基于Flexsim的山區生鮮農產品冷鏈物流配送網絡仿真分析

0 引言

近日，科技部發布了《“十三五”食品科技創新專項規劃》，其中多次提到發展冷鏈物流的重要性，冷鏈物流已成為我國“十三五”規劃的一個重要指標[1]。冷鏈物流配送在整個冷鏈物流中占據很重要的位置，優化冷鏈物流配送路徑、減少配送成本、提高客戶滿意度是冷鏈物流配送的關鍵。目前，貴州省正在大力興建農產品生產基地，鮮活農產品由于要保鮮，時效性要求就更高，運輸的成本高于普通物流，因此，對于生鮮農產品產業的發展，物流無疑成為痛點。由于貴州地處山區，很多農產品基地交通不便，加之技術落后，配送網絡不健全等因素，造成物流成本更高；合理的配送網絡不僅可以降低運輸成本，還大大提高配送效率，保證了生鮮農產品的品質，更好地服務顧客，提高顧客滿意度。對于國際冷鏈物流來說，加拿大農產品冷鏈物流位居世界先進水平，冷藏運輸率高達90%，冷鏈物流損耗5%，物流成本不足30%，至今積累許多寶貴經驗，值得我們學習借鑒。主要體現在：冷鏈物流法律體系完善，政府扶持力度大；冷鏈物流體系多樣化；冷鏈物流模式多元化：產地加工企業模式、批發市場與配送中心模式、第三方物流模式；信息技術應用全面：EDI技術、自動識別技術、無線射頻技術、GPS等，實現冷鏈物流系統電子化管理；同時還實現了低溫加工、低溫貯藏、低溫運輸與配送、低溫銷售的全程監控管理；冷鏈協會推動發展[2]。Jevsnik等調查了從零售商到消費者的食品安全意識，大部分消費者缺乏冷鏈意識，沒想過使用冷藏袋運輸，也不知道如何正確的調整冰箱溫度來存儲易腐食品[3]。Ju-Chia Kuod等提出溫度的監測和控制是維持冷鏈食品安全的必要條件，基于多溫度共同配送體系，建立了一種新的物流服務模式[4]。我國有關冷鏈物流的研究起步較晚，首次出現是在20世紀90年代，比國外相對落后。目前也有學者對此進行研究。

張平[5]等對我國果蔬低溫貯藏保鮮的發展進行了概述，文章不僅對各類冷藏庫進行了介紹，還介紹了相關的制冷工藝、制氮方法和保鮮技術。該研究對于冷鏈物流的發展和冷鏈基礎設施的建設提供了一定的理論支持。

王憶南[6]在農超對接背景下冷鏈物流配送中心面臨問題及對策探析一文中，介紹了以超市企業直接通過農民專業合作社（或農產品生產基地）采購生鮮農產品的農超對接的冷鏈物流配送模式，研究了“農超”對接和冷鏈物流配送中心的關系，分析了我國生鮮農產品冷鏈物流的現狀和存在的主要問題，并結合浙江實際，就如何完善生鮮農產品冷鏈物流配送體系提出對策建議。

馬鐵良[7]在基于GPS的山區物流配送系統的設計與實現一文中，通過研究某山區城市煙草行業的物流配送，介紹了山區物流配送系統的設計與實現。表明了山區配送作業由于受地貌、經濟等影響因素更加突出，得出山區物流配送信息系統使用的重要性。并提出對于系統開發主要涉及到的相關技術（GPS、GIS、JAVA等）的應用。

曹倩[8]等人對生鮮農產品的配送中心選址、配送網絡的優化做了理論研究，并采用仿真模擬，得出優化的配送網絡。文中通過建立數學模型對生鮮農產品的網絡節點進行選址研究，并研究了如何搭建合理的配送網絡。通過仿真模擬，表明了Flexsim仿真在企業進行優化改良方案上的重要作用。

1 山區冷鏈物流運營模式

1.1 山區冷鏈物流特點

一般來說，冷鏈物流泛指冷藏冷凍類農產品在生產、貯藏運輸、銷售，到消費前的各個環節中始終處于規定的低溫環境下，以保證農產品質量，減少農產品損耗的一項系統工程。而農產品冷鏈物流即是對肉、禽、水產、蔬菜、水果、蛋等生鮮農產品從產地采收（或屠宰、捕撈）后，在產品加工、貯藏、運輸、分銷零售環節始終處于低溫控制環境下、最大限度保證產品品質和質量安全、減少損耗、防止污染的特殊供應鏈系統[9]。

