TSP模型在蔬菜基地物流配送中的應用

諶種華，楊 瀾

（江西農業大學 南昌商學院，南昌 330013）

0 引 言

蔬菜作為一種生鮮農產品，在農業生產和人們生活中占有非常重要的地位，尤其是近年來，隨著人們生活水平的提高，蔬菜的消費量、市場需求量也在不斷增加。但同時人們對蔬菜的新鮮度、質量、價格也提出了更高的要求[1]。現階段，由于大部分地區蔬菜供應鏈體系不夠完善，物流配送不到位，導致存在“最后一公里”、蔬菜物流損耗率居高不下、蔬菜價格高而菜農利潤薄等諸多問題。

生鮮農產品供應鏈受效率、靈活、響應、質量四個影響因素的制約[2]，而蔬菜配送路線優化則起著重要作用。一是減少運輸距離，縮短配送時間。選擇將配送里程最短定位為目標值，因為配送里程與配送成本的相關性最強，配送距離越短，配送的成本越低；縮短距離有利于減少配送時間。蔬菜是否新鮮與時間的長短相關，為了使蔬菜足夠新鮮應盡可能縮短配送時間。二是減少配送車輛和人工費用。蔬菜配送過程中產生的費用主要由車輛費用和駕駛員的工資費用組成，配送的車輛費用與配送路線的距離有關，距離越長則配送的車輛費用越高。人工費用是由員工的工作時間決定的，工作時間越長，員工工資越高。三是減少裝卸搬運次數。蔬菜周轉次數越多，消耗時間越長，蔬菜損耗程度越大，品質得不到保證。合理地規劃配送路線可減少蔬菜裝卸搬運次數，減少損耗。本文通過建立TSP（Traveling Salesman Problem）模型，優化蔬菜基地物流配送路線。

1 蔬菜物流的特點

蔬菜在人們生活中的比重越來越大，需求量也在急劇提升，全國蔬菜種植面積和產量也在不斷增加。近年來，我國蔬菜生產持續穩定發展，種植面積由2008年的1 785.6萬hm2增加至2016年的2 166.9萬hm2，產量由2008年的5.924億t增加至2016年的8.000 5億t（見圖1），蔬菜產量已超過我國糧食產量，成為我國第一大農產品。如此巨量的蔬菜需要通過巨大的物流，將蔬菜從生產地送到消費者的餐桌。蔬菜物流主要是指圍繞蔬菜進行的運輸、包裝、搬運、裝卸、倉儲、流通加工、配送及相關信息處理等各種功能而形成的特殊物流活動[3]，具有不同的特點。

圖1 2008—2016年我國蔬菜種植面積及產量增長情況

1.1 時效要求高

蔬菜不同于其他產品，蔬菜的營養成分以水分的形式儲存在蔬菜內，且水分極易消耗，易腐爛變質。蔬菜新鮮度是衡量蔬菜質量的一個重要標準。蔬菜在采摘后要保鮮，以此保證質量，則需要采用良好的包裝技術和冷藏來降低蔬菜的呼吸和蒸騰作用，但現實中缺乏專業的農作物保鮮技術[4]。蔬菜物流對蔬菜新鮮度要求高，且易損耗、保質期短。

1.2 運輸條件高

蔬菜比較脆嫩，運輸過程中受溫度、包裝、操作等因素影響，導致蔬菜在流通過程中易變質。蔬菜在常溫條件下不宜儲存，難以保鮮，導致蔬菜在配送過程中受損率達20%～30%。為保證蔬菜質量，農戶采摘蔬菜后需要有良好的包裝和適宜的溫度，在流通中盡量減少搬運裝卸次數，在運輸過程中采用冷鏈技術。

