P10 到各客 0、 15、 8、 4、 0、 0、 0、 0、 9、 户间的节约运输距离值 Sij 分别为： 13； 15、 0、 11、 7、 3、 0、 0、 0、 4、 8； 8、 11、 0、 10、 6、 0、 0、 0、 0、 1； 4、 7、 10、 0、 10、 3、 0、 0、 0、 0； 0、 3、 6、 10、 0、 9、 1、 0、 0、 0； 0、 0、 0、 3、 9、 0、 5、 4、 1、 0； 0、 0、 0、 0、 1、 5、 0、 5、 2、 0； 0、 0、 0、 0、 0、 4、 5、 0； 5、 0； 9、 4、 0、 0、 0、 1、 2、 5、 0、 9； 13、 8、 1、 0、 0、 0、 0、 0、 9、 0。③计算第一条 线路， 根据所有客户按照时间窗先后顺序的排序可以确定 P10 为第一条线路中的第一个配送客户。在计算出的各客 并 户间的距离节约值 Sij 中找到 P10 所在列中非 0 的 Sij 值， 计算其用于比较的数据如表 1。根据所求的结果可以看出 P1 节约的总成本最低， 符合时间窗的要求并满足总载重量 确定为第一条线路的第二个客户。再重复③ 不超过 3 吨， 的步骤， 计算相关数据如表 2。
运输成本、 货损成本、 惩罚成本的研究， 构建了带时间窗的鲜活农产品冷链物流配送的成本模型， 对冷链配送过程中产生的固定成本、 合理性和可行性。 并对路径优化算法进行了简化， 最后通过算例验证了模型和算法的准确性、 Abstract: Based on traditional distribution routing optimization problems, in view of the fresh agricultural products' perishable, easy corrosion characteristics, the paper points out the cold chain logistics' concepts and important significance. With studying the fixed costs, the transportation costs, the damage cost and the punishment cost, which produced in the process of Cold Chain Distribution, established the optimistic cost model about the distribution routing problems of fresh agricultural products of cold chain with time windows, and simplified the routing optimization algorithm, finally verified the accuracy, the rationality and feasibility of the model and algorithm, with the example. 关键词 ： 鲜活农产品； 冷链物流； 路径优化； 时间窗； 节约成本 Key words: fresh agricultural products； cold chain logistics； routing optimization； time window； saving cost 中图分类号 ：U116.2 文献标识码 ：A 文章编号 ：1006-4311 （2013 ） 31-0025-03
