農產品外貿物流網絡優化研究

龐燕，王忠偉

（中南林業科技大學物流學院，湖南長沙 410004）

農產品外貿物流網絡優化研究

龐燕，王忠偉

（中南林業科技大學物流學院，湖南長沙 410004）

農產品物流對農業生產發展和農村經濟繁榮具有十分重要的作用。建立健全農產品外貿物流體系，有助于減少農產品對外貿易物流環節的浪費現象，降低農產品外貿物流成本，提升農產品國際競爭力。文章結合湖南省新農村建設中農業外向型經濟發展的實踐，運用混合整數規劃模型，建立了農產品外貿物流網絡優化模型，并通過應用實例，運用兩層分解尋優算法進行模型求解，給出了特定農產品外貿物流網絡優化方案，可用以指導湖南省農業外向型經濟跨躍式發展。

農產品外貿物流；物流網絡優化；混合整數規劃模型；兩層分解尋優算法

一、引言

農產品物流對農業生產發展和農村經濟繁榮具有十分重要的作用。我國“十二五”規劃明確提出了加快推進社會主義新農村建設的新要求，具體指出：“形成優勢突出和特色鮮明的產業帶，引導加工、流通、儲運設施向優勢產區聚集。”“進一步擴大農業對外開放，提高利用國內兩個市場、兩種資源的能力，提升農業整體競爭力。”我國農業產業化發展的外向型經濟發展戰略，必然要求農業產業融入全球經濟的主流空間。[1]湖南省作為我國農業大省，具有豐富的農業資源，進一步擴大農業對外開放戰略，勢必要將農產品外貿物流納入湖南區域物流框架體系之中，以提升湖南省農產品國際競爭力，適應國際化合作與競爭的農業產業體系建立的客觀要求。鑒于此，建立健全農產品外貿物流體系，對于減少外貿農產品物流環節的浪費現象，降低農產品外貿物流成本，提升農產品國際競爭力具有重要意義。完善農產品外貿物流體系的實質問題之一就是農產品外貿物流網絡優化問題，本文將結合混合整數規劃模型對農產品外貿物流網絡優化問題進行研究。

二、農產品外貿物流與農產品外貿物流體系

隨著我國社會主義新農村建設進程的推進，以及農業外向型經濟的發展，農產品加工企業的生產和經營將面向國際市場，按照國際市場需求和國際標準組織生產，直接參與國際競爭，這將推動我國農產品外貿物流的快速發展，加快我國農產品加工企業融入國際供應鏈一體化運作體系的步伐。

1.農產品外貿物流

目前，學術界對農產品外貿物流還沒有確切的解釋，我們通過長期的外貿物流實踐與農產品物流研究，結合對該行業的理解，總結出了農產品外貿物流的含義：所謂農產品外貿物流是相對于農產品國內物流而言的，是伴隨著一國或地區與他國或另一地區之間的農產品買賣活動而產生的，是國際間的農產品交換，是農產品從供應地向需求地的實體流動。農產品外貿物流的實質是依照國際慣例，利用國際化的物流網絡、物流設施和物流技術，實現貨物在國際間的流動與交換，以促進區域經濟的發展和世界資源的優化配置。農產品外貿物流的總目標是為農產品對外貿易服務。即選擇最佳的方式與路徑，以最低的費用和最小的風險，保質、保量、適時地將貨物從某國的供方運送到另一國的需方。農產品外貿物流是特殊形態下的綜合物流體系，需調動境內外物流資源實現物流過程中各節點的一體化，完成整個國際供應鏈體系中農產品物流的增值服務。[2]

2.農產品外貿物流體系

農產品外貿物流體系是建立在境內外地區物流資源整合基礎上，為實現物流資源最優化配置，完成境內區域性物流與境外國際性物流無縫對接而形成的各環節的有機集合體。它涉及一個包含諸多要素在內的復雜網絡體系，主要包括物流基礎設施、倉儲配送設施、物流設備、信息通信網絡設施與水平、政策支持體系、運營管理機制體制、物流標準、職能服務等。上述物流要素的水平、規模、質量等共同決定著農產品物流跨區域流動的成本、效率、服務質量、物流組織化程度等總體績效。