我國每年約有4億多鮮活農產品進入流通領域，但是絕大多數的農產品是在沒有冷鏈或者局部冷鏈保證的情況下運輸與銷售，只有極少數的鮮活農產品是按照預冷——加工生產——冷庫——冷藏車運輸——批發站冷庫——超市冷柜——消費者冰箱這種冷鏈模式進行的，這就使得貨損浪費極其嚴重，造成了巨大的經濟損失。以蔬菜水果為例，發達國家產后損耗率為5%，而我國高達25%～40%[10]。

當前我國山區冷鏈物流業存在許多問題和挑戰，主要表現為：

（1）山區冷鏈物流基礎設施能力不足。基礎設施相對滯后，冷庫、冷藏車數量遠遠不夠，無法適應現代物流的發展。功能完善、布局合理的物流園區體系尚未形成；缺乏合理的配送中心，共同配送模式更是沒有體現。物流基礎設施之間銜接合理性、配套完善性等問題比較突出。

（2）山區冷鏈物流管理意識薄弱。由于山區物流發展相對滯后， 很多山區企業對物流的認識較為狹隘， 其認識還停留在物流即倉儲、運輸的傳統物流上缺乏系統性的管理，有的企業對冷藏設備以及農產品的貯藏缺乏認識，筆者對貴州省黔東南丹寨哈密瓜生產基地調研發現，當地瓜農在對哈密瓜的貯藏方面缺乏常識，導致哈密瓜腐爛率很高。此外，由于地處山區，交通不便利，加之缺乏專業人士的指導，當地哈密瓜銷往外地渠道單一，配送模式老化，導致物流成本很高，瓜農收益率較低。目前貴州省山區農產品生產基地大部分依靠農戶自行聯系商家收購，甚至物流環節依靠農戶自己將農產品運出山區，導致了農戶工作量增加，生產效益降低，物流成本升高，收益減小。當地真正專門做第三方物流的企業實為罕見，沒有成立專門的配送中心，缺乏系統性的配送管理，很多物流企業沒有意識到物流作為“第三利潤源”的重要性，沒有意識去開發其背后的巨大利潤[11]。舍不得下成本去建設合理完善的物流配送體系，然而，合理的物流配送網絡能使企業降低很大的物流成本，從而提高企業的收益。因此，本文將通過Flexsim仿真展現對配送體系優化后，配送網絡的作業效率大大提高的表現，直觀地給企業更好的建議。

（3）山區冷鏈物流成本較高、物流企業效率普遍偏低。山區由于受到地域偏遠、市場環境不好、自然條件惡劣等因素影響，開發難度大，造成許多山區道路不通，造成山區物流成本居高不下且物流作業效率低下。另外，由于經濟條件落后，山區冷鏈物流設施設備不齊全，管理模式落后，加之受到交通條件影響，冷鏈物流資源周轉慢，從而造成企業物流成本較高。

（4）冷鏈物流技術落后。目前我國冷鏈物流正處于發展初期，許多技術還尚待改進，山區由于地理、歷史、經濟條件等諸多因素，物流技術與發達地區相比存在很大差距，主要體現在網絡化設施、自動化設備、信息技術以及一些先進管理技術的普及率低下。導致冷鏈物流技術落后，成為影響山區冷鏈物流業發展的重要原因之一。

（5）物流管理和經營人才的缺乏。山區地區在物流管理模式上，很多企業仍然按照陳舊的物資管理模式進行經營，而傳統的物資管理和操作已跟不上現代冷鏈物流發展的步伐和管理體制，因此，物流企業經營和管理的專業人才成為山區冷鏈物流發展的重要突破口。由于山區的經濟環境落后、地理條件因素較差、各類設施落后等因素，很多人才不愿意留在山區發展，人才流失大。此外，政府在培養人才、吸納人才、留住人才的相關政策和指導意見還不完善。物流人才的缺乏成了制約山區發展冷鏈物流業的最大障礙。

山區由于地理位置限制，交通不便，導致物流成本居高不下。山區生鮮農產品品種很多，一般主要包括肉、禽、蔬菜、水果類，還有一些特色產品。拿貴州省來說，目前主要有獼猴桃、藍莓、草莓、金刺梨、茶葉、蔬菜類、肉、禽、蛋類等。在電子商務發展的驅動和大數據的環境下，越來越多農產品生產基地開始利用電商平臺推廣農產品，依靠網絡使得黔貨出山，但目前該產業發展遇到很多瓶頸。其中，物流技術的落后以及配送成本居高不下就是一個重要的因素。因此，本文將以貴州省某市某農產品配送中心的配送模式入手，研究其配送模式，并通過仿真模擬找到問題所在，從而進行改進。

