農(nóng)超對接下的農(nóng)產(chǎn)品供應網(wǎng)絡優(yōu)化

王海元+李學蘭

內(nèi)容摘要：農(nóng)產(chǎn)品的時效性和保鮮性決定了市場對農(nóng)產(chǎn)品供應模式的要求。伴隨著城鎮(zhèn)化的進程，農(nóng)產(chǎn)品需求區(qū)域越來越集中，超市或便利店采購已經(jīng)成為農(nóng)產(chǎn)品消費的主要方式。農(nóng)產(chǎn)品供應網(wǎng)絡的穩(wěn)定性對于農(nóng)產(chǎn)品流通成本的降低和農(nóng)戶的增收起著重要的作用，而穩(wěn)定性目標的實現(xiàn)必須在 “農(nóng)戶+合作社+超市”的農(nóng)超對接模式基礎上，充分認識并重視物流的作用。本文基于“農(nóng)戶+合作社+配送中心+超市”模式，構建整數(shù)規(guī)劃網(wǎng)絡模型，使用分支定界法進行優(yōu)化，并用實例說明了農(nóng)產(chǎn)品供應網(wǎng)絡模型可以實現(xiàn)最小化的物流配送費用。

關鍵詞：農(nóng)超對接 農(nóng)產(chǎn)品供應 物流網(wǎng)絡 整數(shù)規(guī)劃 分支定界

中圖分類號：F252 文獻標識碼：A

研究背景

我國市場經(jīng)濟是以市場為導向，根據(jù)市場進行資源配置的經(jīng)濟形態(tài)，農(nóng)產(chǎn)品購銷通道不暢成為制約農(nóng)業(yè)快速發(fā)展的一個重要原因。農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展提升了農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量，增加了優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品的供應量，也增加了供需矛盾。傳統(tǒng)的農(nóng)產(chǎn)品銷售方式因流通渠道長、運送半徑小、保鮮技術差、標準化程度低等缺陷，難以體現(xiàn)生態(tài)農(nóng)業(yè)基地生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品的價值，從而使很多特色農(nóng)產(chǎn)品局限在產(chǎn)地，無法形成大市場、大流通的格局，致使生產(chǎn)與銷售脫節(jié)，難以在消費者心中建立起安全信譽。加快農(nóng)業(yè)現(xiàn)代流通體系建設，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)和物流業(yè)的融合發(fā)展，使農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)銷快速對接，能夠有效提高農(nóng)業(yè)的產(chǎn)值和農(nóng)民的收入。

近年來城鎮(zhèn)化的步伐導致城鎮(zhèn)數(shù)量和規(guī)模不斷擴大，城鎮(zhèn)結構和功能也因此發(fā)生了轉(zhuǎn)變。城鎮(zhèn)化的主要特征表現(xiàn)為人在地理位置和職業(yè)上發(fā)生的轉(zhuǎn)變，城鎮(zhèn)人口和城市數(shù)量的增加導致了城鎮(zhèn)規(guī)模在不斷擴大的過程中形成了相對固定的市場需求，促進了大型連鎖超市向城市集聚，使得超市成為人們生活中不可或缺的一個組成部分。大型連鎖超市隨著城鎮(zhèn)化進程得到了快速的發(fā)展，也成為滿足人們對農(nóng)產(chǎn)品需求的一個有效場所。隨著大型連鎖超市和產(chǎn)地農(nóng)民專業(yè)合作社的快速發(fā)展，超市已經(jīng)成為鮮活農(nóng)產(chǎn)品銷售的重要渠道。隨著人們生活節(jié)奏不斷加快，生活便捷成為消費者的采購要求和日常習慣，社區(qū)便利店也逐漸成為社區(qū)居民農(nóng)產(chǎn)品消費的主要場所之一。因此，從農(nóng)戶到超市或者便利店的路徑成為鮮活農(nóng)產(chǎn)品供應鏈系統(tǒng)中不可或缺的組成部分，積極探索、推動鮮活農(nóng)產(chǎn)品銷售的有效途徑和措施成為必然。通過農(nóng)戶和商家簽訂意向性協(xié)議書，由農(nóng)戶向超市、菜市場和社區(qū)便利店開展鮮活農(nóng)產(chǎn)品直供的農(nóng)超對接模式已成為農(nóng)產(chǎn)品銷售的新型流通方式。“農(nóng)超對接”將現(xiàn)代流通方式引向廣闊的農(nóng)村，將千家萬戶的小生產(chǎn)與千變?nèi)f化的大市場對接起來，構建起市場經(jīng)濟條件下的產(chǎn)銷一體化鏈條，實現(xiàn)商家、農(nóng)民、消費者共贏。“農(nóng)超對接”通過農(nóng)產(chǎn)品流通模式的創(chuàng)新、減少流通環(huán)節(jié)、降低流通成本，進而實現(xiàn)了農(nóng)產(chǎn)品價值的提升。目前，國外已經(jīng)普遍采用這種農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)和銷售的對接模式，亞太地區(qū)農(nóng)產(chǎn)品經(jīng)超市銷售的比重達70%以上，美國則達到約80%，而我國只有15%左右。基于此，可以看出我國農(nóng)產(chǎn)品經(jīng)超市和便利店銷售的模式還不夠完善，一方面需要提升超市或便利店農(nóng)產(chǎn)品銷售的效率，另一方面則需要通過完善農(nóng)產(chǎn)品流通的基礎設施，發(fā)揮物流業(yè)在農(nóng)產(chǎn)品流通中的作用。通過在“農(nóng)戶+農(nóng)業(yè)合作社”與超市之間加入物流節(jié)點，共同構建安全、穩(wěn)定、高效的農(nóng)產(chǎn)品供應網(wǎng)絡，才能真正解決農(nóng)產(chǎn)品的供需矛盾。

