農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流配送體系研究

林 立，魏 進(jìn)

(1.福建商學(xué)院工商管理學(xué)院，福建 福州 350012；2.山東畜牧獸醫(yī)職業(yè)學(xué)院農(nóng)牧工程與智能化系，山東 濰坊 261000)

1 研究背景

近年來(lái)，農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流研究已成為當(dāng)今物流領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。作為世界上的農(nóng)產(chǎn)品消費(fèi)大國(guó)，我國(guó)冷鏈物流有了較快的發(fā)展，但與西方發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍處于發(fā)展初期階段。目前我國(guó)果蔬、肉類和水產(chǎn)品的冷鏈流通率分別為22%、34%和41%，冷藏運(yùn)輸率分別為35%、57%、69%。而日本、美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家蔬菜、水果冷鏈流通率已經(jīng)高達(dá)95%以上，肉禽冷鏈流通率更是幾乎接近100%[1]。在我國(guó)農(nóng)產(chǎn)品從產(chǎn)地到消費(fèi)者手中，80%的時(shí)間都花在配送運(yùn)輸上，其損耗率為25%～30%[2]。每年僅因果蔬的腐爛造成的損失就達(dá)1 000億以上，其數(shù)量足以滿足我國(guó)數(shù)億人對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的需求。因此，對(duì)農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流配送的研究不僅可以降低物流成本，提高配送效率，而且對(duì)保持農(nóng)產(chǎn)品的新鮮度，降低農(nóng)產(chǎn)品的損耗率有重要意義。

2 農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流配送模式

本文所研究的農(nóng)產(chǎn)品主要指蔬菜、水果、肉、蛋、禽、水產(chǎn)品、花卉等不易保存的新鮮農(nóng)產(chǎn)品[3]。目前我國(guó)農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流的配送模式主要有自營(yíng)配送、外包配送、共同配送、混合配送4種模式。

2.1 自營(yíng)配送模式

目前自營(yíng)配送模式的應(yīng)用范圍較小，它要求農(nóng)產(chǎn)品企業(yè)自建物流網(wǎng)絡(luò)，自行對(duì)農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)行配送。這種模式前期需要較大的資金和技術(shù)的投入，比較適合經(jīng)濟(jì)實(shí)力強(qiáng)的企業(yè)。采用這種模式的企業(yè)對(duì)農(nóng)產(chǎn)品有較大的控制權(quán)，能夠保證供貨準(zhǔn)確及時(shí)[4]。

2.2 外包配送模式

外包配送模式又稱第三方物流配送模式，這種模式可以減少農(nóng)產(chǎn)品企業(yè)對(duì)冷鏈物流建設(shè)的投資和管理費(fèi)用，集中更多的精力發(fā)展自己的核心業(yè)務(wù)。但它卻無(wú)法對(duì)農(nóng)產(chǎn)品配送進(jìn)行有效的控制，實(shí)時(shí)掌握農(nóng)產(chǎn)品的溫度、損耗等。我國(guó)第三方冷鏈物流基礎(chǔ)設(shè)施較差，冷鏈技術(shù)和冷鏈設(shè)備不能達(dá)到農(nóng)產(chǎn)品的配送要求，導(dǎo)致農(nóng)產(chǎn)品在配送過(guò)程中損耗較大[5]。

2.3 共同配送模式

共同配送模式是指各農(nóng)產(chǎn)品企業(yè)通過(guò)聯(lián)合，共同出資，共享信息，共同利用物流網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)物流農(nóng)產(chǎn)品的配送。它降低了各企業(yè)的物流成本，彌補(bǔ)了各企業(yè)配送資源和配送功能的不足。但它要求企業(yè)間要有較高的組織和協(xié)作能力，否則共同配送將難以執(zhí)行。

2.4 混合配送模式

在混合配送模式中，企業(yè)在初期可以建立小型農(nóng)產(chǎn)品配送中心，為城市內(nèi)部的小范圍客戶提供配送業(yè)務(wù)。而對(duì)于城市外的大范圍客戶，企業(yè)可以選擇合適的物流企業(yè)進(jìn)行外包配送。這樣，企業(yè)一方面不必投入過(guò)多的資本就能保證農(nóng)產(chǎn)品的供應(yīng)，另一方面可以實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的控制，實(shí)時(shí)根據(jù)市場(chǎng)變化及時(shí)調(diào)整配送策略。