三、基于混合整數規劃模型的農產品外貿物流網絡選址模型的建立

1.混合整數規劃模型的描述

混合整數規劃模型是一種經常被用來解決物流網絡系統中大型、復雜選址問題的方法。[3]它可以把固定成本以最優的形式考慮進去，并通過計算得出最優點。

混合整數規劃模型考慮的是一個區域的物流系統，以某類產品為對象。該模型中有關多元網點布局的問題通常是假定有m個資源點Ai（i=1，2，…，m），各點的資源量為ai，有n個需求點Bj（j= 1，2，…，n），需求點可以從設置的網點中轉進貨，也可以從資源點直接進貨，假定各備選地設置網點的基建投資、倉儲費用、運輸費率均已知，以總成本最低為目標確定網點布局的最佳方案。

2.農產品外貿物流網絡系統模型

農產品外貿物流網絡系統是由多個農產品收發貨的節點和它們之間的連線所構成的物流抽象網絡以及與之相伴隨的信息流動網絡的集合。[4]所謂農產品收發貨節點是指進出口過程中所涉及的國內外的各層倉庫，如農戶、農產品加工企業倉庫、農產品進口商貿企業倉庫、貨運代理人倉庫、口岸倉庫、國內外中轉站倉庫以及流通加工/配送中心和保稅區倉庫。所謂連線是指連接上述國內外眾多農產品收發貨節點的運輸連線，如各種海運航線、鐵路線、飛機航線以及海陸空聯合運輸線路（如圖1所示）。

3.基于混合整數規劃模型的農產品外貿物流網絡優化模型

（1）農產品外貿物流網絡優化的內容

農產品外貿物流網絡優化的實質問題是物流配送中心選址問題，[5]、[6]該問題是指在一個具有若干供應網點、若干需求網點的經濟區域內，選擇一個地址設置物流中心的規劃過程。最佳的物流中心選址方案是使商品從通過該中心匯集、中轉、分發直至輸送到銷售（需求）網點的全過程的效益最好。針對農產品外貿物流網絡優化，在物流中心的選址規劃中，應對物流中心選址的影響因素等進行綜合分析，并提出縝密的決策建議，以實現農產品外貿物流整合，使成本最小化。在農產品外貿物流標準化、外貿物流網絡信息化實現之后，農產品配送會更為迅捷，將實現農產品外貿物流的柔性管理。[7]、[8]建立農產品外貿物流網絡選址模型，有助于按照物流費用最小化原則，在廣域性空間范圍內實現農產品外貿物流網絡優化。

（2）運用混合整數規劃模型解決物流組織選址問題所需要的信息

根據圖1所示的農產品外貿物流網絡系統模型，在運用混合整數規劃模型解決物流組織選址問題時需要的信息有：擬建一、二級農產品物流中心的個數，各物流中心的地點，各物流中心的規模，從某個農戶向農產品加工企業運送的農產品品種及數量，從農產品加工企業向某二級物流中心運送的農產品品種及數量，從某二級物流中心向某一級物流中心運送的農產品品種及數量，通過各物流中心的品種及數量，物流中心興建、擴建和關閉的時間，計劃期內整個農產品外貿物流網絡中各種費用的總和（如圖2所示）。

