棉花物流運輸優化方案研究

周長鋒 孫苗

[摘要]物流配送是棉花產品銷售業務的重要環節，運輸成本是其業務成本的重要組成部分。考慮到棉花產品作為戰略資源的季節性生產特征，文章以棉花種植公司的最大化利潤作為目標函數，構建了基于網絡流的運輸模型，結合算例驗證了模型的可行性和合理性。模型求解得到的運輸配送方案，優化了到各加工廠和各分銷商的路徑和配送量，有效降低了加工成本和運輸費用，從而增加了棉花種植公司的利潤，保障物流系統的平衡發展。同時，文章進一步探索了棉花產品物流網絡運輸優化的新思路。

[關鍵詞]棉花；運輸優化；農業產業鏈管理

[DOI]1013939/jcnkizgsc201915158

1引言

棉花是關系國計民生的重要戰略物資和保證紡織工業發展的重要原材料。棉花的產業鏈長，涉及行業多，不僅牽涉到上億農民的收入，還會影響產業鏈上的相關企業和個人的利益。在棉花產業的發展上，中國不僅是棉花生產、消費大國，同時也是棉花的進口大國。據國家統計局數據顯示，2016年全國棉花總產量為5343萬噸，比2015年減產260萬噸，下降46%，主要原因是播種面積繼2014、2015年棉花播種面積減少后，又減少了4205千公頃（6308萬畝），下降111%[ZW（]數據來源：國家統計局，http：//datastatsgovcn/easyqueryhtm？cn=C01[ZW）]。而國內棉花的總消費量為 8200 萬噸，盡管自2007年始近十年來國內棉花需求不振，九年間已累計減少 2111%[ZW（]數據來源：2017年國內外棉花市場需求情況分析， http：//wwwchyxxcom/industry/201705/523629html[ZW）]。總體而言，中國棉花市場上供求矛盾依然突出，國內總供給的缺口依然達到近300萬噸。

是什么原因導致棉花產業出現的供需不平衡呢？楊蓮娜（2012）認為，隨著市場的開放，從美國和印度進口的棉花價格優勢更加明顯，導致國內棉花的種植面積和總產量不斷下滑。[1]要提高國產棉花的價格競爭優勢，無外乎有三種途徑：一是依靠國家的扶持政策，已有研究表明國家的扶持政策并非明智之舉，事實上國家也在逐漸減少這種扶持政策；其二是在棉花種植技術研發上下功夫，利用現代農業技術增產和提高棉花品質，然而這種途徑需要科研人員長期的技術積累；其三就是在棉花在產業鏈過程中的各種成本控制上優化，比如降低物流成本。而棉花產品的物流成本控制需要建立合理的物流網絡來提供支撐，核心問題就是路徑優化和流量配給，尋找最優的運輸和配送方案使成本最低。由于中國的主要棉花生產基地集中在新疆，而新疆本土的深加工能力有限，棉花的初級產品加工卻在中部的武漢和鄭州等地，紡織業最發達的地方卻在東部沿海的上海、無錫等地，關聯產業的空間跨度非常大，物流成本占了很大比重。因此，科學合理的選擇加工場地，尋找最優的物流路徑和流量分配與控制方案，可以顯著降低加工成本和物流成本，對于提高國內棉花的價格競爭力以及提高棉花產業供應鏈的效率有著重要的現實意義。

黃季焜等（2014）使用分層隨機抽樣方法對新疆進行了調查，指出棉花目標價格政策有利于穩定新疆的棉花生產，保護棉農的收益。[2]馬瓊等（2013）調查了新疆棉花生產的正外部性，運用條件價值法（CVM），測算了棉花生產的補貼標準，從而提高農戶種植棉花的積極性。[3]譚硯文和關建波（2013）闡述了宏觀經濟因素、消費需求和市場信息會對棉花市場產生波動影響。[4]國內對于棉花物流配送的文獻較少，研究也主要是采用定性分析的手段來闡述棉花產品的物流管理，如李文榮等（2008）通過棉花產銷的地域性分析，提出了對棉花物流發展模式，[5]王凱、顏加勇（2003）以江蘇省農墾集團棉花產業鏈為例，運用農業供應鏈的理論進行了分析，[6]衛斐、王喜成（2010）年建立了棉花聯合運輸路徑模型，使棉花的需求點到供應點的運輸費用最小的優化方案。[7]

基于以上文獻所述，關于棉花產品運輸成本優化控制的文獻較少，而且主要集中在定性研究上，而利用數學優化模型來解決棉花運輸成本控制和流量配置的研究較少，盡管這類方法在其他領域得到了廣泛運用。本文構建了農場—軋棉廠—分銷商的三級運輸網絡模型，以棉花種植公司收益最大化作為目標函數，以農場的生產能力、加工廠的加工能力、棉花產品的銷售價格等作為約束條件，建立了棉花網絡流運輸模型并進行求解，得到了最優的運輸路徑和流量配給方案，并以新疆某棉花種植公司的物流網絡為例，進行了算例分析。

2模型構建

21模型范圍

根據棉花從農場—加工廠—分銷商的供應鏈物流網絡模式，通過構建棉花物流網絡優化的數學模型，以棉花生產者的最大利潤作為目標函數，考慮農場的生產能力、加工廠的加工能力、棉花產品的銷售價格、銷售商的需求情況等作為約束條件下，達到在棉花物流網絡中棉花生產的最大利潤和運輸總費用最小的目標，并使用LINGO 160 軟件對模型進行求解，得到最優的運輸路徑和流量配給方案。

22問題描述

棉花的物流網絡如圖1所示，圖中有m個農場，農場i的供給量為Si（i=1，2，…，m），有n個分銷商，分銷商j的需求量為Dj（j=1，2，…，n），有k個加工廠，加工廠r的能力為Mr（r=1，2，…，k）。從農場i到加工廠r的運輸量為Xir，運輸費用為Eir元/噸，從農場i到加政府倉庫的運輸量為Xig，運輸費用為Eig元/噸，從加工廠r到分銷商j的運輸量為Xij，運輸費用為Erj元/噸。農場j的種植和收割的成本為Ci元/噸，加工廠r的加工成本為Cr元/噸，分銷商j對加工后棉花產品的收購價格為Pj元/噸，政府倉庫的收購價格為Pg。基于以下假設條件，構建了棉花物流網絡數學模型。

假設1：由于棉花采摘具有季節性特征，農戶在棉花采摘后都希望盡快地把棉花交售出去，短期內棉花的供給大于需求，但是有足夠的運輸能力保障需求；