基于SFLA的果蔬配送網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化應(yīng)用研究

馬貝貝　黃賓　王語盈

摘 要：針對(duì)果蔬配送網(wǎng)絡(luò)的成本性和時(shí)效性特點(diǎn)，以杭州某果業(yè)公司的實(shí)際配送網(wǎng)絡(luò)為應(yīng)用對(duì)象，構(gòu)建軸輻式網(wǎng)絡(luò)模型，利用仿真軟件并基于SFLA方法對(duì)模型進(jìn)行求解，形成多個(gè)以成本和時(shí)間為參數(shù)的備選方案。在建立符合公司實(shí)際要求的時(shí)效成本比標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，對(duì)各備選方案排序，選擇最優(yōu)方案優(yōu)化配送網(wǎng)絡(luò)。該方法不僅避免了以往配送網(wǎng)絡(luò)模型只注重成本而忽視時(shí)效的不足，特別適用于果蔬等類生鮮產(chǎn)品，而且可以根據(jù)實(shí)際情況動(dòng)態(tài)調(diào)整備選方案，從而便于實(shí)時(shí)優(yōu)化配送網(wǎng)絡(luò)。

關(guān)鍵詞：果蔬配送網(wǎng)絡(luò)；軸輻式網(wǎng)絡(luò)模型；SFLA方法；時(shí)效成本比

中圖分類號(hào)：F506 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）20-0053-02

Abstract： In view of the cost and timeliness of fruit and vegetable distribution network， this paper takes the actual distribution network of a fruit company in Hangzhou as the application object， constructs the axle-spoke network model， and solves the model by using simulation software and based on SFLA method. Multiple options based on cost and time are formed. On the basis of establishing the standard of time-effect cost ratio which accords with the actual requirements of the company， the optimal scheme is selected to optimize the distribution network. This method not only avoids the shortage of only paying attention to cost and neglecting the limitation of time in the past distribution network model but also can be applied to fresh products such as fruits and vegetables and can dynamically adjust the options according to the actual situation so as to optimize the distribution network in real time.

Keywords： fruit and vegetable distribution network； axis-radial network model； SFLA method； time-dependent cost ratio

一般產(chǎn)品的配送網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化問題只關(guān)注成本[1]，目標(biāo)是成本最小化，很多配送網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化思路和方法都是基于解決成本最小化問題[2]。區(qū)別于一般產(chǎn)品，生鮮農(nóng)產(chǎn)品不僅注重成本，也同樣注重時(shí)效，簡單將解決一般產(chǎn)品配送網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化問題的方法移植到生鮮農(nóng)產(chǎn)品研究中，就會(huì)出現(xiàn)成本降低但時(shí)效性也降低的問題[3-4]，因此處理生鮮農(nóng)產(chǎn)品的配送網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化問題既需要考慮成本也需要考慮時(shí)效。綜合成本與時(shí)效的配送網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法是包括果蔬在內(nèi)的農(nóng)產(chǎn)品配送網(wǎng)絡(luò)研究的必然選擇[5]。

1 應(yīng)用對(duì)象概況

杭州某果業(yè)公司現(xiàn)有門店30余家，各門店只負(fù)責(zé)銷售，而果品的揀選、配送等由專門的配送中心負(fù)責(zé)。各門店定期向配送中心下單，配送中心結(jié)合門店和車輛信息，以成本最小化為原則生成配送計(jì)劃。由于門店訂單差異較大，往往容易造成某些門店在周邊門店沒有相關(guān)訂單情況下，當(dāng)日訂單果品很難在次日送達(dá)，甚至?xí)悠跀?shù)日才能送達(dá)。在此情形下，雖然系統(tǒng)性成本得到降低，但時(shí)效性很難滿足，既影響了門店的銷售，也降低了果品的新鮮度，門店對(duì)配送網(wǎng)絡(luò)的抱怨不斷。