3 農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流配送策略

針對(duì)我國(guó)農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流基礎(chǔ)設(shè)施薄弱、信息化水平較低、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不完善等特點(diǎn)，本文提出以下農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流配送發(fā)展策略。

3.1 加快農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流基礎(chǔ)設(shè)施的改進(jìn)

農(nóng)產(chǎn)品在運(yùn)輸中損失嚴(yán)重主要是由于農(nóng)產(chǎn)品在配送過(guò)程中缺少冷鏈體系的支持，因此必須加大對(duì)冷鏈基礎(chǔ)設(shè)備的投入。加強(qiáng)對(duì)冷藏保溫車的管理，大力推廣使用冷藏集裝箱、冷藏廂式半掛車、低溫保溫容器等標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)載單元，完善冷藏集裝箱供需體系，建立跨運(yùn)輸方式的冷藏集裝箱循環(huán)共享共用系統(tǒng)，提高冷藏集裝箱的利用率[6]。

3.2 加快推進(jìn)農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流信息化建設(shè)

利用大數(shù)據(jù)平臺(tái)和信息技術(shù)，提高農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流的信息溝通，降低農(nóng)產(chǎn)品的損耗。建立農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流信息平臺(tái)，整合冷鏈物流資源，提升冷鏈物流業(yè)務(wù)管理的信息化水平。推廣二維碼、RFID、GPS、GIS等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流配送中的應(yīng)用，建立農(nóng)產(chǎn)品冷鏈流通全過(guò)程質(zhì)量安全體系和信息追溯體系[7]。

3.3 建立健全農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流標(biāo)準(zhǔn)體系

為了促進(jìn)我國(guó)農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流行業(yè)健康快速發(fā)展，減少農(nóng)產(chǎn)品損失，保障農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)，應(yīng)該規(guī)范全程農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流各環(huán)節(jié)服務(wù)、技術(shù)、耗能的標(biāo)準(zhǔn)，制定冷鏈相關(guān)企業(yè)互聯(lián)互通的標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一編碼規(guī)則、基礎(chǔ)應(yīng)用平臺(tái)的中間件接口標(biāo)準(zhǔn)等。

此外，國(guó)家還需加大對(duì)農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流人才的培養(yǎng)，加快對(duì)農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流相關(guān)法律法規(guī)的制定等。通過(guò)以上措施，共同改善我國(guó)農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流的發(fā)展所面臨的問(wèn)題。

4 農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流配送路徑優(yōu)化建模

在農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流中，運(yùn)輸成本通常高達(dá)50%，而農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流損耗大的主要原因就是運(yùn)輸配送環(huán)節(jié)沒(méi)有進(jìn)行有效的銜接。所以對(duì)農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流配送路徑的研究，一方面可以了解農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流配送的各個(gè)環(huán)節(jié)，另一方面可以有效控制配送成本。據(jù)此本文對(duì)農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流進(jìn)行配送路徑優(yōu)化建模。

4.1 問(wèn)題描述

在農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流中，由于農(nóng)產(chǎn)品具有易腐變質(zhì)的特點(diǎn)，通常要對(duì)農(nóng)產(chǎn)品配送車輛的運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行約束。本文建立基于時(shí)間窗的農(nóng)產(chǎn)品運(yùn)輸路徑優(yōu)化模型，將時(shí)間變量引入目標(biāo)函數(shù)，并將時(shí)間約束轉(zhuǎn)化為成本函數(shù)。本文研究的模型是一個(gè)單一配送中心的多需求點(diǎn)模型。模型的目標(biāo)函數(shù)是最小化總成本。總成本包括配送車輛的固定成本、配送車輛的運(yùn)輸成本、基于時(shí)間的懲罰成本、農(nóng)產(chǎn)品貨損成本和制冷設(shè)備的能源成本。

4.2 問(wèn)題假設(shè)

(H1)每個(gè)客戶對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的需求量、客戶到配送中心的距離及客戶間的距離已知。