1.2 目前生鮮農產品現有物流運作模式介紹

配送網絡是由網絡節點及路徑構成，只有確定網絡節點的位置，才能形成配送網絡的大致布局，因此，根據生鮮農產品網絡節點選址方法的理論研究，確定生鮮農產品配送網絡的各個節點的位置，結合我國生鮮農產品冷鏈物流的發展狀況及運作模式，初步構建生鮮農產品冷鏈物流配送網絡的概念模型。目前我國生鮮農產品冷鏈物流運作模式主要有三種：

（1）農產品+批發商+零售商+終端市場模式

該模式主要是農場生產出農產品后經過干線運輸發送到批發商，再經過批發商配送到城市的各大菜市場，最后送達餐飲企業或者家庭餐桌。其流程如圖1所示：

圖1 我國目前農產品運作模式1

（2）源頭直采+平臺直銷+終端配送模式

該模式是采購方直接到農產品生產地采購，經過干線運輸到企業的餐飲平臺，消費者通過平臺采購，最后經過最后一公里配送到各餐飲門店或家庭餐桌。流程如圖2所示：

圖2 我國目前農產品運作模式2

（3）批發市場自采+餐飲門店+終端消費模式

該模式是餐飲門店或超市直接到農產品批發市場采購，經過短駁運輸到餐飲門店或超市，最后經過最后一公里配送到各餐飲門店或家庭餐桌，這種模式是目前很多小型超市和餐飲店使用的模式。流程如圖3所示：

圖3 我國目前農產品運作模式3

2 某市某超市配送網絡仿真模擬

本文主要探討貴陽市W超市生鮮農產品配送網絡，通過Flexsim對現有配送網絡中的配送路徑進行仿真研究，檢驗配送網絡的運行效率，如果存在問題則給出相應的優化方案。由于W超市的門店較多，根據貴陽市的區域劃分，分為南明區、云巖區、烏當區、觀山湖區、白云區、花溪區，清鎮市、修文縣、開陽縣、息烽縣，本文只考慮城區，也就是南明區、云巖區、烏當區、觀山湖區、白云區、花溪區的配送情況。根據要求對W超市生鮮農產品配送網絡進行仿真模擬。

本文仿真模型的仿真目標：

（1）檢測配送車輛是否滿足配送需要；

（2）確定網絡中是否存在瓶頸，在實際情況允許的條件下，消除瓶頸，提高配送網絡的運行效率。

W超市是目前貴陽市較大的超市，目前開始著力發展冷鏈物流，并取得了一定的成績，但由于冷鏈物流處于發展的起步階段，在生鮮農產品配送方面，遇到很多瓶頸，超市自身也在不斷地做出相應的改革。本文主要是從超市配送模式上進行研究，根據超市主要采取的自營模式，做相應的仿真模擬實驗。

圖4 W超市配送網絡模型

2.1 模型建立

W超市目前冷鏈物流運作模式主要是農產品從生產地采摘后直接運往農產品批發市場，然后由超市自己的配送系統派送車輛到農產品批發市場將需要的產品運往超市配送中心，再從配送中心將農產品依次運往各門店，模型如圖4所示：

2.2 仿真模型實體確定

由于農產品生產地到農批市場的系列數據不容易采集，因此本文主要模擬“農批市場—超市配送中心—超市各零售門店”這個過程中的路徑，并進行仿真以及優化。在Flexsim仿真模型中針對每個實體對象由以下對應關系表示：

（1）農批市場是在此仿真模型中的源頭，因此用 source（發生器）來表示，因而農批市場 1、2、3、4分別對應 source1、2、3、4；

（2）超市配送中心即處理中心，因此用processor（處理器）來表示；

（3）整個配送過程中涉及到運輸車輛和操作員，分別用operator和transporter表示，每個作業階段的操作員和運輸車輛都不同，其中，農批市場到配送中心的操作員有operator1，operator2，operator3，operator4；運輸車輛有transporter1，transporter2；而負責門店配送的車輛則對應transporter3、transporter4、transporter5，操作員對應operator5；

（4）超市各零售門店在仿真模型中相當于一個暫存區，因此由用queue（暫存區）表示，零售門店1～8分別對應queue1～8。

2.3 參數設置

由于上述概念模型是由簡化的配送網絡所形成，而農戶、供應商的相關數據較難獲得，門店數據是以S市區域劃分，較難得到準確的數據，因此仿真模型中農戶和供應商的相關數據主要是根據實際情況大致估算出相應的數值，仿真模型中配送中心的相關數據主要是調研而來，而仿真模型中門店的數據則是對各個區域內的大型超市的實際數據進行相應處理所產生。