研究文獻與發(fā)展狀況分析

圍繞“農(nóng)超對接”這一主題，學者們前期開展了許多卓有成效的工作。從農(nóng)超對接的具體方式，到實現(xiàn)農(nóng)超對接的各種對策建議，再到建立在供應鏈框架下的“農(nóng)戶+合作社+超市”模式的探討，近年來開展了很多有益的研究，同時也突出了物流環(huán)節(jié)在該模式下的重要作用。

王風峰（2014）認為物流體系是制約農(nóng)超對接的關鍵，需要政府政策的扶持。王漪昆、黎維斯（2012）探討了供應鏈框架下農(nóng)超對接的實現(xiàn)模式。劉磊等（2014）認為農(nóng)超對接合作博弈能夠提高農(nóng)產(chǎn)品供應鏈的績效，當消費者對于質(zhì)量安全的關注超過價格的時候效果更為明顯。徐廣業(yè)等（2014）、曹文彬等（2015）分別研究了“合作社+超市”兩級供應鏈的定價策略與不同契約選擇的影響因素。趙佳佳等（2014）認為通過農(nóng)超對接參與主體間的合作能力和合作意向可以提升組織的效率。施晟等（2012）分析了西蘭花種植與銷售的合作績效與剩余分配，認為該模式可以有效提高農(nóng)產(chǎn)品市場價值。趙敏，李富忠（2013）認為交易成本是農(nóng)超對接模式的關鍵。浦徐進等（2014）分析了影響農(nóng)超對接供應鏈運作效率的因素，發(fā)現(xiàn)農(nóng)戶生產(chǎn)規(guī)模和交易成本是影響運作效率的關鍵因素。馬翠萍，楊青松（2011）認為 “農(nóng)超對接”受到資產(chǎn)專用性的影響，達到一定的規(guī)模才能有效提升模式的效率。楊本芳（2016）分析了鮮活農(nóng)產(chǎn)品物流成本控制的影響因素和存在的問題并定性地給出了優(yōu)化控制策略。房麗娜等（2016）通過實證給出了農(nóng)超對接零售企業(yè)庫存管理的主要問題和改進措施。楊子江（2016）分析了福建農(nóng)超對接中存在的問題，給出相應的對策。