1.3 綜合成本高，利潤薄

蔬菜易腐，為保鮮其運輸中經常采用冷鏈技術，導致物流成本高、經濟效益較低。因此，大多時候蔬菜只能薄利多銷，快運快銷，導致蔬菜不宜進行長距離運輸。近年來，燃油價格漲速迅猛，以及各種道路收費的增長，造成物流成本居高不下。由于蔬菜利潤薄，甚至可能出現物流配送過程中成本過高導致種植戶、農業企業虧損的情況。

2 樟樹市張家山街道蔬菜示范基地物流配送存在的問題

樟樹市張家山街道積極打造無公害蔬菜科技示范基地，已建成蔬菜大棚24座、溫控大棚3座，蔬菜種植面積1 000hm2，種植葉菜類、瓜果類和吊菜類蔬菜20余種。近年來，樟樹市為推進新一輪“菜籃子”工程，大力發展蔬菜基地建設，投資160萬元對張家山蛟湖蔬菜基地（約206.67hm2）進行了道路、排灌溝渠的改造；投資400余萬元在張家山杏塘村建立133.333hm2蔬菜基地，其中在杏塘村委肖家、蘭家建立40hm2核心示范區，完成田間工程和4.67hm2鋼管塑料大棚建設，引進樟樹市成鑫實業有限公司承包經營。該公司引進江西農業工程學院蔬菜專業教師、青皮冬瓜種植能手、南昌郊區種菜專家到基地創業，劃分種植區，并提供生產資料、生產人員，種植戶按質按量上交新鮮蔬菜，由公司統一銷售，公司發放年薪，對超過訂單部分按市場價的一半返還給生產者。該基地現已生產新鮮蔬菜30余種銷往南昌、本市批發市場、超市和大型酒店，公司和生產者都獲得了可觀的經濟效益，但其物流配送仍存在問題。

2.1 基地蔬菜供應鏈過長

該基地采用“公司+合作社+協會”的模式運作，由蔬菜生產基地、產地供應商、產銷地批發商、零售商、消費者組成，且以“多對多”的形式進行交易（見圖2）。蔬菜經過農戶—產地批發商—分銷商—超市、農貿市場—消費者諸多環節易造成重復作業，浪費資源，且經過過多環節使得蔬菜的流通速度下降，難以保證蔬菜質量，同時還不斷提高終端蔬菜的價格。另外，蔬菜供應鏈過長可能使預測需求信息失真，導致出現物流成本過高、物流活動效率低、蔬菜新鮮度低等問題。

圖2 蔬菜供應鏈

2.2 技術水平和設備落后，配送成本過高

蔬菜保鮮技術落后，冷藏設備、冷藏車輛不足，導致蔬菜在包裝配送過程中產生過高物流成本。張家山杏塘蔬菜基地核心示范區雖然由成鑫實業有限公司承包經營，但部分仍由農戶經營，并對蔬菜進行銷售。由于蔬菜沒有采取統一銷售，缺乏規模效應，提高了生產成本。

2.3 信息化程度低，銷售渠道太少

蔬菜物流信息化程度低，當各環節之間缺少信息反饋時，會導致在傳遞過程中出現信息失真的問題，使得需求方的市場風險加大，基地和種植戶不能及時根據市場信息及時調整，極易出現缺貨或滯銷問題。目前，蔬菜銷售僅靠與同城的一些超市等合作，或是靠熟人介紹，帶來蔬菜滯銷的風險。另外，蔬菜存儲時間過長，損耗嚴重，造成運營成本過高，降低企業利潤。