0 引言 冷链物流指易腐蚀食品从产地收购或捕捞之后， 在产 品加工、 贮藏、 运输、 分销和零售直到消费前的各个环节中 始终处于产品所必须的低温环境下， 以保证食品品质和安 防止污染的一项特殊的系统工程。 其对象是 全， 减少损耗、 易腐蚀食品， 而鲜活农产品作为一类特殊的变质产品是指 新鲜蔬菜、 新鲜水果、 鲜活水产品、 活的畜禽和新的肉蛋奶 等 5 类农产品, 由于采后仍有生命活动或类似生命活动的 延续而造成易腐易损性， 即便在最优运输条件下， 也会持 2006 ） 。国际知名咨 续变质， 从而带来较大损失 （Kasmire， 询公司 Accenture 的调查表明，中国每年的蔬菜和水果在 物流链上的损失就达 89 亿美元，占中国年产出的 30% （Bolton， 2006 ） 。 2010 年中央一号文件明确指出健全农产品 市场体系， 完善全国鲜活农产品的绿色通道政策。 由于冷链 物流比普通的常温物流的要求比较高，因而相应的管理和 因此， 研究鲜活 资金方面的投入也比普通的常温物流要大。 农产品冷链物流配送路径优化， 降低鲜活农产品的损失率， 对提高系统利润， 促进价格稳定， 具有重要的现实意义。 1 冷链物流车辆配送模型的建立 1.1 模型建立的一般假设 为了降低总成本，实现利 益最大化， 配送中心必须对配送车辆的规模 、 行车路线及 行驶时间进行合理安排， 使目标函数得到优化来降低配送 ①配送中心拥有一定数量 成本。对配送中心作如下假设： 的配送车辆， 且每辆车的载重量一定； ②配送中心不存在 地理位置、 时间窗约束为已 缺货的可能， 且顾客的需求量、 知； ③服务区域内的客户点为固定数量且位置已知， 且产 ④配送车辆驶离配送中心， 将产品 品的需求量固定不变； 送达指定客户后， 车辆必须返回配送中心； ⑤ 车辆一旦驶 离前一客户点， 其下一个服务的客户点便己确定， 无中途
n n n
c1 =mf=ΣΣΣcdij Xijk
i=0 j=0 k=1
（1 ）
c1 为单位路程的运输成本， dij 为客户 i 和客户 j 其中： 之间的距离， 且 dij=dji； Xijk 为 0， 1 变量， 如果第 k 辆车经过 p） 路段， 则 X =1 ， 否则 X =0 。 （pi， j ijk ijk 1.2.2 配送过程中的货损成本 假设运输过程中的货 损系数 θ1， 开启车门时的货损系数 θ2。货损成本表示为：
Mj 燮xj 燮Nj
其中： （6 ） 表示路径数量不能超过车辆总数， （7 ） 表示 配送车辆的出发点和返回点都为配送中心， （8 ） 和 （9 ） 表示 每个客户只被一辆车送货一次， （10 ） 表示每条线路所运送 的货物总和不能超过火车的载重量， （11 ） 表示每个客户的 时间必须在可接受的时间范围内。 2 模型算法步骤 冷链配送模型 （5 ） 的目标函数是使总成本最小化， 在 运送过程中， 货损成本和运输成本成正比， 因此在计算节 约成本时可以只计算节约的运输成本用于比较。 为了使节 约的成本达到最大， 可以构建简化的节约成本模型如下：
n n n
Xjk （θ1 dij +θ2 qj）Σ c2 =PΣΣΣ Σ
i=0 j=0 k=1
（2 ）
其中： P 为鲜活农产品的单位成本， Xjk 为 0， 1 变量， 如 果第 k 辆为 j 客户服务， 则 Xjk=1， 否则 Xjk=0； qj 为 j 客户货 物的需求量。 1.2.3 配送车辆制冷的能源成本 配送车辆的制冷成 本主要指用来维持车箱内温度所消耗的制冷剂的成本。 制 冷剂的消耗量 Q 受车厢表面积 S、 传热系数 ω 和车厢内外 温差 ΔT 等因素影响。能源成本表示为：
燮m 燮1
ΣX =ΣX
j=1 m ijk
i=0， k=1， 2， …， m i=1， 2， …， n， i≠j i=1， 2， …， n， i≠j i≠j， k=1， 2， …， m
st
ΣΣX
i=0 n k=1 m
=1 =1 燮Q
ΣΣX
j=0 n i k=1 n i=1 j=0
ijk
ΣQ ΣX
ijk
n n n n
c3 =ΣΣp* ×Q×tij =ΣΣp* × （σ1 ×ω×S×ΔT ） ×tij （3 ）
i=0 j=0 i=0 j=0
其中： p* 为制冷剂的单价， tij 为从客户 i 到客户 j 所用 的时间， σ1 为常数。 1.2.4 客户的惩罚成本 假设客户 j 要求时间窗 [mj， nj]， 可接受时间窗[Mj， Nj]， 若送达时间超过[Mj， Nj]惩罚成本 为 + ∞； 若在 Mj 之前送达需要等待至 Mj， 期间的货损系数 在 [Mj， nj] 之间送达的惩罚成本为 0； 在 [nj， Nj] 之间送 为 Leabharlann Baidu3； 达的惩罚系数为 λ。惩罚成本表示为：