考慮到果品的特殊性，時(shí)效性不僅能保持果品新鮮度，提高售價(jià)和銷量，也能減少貨損，降低成本，因此經(jīng)過一段時(shí)間的營運(yùn)實(shí)踐，公司決定將時(shí)效性納入配送計(jì)劃，基本思路是改變過去的直達(dá)式配送模式（配送中心直接面對(duì)各個(gè)門店，即一對(duì)多配送模式），變?yōu)檩S輻式配送模式，見圖1。圖中假設(shè)有1個(gè)配送中心和8個(gè)門店。P為配送中心，A和B為門店。根據(jù)訂單信息，將A1、A1、A1、As作為一個(gè)子系統(tǒng)，其中As為該子系統(tǒng)的樞紐點(diǎn)；B1、B1、B1、Bs作為另一個(gè)子系統(tǒng)，Bs為該子系統(tǒng)的樞紐點(diǎn)。虛線為配送中心到各子系統(tǒng)樞紐點(diǎn)的配送網(wǎng)絡(luò)，實(shí)線為子系統(tǒng)內(nèi)部的配送網(wǎng)絡(luò)。需要說明的是As和Bs雖然是各子系統(tǒng)的樞紐點(diǎn)，但其同時(shí)也是門店。

配送中心將8個(gè)門店的果品配裝好后，利用配送中心的箱式配送車輛分別送至As和Bs。此時(shí)As和Bs既是門店又是果品暫存點(diǎn)，再利用各門店的便利車輛，如電瓶車等對(duì)子系統(tǒng)內(nèi)部的其他門店進(jìn)行二次配送。每日根據(jù)訂單情況動(dòng)態(tài)調(diào)整子系統(tǒng)及樞紐點(diǎn)，所以在每日的配送線路中，每個(gè)子系統(tǒng)的門店數(shù)和樞紐點(diǎn)都會(huì)有變化。

2 構(gòu)建模型

構(gòu)建模型如下：

目標(biāo)函數(shù)minC=∑P∑iαPiXPi+∑i∑jβijYij

約束條件∑iXPi=∑i∑jYij T=aT1+bT2+…+nTn≥T0i=1…n

目標(biāo)函數(shù)中，C為總成本，αPi和XPi分別為配送中心P到各子系統(tǒng)樞紐點(diǎn)以及各子系統(tǒng)樞紐點(diǎn)之間（即虛線系統(tǒng)）的單位運(yùn)輸成本和運(yùn)輸量，βij和Yij分別為各子系統(tǒng)樞紐點(diǎn)到各門店以及各門店之間（即實(shí)線系統(tǒng)）的單位運(yùn)輸成本和運(yùn)輸量。約束條件中，T為配送網(wǎng)絡(luò)時(shí)間可靠度，Ti（i=1…n，≠0）為單元網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間可靠度，T0為期望的時(shí)間可靠度，a、b…n為根據(jù)單元網(wǎng)絡(luò)重要程度設(shè)置的權(quán)重系數(shù)。

3 算法與標(biāo)準(zhǔn)

上述模型可以采用混合蛙跳算法，即SFLA來進(jìn)行求解。其基本思想是根據(jù)配送網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的隨機(jī)化序列構(gòu)建出成對(duì)的模型解，在每個(gè)節(jié)點(diǎn)上再按照同樣的規(guī)則測(cè)算自己的解。每個(gè)節(jié)點(diǎn)求解完成后再按照一定的規(guī)則并結(jié)合所有其他節(jié)點(diǎn)解形成的信息庫重新構(gòu)建模型解，使得解空間趨向于更優(yōu)。如此迭代反復(fù)，使解集不斷優(yōu)化，直至達(dá)到目標(biāo)所設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)。