(H2)每個(gè)客戶都有一定的運(yùn)輸時(shí)間要求，運(yùn)輸必須在要求的時(shí)間范圍內(nèi)進(jìn)行。

(H3)每個(gè)客戶必須接受配送中心的服務(wù)，并且只能接受一輛冷藏汽車的服務(wù)。

(H4)配送中心的農(nóng)產(chǎn)品能夠滿足所有客戶的需求，不允許出現(xiàn)缺貨現(xiàn)象。

(H5)冷藏車的載重不能超過(guò)車輛的最大載重量。

(H6)冷藏車的起點(diǎn)終點(diǎn)均為配送中心。

4.3 參數(shù)描述

m：參與配送的冷藏車的數(shù)目；

n：需要服務(wù)的客戶點(diǎn)的數(shù)目；

C0：每輛冷藏車的固定費(fèi)用；

C：每輛冷藏車行駛單位距離的費(fèi)用；

C1：車輛提前到達(dá)給予的懲罰系數(shù)；

C2：車輛延遲到達(dá)給予的懲罰系數(shù)；

Ei：客戶點(diǎn)i允許到達(dá)的最早時(shí)間；

Li：客戶點(diǎn)i允許到達(dá)的最晚時(shí)間；

Si：冷藏車輛到達(dá)客戶點(diǎn)i的時(shí)間；

P：農(nóng)產(chǎn)品單價(jià)；

a1：農(nóng)產(chǎn)品運(yùn)送途中的損壞系數(shù)；

a2：農(nóng)產(chǎn)品裝卸過(guò)程中的損壞系數(shù)；

dij：客戶點(diǎn)i和客戶點(diǎn)j間的距離；

qi：客戶點(diǎn)i對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的需求量；

δ：第k輛車由配送中心行駛到第i個(gè)客戶時(shí)，制冷設(shè)備單位時(shí)間(h)內(nèi)的能源消耗比例；

ε：第k輛車在服務(wù)第i個(gè)客戶時(shí)，制冷設(shè)備單位時(shí)間(h)內(nèi)的能源消耗比例；

Pe：?jiǎn)挝粫r(shí)間(h)內(nèi)能源消耗的價(jià)格(元)；

vik：第k輛車在服務(wù)第i個(gè)客戶時(shí)的裝卸效率；

Tk：第k輛車從配送中心出發(fā)時(shí)間；

tik：第k輛車到達(dá)第i個(gè)客戶的時(shí)間；

Mk：每輛車的最大載重能力；

Lk：每輛車的最大行駛距離。

4.4 建立模型

4.4.1 固定成本

農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流配送優(yōu)化的固定成本主要包括車輛的固定損耗、車上制冷設(shè)備的固定損耗、駕駛員的工資等。

(1)

4.4.2 運(yùn)輸成本

農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流配送優(yōu)化的運(yùn)輸成本是指冷藏車在服務(wù)完所需要服務(wù)的客戶時(shí)所承擔(dān)的由于油耗、維修、保養(yǎng)等產(chǎn)生的費(fèi)用，它與車輛的行駛里程、速度、時(shí)間有密切關(guān)系。

(2)

4.4.3 懲罰成本

采用軟時(shí)間窗的限制規(guī)則，即假如農(nóng)產(chǎn)品冷藏車沒(méi)有在規(guī)定時(shí)間段內(nèi)把農(nóng)產(chǎn)品送到顧客手中，需要支付一定的懲罰費(fèi)用，用以彌補(bǔ)客戶用于銷售或是庫(kù)存的損失。

(3)

4.4.4 貨損成本

農(nóng)產(chǎn)品在運(yùn)輸過(guò)程中對(duì)溫度和環(huán)境要求極高，溫度的升高和環(huán)境的改變都會(huì)造成一定程度的貨損。農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流配送優(yōu)化的貨損成本來(lái)自兩部分：一是由于運(yùn)輸時(shí)間的不斷積累、農(nóng)產(chǎn)品腐爛、品質(zhì)下降而造成的貨損；另一部分是服務(wù)客戶時(shí)或裝卸貨時(shí)產(chǎn)生的貨損，其中也包括頻繁開(kāi)啟車廂門導(dǎo)致外界熱空氣流入，溫度升高而造成的貨損[8]。

(4)

4.4.5 能源成本

為了將農(nóng)產(chǎn)品在運(yùn)輸和服務(wù)過(guò)程中保存在適宜的溫度和條件下，需要消耗能源制冷。農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流配送優(yōu)化的能源成本包括兩部分：一是冷藏車從配送中心到客戶點(diǎn)運(yùn)輸所產(chǎn)生的能源成本；二是服務(wù)客戶時(shí)，即裝卸貨物將貨物保持在一定環(huán)境下產(chǎn)生的能源成本[9]。

(5)