（3）基于混合整數規劃模型的農產品外貿物流網絡優化基礎模型

上述模型中各變量的含義如下：

m：物流中心備選地的數目；

n：需求點的數目；

p：可興建的物流中心的最大數目；

Xij：從物流中心i到需求點j的運輸量；

zi：物流中心選址變量，當zi=1時，表示i地被選作物流中心，當zi=0時，表示i地未被選上；

Dj：j地的需求量；

Mi：備選物流中心i的建設容量；

hij：從i地到j地包括裝卸、運輸費在內的發送單價（單位為元/噸）；

Fi：備選物流中心i的固定費用（包括基本投資費和固定經營費）；

Q：農戶數目；

L：農產品加工企業數目；

Wrk：從農戶r到農產品加工企業k的運輸量；

Wki：從農產品加工企業k到物流中心i的運輸量；

Bk：農產品加工企業k的加工能力；

Ak：農產品加工企業k的供應能力；

crk：從農戶r到農產品加工企業k的運輸（包括裝卸費）單價；

cki：從農產品加工企業k到物流中心i的運輸（包括裝卸費）單價；

gi：物流中心i的流轉單價（單位流轉量的管理費用）；

C：物流網絡的總費用。

以上幾項成本費用的單位均為元/噸。根據這些參數和變量建立農產品物流網絡優化模型（1）。

（4）基于混合整數規劃模型的農產品外貿物流網絡優化基礎模型約束條件

在模型中，目標函數為物流總成本最小，約束條件分別表示為：如果i地址被選為物流中心，物流中心i所得到的各農產品加工企業的供應總量不超過它的容量；從各物流中心向某需求點供給的物資總和應滿足該需求點的需求量；選上的物流中心數目不得超過原定的限額（這主要是考慮投資能力的限制）；從農產品加工企業發送到各物流中心的物資總量不超過它的供應能力；從農產品加工企業所得到的農戶的供應總量不超過它的加工能力；通過物流中心i的貨物進出總量要相等。

求解該模型可得到總費用目標函數值最小的物流中心建設數目、地點和各流通中心向需求點的發送量，農戶向農產品加工企業、農產品加工企業向物流中心的運輸量。該模型為農產品外貿物流網絡選址問題提供了可操作的工具，但其求解方法十分復雜。下面，本文將以該模型為基礎，在不考慮農戶、物流中心投資運營費用的情況下，僅根據有限的數據建立農產品外貿物流網絡優化模型，并求解這個算例。

四、農產品外貿物流網絡優化模型算例分析

1.農產品外貿物流網絡優化模型的求解

根據基礎模型（1）的原理建立農產品外貿銷售物流網絡變參數0-1線性規劃模型。

假設各需求點之間的距離、產地與需求點的距離為dij（公里），運費為C（dij）（元/噸公里）；產地、銷售點及物流中心共計n個，共建有m個物流中心，K（k）表示第k個物流中心加上與之有供應配送關系的產地、銷售點的總數，這里k=1，…，m；由于農產品是有保質期的產品，因此產地到物流中心的距離有一定的約束L；優化目標設定為求總運輸成本Cost（元）最小。[9]、[10]

d0i：表示產地0到物流中心i的距離；

dij=dji：表示物流中心i到銷售地j的距離；

C（dij）：表示運輸費用是一個分段函數，根據相關數據設定函數值。

為確立分銷中心的位置，據上述條件建立農產品銷售網絡模型（2）。

本文構造的選址模型（2）是一個大規模變參數0-1線性規劃問題，按照傳統的求解算法很難得到問題的優化解，故根據實際問題的性質運用兩層分解尋優算法求解該模型。

算法步驟如下：

第一步：將節點分出合適的組。根據農產品外貿物流實際問題的特點，即根據每個區域特定的銷售特點和銷售條件，將銷售點按區域分組。使大規模變參數0-1線性規劃問題轉化為若干小規模變參數0-1線性規劃問題。

第二步：確定兩層間的農產品銷售運輸策略（農產品外貿物流網絡結構），利用枚舉法求每組所對應的小規模變參數。

第三步：如無特別策略要求，可進行各種策略下的優化結果比較，得出總成本最低的分銷中心的位置，否則按照要求的策略執行第二步尋優。

2.應用實例

以湖南省茶葉出口貿易為例，進行農產品外貿物流網絡優化模型的算例分析。根據調研數據，按照由產地直達物流中心、再由物流中心到各銷售地的銷售策略，確定三個物流配送中心的位置。

該問題可用模型（2）解決，并利用兩層分解尋優算法來求解。根據管理和體制的實際需要，可在湖南省主要出口地區分別建立一個物流中心，進行茶葉的集散與外銷。因此問題簡化為三個變量個數分別為10、12、17的小規模0-1線性規劃問題。