（1） 農產品源實體source（發生器） 參數設置

農產品用每個托盤裝好運到配送中心，假設配送中心每天最多可以加工處理的農產品為1500個托盤，假設配送中心每天工作時間為9小時，如果要完成任務，則每個托盤到達配送中心的時間間隔應為22秒，服從指數分布。

（2）配送中心處理器prosser參數設置

通常裝卸一個托盤的作業時間在1～2分鐘，假設處理器不發生故障，按照最快的處理速度進行，即處理時間為60s。

（3） 各門店即queue（暫存區） 參數設置

暫存區用來表示各零售門店的自有倉庫，配送中心車輛將農產品送達各零售門店后，一部分農產品直接上到門店貨架進行銷售，另一部分則需要存放到倉庫里面，為降低儲存費用，且保證產品質量，提高貨物的流轉速度，暫存區的容量不能過高，假設定為需求量的60%。

（4） 操作員

操作員在這里主要是協助叉車裝卸貨物，每個農批市場有一個操作員負責，而配送中心則安排一位操作員，并且該操作員不是指定操作，而是哪輛車需要就去協助哪輛車作業。

（5） 叉車

叉車在此主要任務是裝卸貨物，其速度不能過快，因此假設叉車速度為12m/s。

（6） 網絡節點

網絡節點主要用來構建車輛配送路徑，可以在構建的虛擬配送路徑中設置配送中心到各零售門店的距離以及行駛路徑，相關數據如表1所示：

表1 超市零售門店到配送中心的距離 單位：m

2.4 目前配送網絡存在的問題

根據仿真結果分析發現按照原來的配送模式，效率較低，配送中心出現作業瓶頸，也就是說配送中心處理速度慢，車輛利用率低，因此應該考慮增加處理作業臺，并且考慮采取共同配送模式來進行配送。圖5是假設以某超市某天配送情況，用傳統自營配送模式和共同配送模式進行作業得到的結果分析圖：

圖5 自營配送模式與共同配送模式對比結果

3 改進后的配送網絡仿真分析

經過分析，對W超市原來的自營配送模式進行改革，采用共同配送模式進行作業，并且在第三方配送企業作業時，仿真模擬增加了處理器也即配送作業臺，加快了配送速度，也提高了資源利用率，從而降低超市配送成本。配送中心作業場景仿真模擬如圖6所示。

4 結論

本文主要對W超市實際配送網絡進行仿真研究，根據W超市冷鏈物流配送網絡的實際數據，應用 Flexsim仿真軟件建立超市的配送網絡仿真模型，并對其運行，找出現有配送網絡中的瓶頸。通過對仿真模型中的參數調整，優化瓶頸，不僅使W超市能從直觀的角度審視改進后的配送網絡的運行效率，而且節約了超市的投資成本，縮短了優化周期。根據對仿真模型運行結果的分析提出了改進的具體措施，并通過改進措施的實施，有效地提高了W超市的配送效率，減少了資源浪費現象。

參考文獻：

[1]王武強.科技部：《“十三五”食品科技創新專項規劃》將于近期發布[J].中國農村科技，2017(3):46-47.

[2]王微微.國內外農產品冷鏈物流發展的比較與借鑒[J].中外物流業，2012(4):25.

[3]M.Jev?nika,V.Hlebecb,P.Rasporc.Consumers'awareness of food safety from shopping to eating[J].Food Control,2008,19(8):737-745.

[4]Ju-Chia Kuo,Mu-Chen Chen.Developing an advanced Multi-Temperature Joint Distribution System for the food cold chain[J].Food Control,2010,21(4):559-566.

[5]張平，陳紹慧.我國果蔬低溫貯藏保鮮發展狀況與展望[J].制冷與空調，2008,8(1):5-10.

[6]王憶南.農超對接背景下冷鏈物流配送中心面臨問題及對策探析[J].科技與經濟，2014(2):47-50.

[7]馬鐵良.基于GPS的山區物流配送系統的設計與實現 [D].北京：北京工業大學（碩士學位論文），2009.

圖6 配送中心作業場景仿真模擬

[8]曹倩.生鮮農產品冷鏈物流配送網絡優化及仿真研究[D].江蘇：蘇州科技學院（碩士學位論文），2015.

[9]李建春，吳立鴻.農產品冷鏈物流[M].北京：北京交通大學出版社，2014.

[10]楊蕊.物聯網技術下的我國農產品冷鏈物流優化研究[D].山西：山西財經大學（碩士學位論文），2015.

[11]黃小敏.山區煙草商業企業精益物流評價體系構建[D].貴州：貴州大學（碩士學位論文），2016.