3 基于TSP模型的蔬菜基地物流配送路線優化模型的構建

為了提高物流服務水平，綜合考慮配送成本、配送時間及蔬菜農產品的特點，應通過建立TSP模型，優化蔬菜基地物流配送路線。

3.1 TSP模型描述

TSP模型又稱旅行商問題，它是一個典型的單回路運輸問題模型，可通過啟發式算法得到最優解。

TSP問題描述：在給出的一個n頂點網絡，要求找出一個包含所有頂點在內的最小耗費的一條回路[5]。TSP模型數學描述為：

連通圖H，其頂點集A

Xij∈{0, 1},i=1, 2, …,n,j=1, 2, …,m

決策變量為：

求解TSP模型，采用啟發式算法中較簡單的方法之一，即最近插入法，可得到相對滿意的解。最近插入法分為以下四個步驟：

（1）找到從V1出發距離最小的節點Vk，構成一個子回路，T={V1,Vk,V1}。

（2）尋找剩下節點中到V1,Vk中某一個節點距離最小的節點Vi，構成新的回路，T={V1,Vk,Vi,V1}。

（3）再尋找剩下一個節點中到V1,Vk,Vi距離最小的節點，試插入V1,Vk,V1，Vi和Vi,Vk之間，找到增加距離最小的子回路。

（4）重復（2）、 （3），直至所有節點都加入到子回路中，這樣子回路就演變成一個TSP的解。

3.2 TSP模型的求解

以蔬菜示范基地為起點，列舉樟樹市區幾個比較有代表性的蔬菜配送點。為了便于計算，將蔬菜示范基地、蔬菜批發市場、樟樹三中、樟樹中學、沃爾瑪、銀河假日酒店、江西航天國際酒店分別用V1,V2,V3,V4,V5,V6,V7表示。其蔬菜配送點距離矩陣見表1。對于沒涉及到的一些地點，同樣也可用此方法進行研究。

表1 蔬菜配送點距離矩陣 km

12這時V1,V2構成一個子回路：T={V1,V2,V1}，如圖3所示。然后考慮剩下的V3,V4,V5,V6,V7到V3，V2中某一個節點間的最小距離；min{C1i,C2i｜i∈N, 1≤i≤7，且i≠ 1, 2}=C23=1.5。

由于對稱性，將V3插入V1和V2之間的往返路線中，結果都是一樣，所以這時構成了一個新的子回路：T={V1,V3,V2,V1}，如圖4所示。

依次重復上述步驟，就可用最近插入法得到所需要的解：T={V1,V6,V4,V7,V5,V3,V2,V1}，如圖5所示。

最后，總的行駛距離為：14.5+3+2.5+3+1.5+1.5+13.5=39.5（km）。

圖3 由V1, V2構成的子回路

圖4 由V1, V3, V2構成的子回路

圖5 由最近插入法求得的最終結果

4 結 語

要縮短蔬菜從采摘到餐桌的時間和空間距離，優化配送路線是一個有效的方法。本文選取樟樹市區幾個比較有代表性的蔬菜配送點建立TSP模型，然后從蔬菜示范基地出發進行物流配送，探討配送成本最小的配送順序。當蔬菜配送點有所改變時同樣可用TSP模型優化配送路線。在不同條件下，TSP模型還可用其他算法進行求解，其模型的應用具有多樣性。隨著電子商務的發展及各種模型研究的深入，我國蔬菜物流業具有巨大的發展前景，并呈現出多元化、信息化、智能化、全球化的發展趨勢[6]。我們需要結合國情，借鑒發達國家的蔬菜物流經驗，重構蔬菜供應鏈體系，促進我國蔬菜物流業蓬勃發展。

[參 考 文 獻]

[1]張亞婷.蔬菜物流運作模式及優化研究——以陜西省為例[D].西安：長安大學經濟與管理學院，2012.

[2]吳安波，孫林輝，劉真余.電商環境下生鮮農產品倉儲配送模式探討[J].商業經濟研究，2017（24）：92.

[3]聶凱.農村流通產業組織優化研究[D].長沙：湖南大學經濟與貿易學院，2008.

[4]張麗麗，劉楠.電子商務環境下村鎮農產品物流配送模式研究[J].電子商務，2017（12）：5.

[5]孫小瑞.軍地應急配送體系構建與評價[D].哈爾濱：哈爾濱工業大學交通科學與工程學院，2009.

[6]李秀麗.電子商務環境下物流業的發展趨勢[J].中國商貿，2011（10）：155.