綜合上述，早期文獻側(cè)重討論“農(nóng)超對接”模式的實現(xiàn)方式及其對策建議；近期文獻則重點研究如何通過改善物流效率來提升 “農(nóng)超對接”效率。但上述文獻都較少涉及供應鏈模式下農(nóng)產(chǎn)品供應網(wǎng)絡的構建與優(yōu)化。網(wǎng)絡中流通成本的降低可以使供應鏈中的節(jié)點即農(nóng)戶、農(nóng)業(yè)合作社、物流提供商和超市、便利店均增加收益，降低農(nóng)產(chǎn)品供應網(wǎng)絡的流通成本是農(nóng)產(chǎn)品流通效率的重要任務。因此，本文從農(nóng)超對接模式下農(nóng)產(chǎn)品的供應網(wǎng)絡出發(fā)，通過網(wǎng)絡優(yōu)化降低農(nóng)產(chǎn)品流通費用，實現(xiàn)農(nóng)超對接中成本的降低，從而有效提升農(nóng)產(chǎn)品的價值和提高農(nóng)民的收入。

農(nóng)產(chǎn)品流通過程中加工、運輸、配送、倉儲和銷售等環(huán)節(jié)產(chǎn)生的費用構成了農(nóng)產(chǎn)品物流的整體成本。農(nóng)超對接的形式已從簡單的“農(nóng)戶到超市直供”擴展為多元化為主體的流通形式，使農(nóng)產(chǎn)品流通效率得到進一步提高。但是，在“農(nóng)戶+合作社+超市”模式中，由合作社向超市供應農(nóng)產(chǎn)品仍存在一定的局限性，該模式中農(nóng)產(chǎn)品流通的標準化程度低，進而影響了組織化程度。顯然，只有統(tǒng)一配送模式才能使各環(huán)節(jié)更加協(xié)調(diào)并提高效率。由于農(nóng)產(chǎn)品本身的特殊性造成物流成本占最終價格的比例較高，加之農(nóng)產(chǎn)品流通過程中涉及到的主體多元化，凸顯了第三方物流配送中心在農(nóng)產(chǎn)品供應鏈中的地位，因此利用第三方物流配送中心的優(yōu)勢調(diào)整和優(yōu)化配送計劃，更容易構建穩(wěn)定的農(nóng)產(chǎn)品供應網(wǎng)絡。

農(nóng)產(chǎn)品供應網(wǎng)絡優(yōu)化模型構建

在農(nóng)超對接背景下，供應鏈模式下的農(nóng)產(chǎn)品供應網(wǎng)絡中的各個參與節(jié)點以共享收益和共擔風險的方式參與其中，同時體現(xiàn)各自的自主性。因此，供應網(wǎng)絡中各個農(nóng)戶可以自愿與多個合作社合作，也可以按照其農(nóng)產(chǎn)品分類與不同的專業(yè)合作社進行合作；同樣，作為農(nóng)產(chǎn)品聚集地的合作社也可以與不同的配送中心進行合作；以此類推，配送中心同樣可以與不同的超市或者便利店進行合作。在此情況下，構建農(nóng)產(chǎn)品供應網(wǎng)絡就是一個按照不同的供需情況，按照流通成本最低的原則進行動態(tài)調(diào)整的任務。

本文構建一個由農(nóng)戶、合作社、配送中心、超市或便利店構成的網(wǎng)絡模型。農(nóng)戶（p）為農(nóng)產(chǎn)品供應節(jié)點，超市或便利店（s或o）為農(nóng)產(chǎn)品需求節(jié)點，合作社（c）和物流配送中心（d）為轉(zhuǎn)運節(jié)點；fij為通過弧aij的流量即農(nóng)產(chǎn)品流通量，約束條件為所有供應節(jié)點的凈流量（總流出量減去總流入量）為正，所有的轉(zhuǎn)運點凈流量為0；所有弧的流量都受到弧容量（（lij（a），uij（a）））的限制，所有弧的流量非負。

模型中，農(nóng)戶（p）可以按照不同的農(nóng)產(chǎn)品類型選擇不同的合作社（c），合作社可以選擇不同的物流配送中心（d），物流配送中心可以選擇不同的超市（s）或便利店（o）進行農(nóng)產(chǎn)品的配送。問題轉(zhuǎn)化為在農(nóng)產(chǎn)品供應網(wǎng)絡模型中，求滿足超市或便利店農(nóng)產(chǎn)品需求量的供應配送過程中的最小費用流，如圖1所示。