一般情況下，時(shí)效與成本互為背反，在不斷優(yōu)化成本的同時(shí)，時(shí)效性也不斷降低，因此如果不設(shè)定一定的標(biāo)準(zhǔn)，很難界定解集優(yōu)化的最終解。一個(gè)解集存在一個(gè)成本和時(shí)間的解對(duì)集合，當(dāng)優(yōu)化為另一個(gè)解集時(shí)，成本降低一般會(huì)造成時(shí)間增加（優(yōu)化前期可能兩者都會(huì)降低，優(yōu)化后期則可能一個(gè)降低一個(gè)增加），此時(shí)衡量是否達(dá)到優(yōu)化目標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)一般有以下兩種：

一種是認(rèn)為單位時(shí)間的“價(jià)值”與單位成本的“價(jià)值”相當(dāng)，即在企業(yè)看來，時(shí)間雖然增加了一個(gè)單位，但成本也降低了一個(gè)單位，兩者相抵的話，企業(yè)是可以接受的。在這種情況下，只要時(shí)間變化量和成本變化量的比值（時(shí)效成本比）在實(shí)現(xiàn)設(shè)定的范圍內(nèi)，就可以認(rèn)為達(dá)到最優(yōu)解，表達(dá)式為？琢≤△t/△c≤？茁，其中？琢和？茁分別為設(shè)定的變化標(biāo)準(zhǔn)上下限。

另一種是認(rèn)為單位時(shí)間的“價(jià)值”與單位成本的“價(jià)值”不相當(dāng)，即在企業(yè)看來，時(shí)間和成本雖然各自變化了一個(gè)單位了，但兩者對(duì)企業(yè)的影響程度是不一致的。一般對(duì)果品品質(zhì)比較在意的企業(yè)對(duì)時(shí)效的要求更高，此時(shí)需要用一個(gè)調(diào)節(jié)系數(shù)來平衡這種差異，可以理解為時(shí)間增加一單位，需要用大于一單位的成本降低來平衡。這種情況下的表達(dá)式為？琢≤？覫△t/△c≤？茁，其中？琢和？茁分別為設(shè)定的變化標(biāo)準(zhǔn)上下限，？覫為調(diào)節(jié)系數(shù)。

4 求解

利用MATLAB編程，假設(shè)時(shí)間服從標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布，αPi為配送中心年運(yùn)營成本和配送量的比值，βij取成對(duì)門店的總運(yùn)營成本與總銷售量的比值，權(quán)重系數(shù)取門店的年平均銷售額，標(biāo)準(zhǔn)上下限設(shè)置為[-0.003，0.003]，認(rèn)為單位時(shí)間的“價(jià)值”與單位成本的“價(jià)值”相當(dāng)。假設(shè)某日的各門店的訂單量、配送成本等信息見表1，據(jù)此對(duì)模型求解。

當(dāng)?shù)_(dá)到113次時(shí)，-0.003≤△t/△c≤0.003，此后再多迭代一次，△t/△c反而超出范圍，即△c的一個(gè)單位變化引起△t超過一個(gè)單位的變化，成本的減少“得不償失”，因此可能認(rèn)為配送網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)優(yōu)化。最終配送網(wǎng)絡(luò)為門店1-5為子網(wǎng)絡(luò)，其中門店4為樞紐點(diǎn)，門店6-8為子網(wǎng)絡(luò)，其中6為樞紐點(diǎn)。

5 結(jié)束語

在成本的基礎(chǔ)上，將時(shí)效性加入網(wǎng)絡(luò)分析中，對(duì)于果蔬類產(chǎn)品配送網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化問題而言非常必要。借助SFLA方法求解，可以使得解集不斷逼近最優(yōu)解，并使得解集符合實(shí)際需要。果蔬配送網(wǎng)絡(luò)除了成本和時(shí)效外，轉(zhuǎn)運(yùn)損耗、節(jié)點(diǎn)處理等也可以做為重要的考量因素，將來可以考慮根據(jù)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景的需要，不斷增加更多影響因素，使得網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化更加貼近實(shí)際需要。

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