（1）數據收集與模型參數的設定

在模型（2）中，m=3，n=39，長沙、益陽、岳陽的產地、銷售點及物流中心的總數分別為K（1）=10，K（2）=12，K（3）=17。根據優選節點間最有效率距離，得出產地長沙（工廠所在地）到銷售地的距離d0i，物流中心與銷售地的距離dij。因為dij<500公里，所以運費C（dij）（元/公里）取0.36，距離約束取L=300公里，成本約束C的初始值可設定為一個比保底成本大或很大的數，以便于做初始輸入比較總運輸成本。

（2）計算方法及計算結果

根據上述兩層分解尋優算法，構造計算步驟。這里依產地直達物流中心、再由物流中心到銷售地的銷售運輸策略，k=1、2、3表示由長沙、益陽、岳陽的產地、銷售點及配送中心構成的三個組，Cost1表示產地直達物流中心的運輸成本，Cost2表示物流中心到各銷售地的運輸成本，Cost3表示總運輸成本。每組采用枚舉法尋找使Cost3最小的物流中心地址。

表1 優化結果

依計算步驟利用Matlab5.1軟件編程計算得出結果（3、1、7）。因模型（2）中的總運輸成本只是實際運輸成本的一個函數，故在表1中不必輸出。由表1可知，物流中心分別建立在長沙市開福區金霞物流園區、益陽市赫山區滄水鋪和岳陽市城陵磯，可使茶葉在滿足相關約束條件的前提下抵達各物流中心再運送到銷售地使總運輸成本最小。

五、結束語

隨著我國新農村建設中農業外向型經濟的發展，農產品物流體系不暢成為制約農業外向型經濟發展的瓶頸問題，也是當前備受關注的課題。本研究工作的成果將對湖南省農業外向型經濟的跨躍式發展起到一定的指導作用。然而，本研究還有待于進一步深化，后續研究將在進行廣泛調研工作的基礎上，收集更多數據，不斷完善該模型，充分發揮理論指導的作用。

[1]李學工．基于港口供應鏈的山東省農產品外貿物流空間優化[J]．集裝箱化，2008（2）：34-37.

[2]龐燕，王忠偉．外貿物流概論[M]．北京：中國商務出版社，2011：5-7.

[3]彭偉華．物流配送選址優化模型的研究[D]．武漢：武漢理工大學，2005：45-51.

[4]索志林，王棟．農產品物流中心選址模型及其應用研究[J]．農業技術經濟，2007（6）：51-56.

[5]王忠偉，任豪祥，龐燕．林產品物流中心規劃選址優化[J]．中國物流與采購，2009（1）：66-67.

[6]呂玉花．新農村建設中的農產品物流問題研究[J]．中國流通經濟，2008（3）：20-23.

[7]楊金．重慶外貿物流通道的分布及發展分析[J]．中國水運，2009（2）：57-59.

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[10]張培林，魏巧云.物流配送中心選址模型及其啟發式算法[J].交通運輸工程學報，2003（6）：65-68.

Agricultural Product Foreign Trade Logistics Network Optimization Research

PANGYan and WANGZhong-wei

（Central SouthUniversity of Forestry and Technology，Changsha，Hunan410004，China）

Building the perfect agricultural product foreign trade logistics system is of great significance for reducing the waste of agricultural product foreign trade logistics links,reducing the high cost of agricultural product foreign trade logistics and advancing international competitiveness of agricultural products.Combined with the practice of agricultural export-oriented economic development of Hunan new rural construction,expounded to agricultural product foreign trade logistics and agricultural product foreign trade logistics system,and based on the mixed-integer planning model,the authors built a model for agricultural product foreign trade logistics network optimization.Then,with the help of the application of that and the two layers of decomposition algorithm for solving the optimal model,the authors put forward a useful scheme for some agricultural product foreign trade logistics network optimization that can be used as the guidance for the great-leap-forward development of exportoriented economy of the agriculture industry in Hunan.

agricultural product foreign trade logistics；logistics network optimization；mixed-integer planning model；two layers of decomposition optimum algorithm

F252.8

A

1007－8266（2011）07－0026－05

龐燕（1965-），女，湖南省湘潭市人，中南林業科技大學物流學院副院長，副教授，博士，主要研究方向為物流工程與管理；王忠偉（1965-），男，湖南省邵陽市人，中南林業科技大學物流學院院長，教授，博士，主要研究方向為物流工程與管理。

陳靜