此模型可以利用線性整數(shù)規(guī)劃構建如下：

模型中假設條件如下：至少有一個供應點，一個需求點，其余的是轉(zhuǎn)運點；通過每一條弧的流只允許沿著箭頭的方向流動，通過弧的流量取決于其限制條件；網(wǎng)絡中有足夠多的弧提供足夠大的容量，使得所有供應點的流都能夠到達需求點；流的單位成本已知，通過弧的流的成本和流量成正比；滿足給定需求的情況下，使得網(wǎng)絡供應的總成本最小。

線性規(guī)劃問題求解目前最為成功的方式是割平面法和分支定界法，其基本原理都是通過不斷產(chǎn)生衍生問題，進而產(chǎn)生更加容易求解的松弛問題，重復上述步驟直到不再剩余未解決的衍生問題。可以簡單地將分支定界法的步驟描述如下：先不考慮整數(shù)約束，解規(guī)劃問題的松弛問題，沒有可行解則停止；有最優(yōu)解并符合整數(shù)條件則松弛問題和原規(guī)劃問題具有相同最優(yōu)解；若松弛問題有最優(yōu)解，但不是原規(guī)劃的最優(yōu)解則進入下一步，將目標函數(shù)的最優(yōu)解作為上界，用觀察法找一個可行解作為下界稱為定界，在最優(yōu)解中任意找一個不符合整數(shù)條件的變量，共同作為約束條件解決松弛問題稱為分支；修改上下界，小于下界者剪枝，如此循環(huán)直到全部小于下界，問題得到解決。

實例模型與求解

不失一般性，模型假設有6個農(nóng)戶（p1、p2、p3、p4、p5、p6）、3個合作社（c1、c2、c3）、3個配送中心（d1、d2、d3），需求點中有2個超市（s1、s2）、2個便利店（o1、o2）。如圖2所示。

從圖中可以看出，農(nóng)戶p1和p2、p3和p4、p5和p6分別向合作社c1、c2和c3供應農(nóng)產(chǎn)品；合作社c1向物流配送中心d1和d2供應，合作社c2向物流配送中心d1和d2供應，合作社c3僅向配送中心d3供應；在滿足最終需求的過程中，配送中心d1向便利店o1和超市s1進行配送，配送中心d2向超市s1、便利店o2和超市s2進行配送，配送中心d3向超市s2進行配送。在網(wǎng)絡圖中，農(nóng)戶可以根據(jù)意愿選擇不同的合作社，同樣合作社也可以選擇不同的配送中心，不同的配送中心選擇向便利店或超市進行農(nóng)產(chǎn)品配送。

本文所構建模型的網(wǎng)絡節(jié)點流量、成本與約束條件如表1所示。

將圖1的模型進行擴展，根據(jù)表1決策變量和約束條件可以得到如下線性整數(shù)規(guī)劃模型：

限于篇幅，下面列舉部分決策變量和約束條件：決策變量fij為通過弧aij（vi，vj）的流量，在圖中即順箭頭方向，比如由p4到c2即為fp4→c2。約束條件：農(nóng)戶fp1→c1=15；fp2→c1=20合作社（轉(zhuǎn)運點）fp1→c1+fp2→c1-fc1→d2=0；配送中心（轉(zhuǎn)運點）fc1→d1-fd1→o1-fd1→s1=0；需求點s1為0-（fd1→s1+fd2→s1）=38。

通過編寫MATLAB程序，使用分支定界法進行求解。

求解結果如下：

總運輸成本的最小值為：1044

從結果可以看到：合作社c1向配送中心d1的供應量為40，合作社c2向配送中心d2的供應量為28，向d3的供應量為2，合作社c3向配送中心d3的供應量為38；從配送中心到超市（便利店）：配送中心d1向超市s1供應量為38，配送中心d3向超市s2的配送量為50，總成本為1044。

參考文獻：

1.王風峰.論“農(nóng)超對接”的物流體系構建問題[J].農(nóng)業(yè)經(jīng)濟，2014（2）

2.楊子江.基于農(nóng)超對接的農(nóng)產(chǎn)品供應鏈運作分析[J].商業(yè)經(jīng)濟研究，2016（11）