建立基于物聯(lián)網(wǎng)的農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流配送路徑優(yōu)化模型：

minZ=F+T+P+D+E

(6)

約束條件：

(7)

(8)

(9)

(10)

(11)

(12)

(13)

(14)

其中，式(6)表示冷藏車的固定成本、運(yùn)輸成本、懲罰成本、貨損成本、能源成本最低；式(7)表示每條配送路線上的客戶需求總量不能超過(guò)每輛車的最大載重能力；式(8)表示冷藏車的行駛距離不能超過(guò)本身的距離約束；式(9)表示冷藏車在規(guī)定的時(shí)間窗范圍內(nèi)進(jìn)行配送；式(10)(11)(12)分別表示每個(gè)客戶只能接受一輛冷藏配送車的服務(wù)，并且駛?cè)牒婉偝瞿骋豢蛻酎c(diǎn)的冷藏車為同一輛；式(13)(14)為變量Xijk、λik的取值。

4.5 算例分析

為驗(yàn)證算法的有效性，以山東壽光某蔬菜配送中心A為例，該蔬菜配送中心為周邊7個(gè)客戶配送蘿卜。冷藏配送車的最大運(yùn)輸量為Mk=7 t，車輛最大行駛距離為L(zhǎng)k=500 km，啟動(dòng)每輛冷藏車的固定成本為C0=80元，每輛冷藏車行駛單位距離花費(fèi)費(fèi)用C=3元/km，早點(diǎn)的懲罰系數(shù)C1=2元/min，遲到的懲罰系數(shù)C2=3元/min，運(yùn)輸途中的貨損系數(shù)a1=0.02，裝卸途中的貨損系數(shù)a2=0.03，蘿卜單價(jià)P=200 元/t，單位時(shí)間內(nèi)能源消耗成本Pe=4 元/h，冷藏車的裝卸效率為Vik=4 t/h，冷藏車從配送中心行駛到客點(diǎn)戶時(shí)，制冷設(shè)備單位時(shí)間(h)內(nèi)的能源消耗比例δ=5，冷藏車開(kāi)始服務(wù)客戶點(diǎn)時(shí)制冷設(shè)備單位時(shí)間(h)內(nèi)的能源消耗比例ε=8。配送中心A與各客戶點(diǎn)間的需求量如表1所示，各客戶點(diǎn)的時(shí)間窗限制服務(wù)時(shí)間如表2所示，其中配送中心A與各需求點(diǎn)0、1、2、…、7的距離分別為0、8、14、15、10、9、11、19；需求點(diǎn)1與各需求點(diǎn)0、1、2、…、7的距離分別為8、0、7、12、12、15、12、15；需求點(diǎn)2與各需求點(diǎn)0、1、2、…、7的距離分別為14、7、0、18、13、14、13、10；需求點(diǎn)3與各需求點(diǎn)0、1、2、…、7的距離分別為15、12、18、0、9、8、10、11；需求點(diǎn)4與各需求點(diǎn)0、1、2、…、7的距離分別為10、12、13、9、0、13、7、13；需求點(diǎn)5與各需求點(diǎn)0、1、2、…、7的距離分別為9、15、14、8、13、0、14、12；需求點(diǎn)6與各需求點(diǎn)0、1、2、…、7的距離分別為11、12、13、10、7、14、0、15；需求點(diǎn)7與各需求點(diǎn)0、1、2、…、7的距離分別為19、15、10、11、13、12、15、0。

表1 各客戶點(diǎn)的需求量

表2 各個(gè)客戶點(diǎn)時(shí)間窗及服務(wù)時(shí)間

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文研究了農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流的主要配送模式，即自營(yíng)配送模式、外包配送模式、共同配送模式、混合配送模式。每種配送模式都有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，企業(yè)應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況選擇適用于自己的配送模式。當(dāng)前我國(guó)農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流的配送基礎(chǔ)設(shè)施還比較薄弱，信息化水平較低，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)也不完善。針對(duì)這些配送問(wèn)題本文提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施，并重點(diǎn)研究了農(nóng)產(chǎn)品配送路徑優(yōu)化問(wèn)題，基于農(nóng)產(chǎn)品具有易腐變質(zhì)的特點(diǎn)建立帶有時(shí)間窗的農(nóng)產(chǎn)品運(yùn)輸路徑優(yōu)化模型，將時(shí)間約束轉(zhuǎn)化為成本函數(shù)，最終用實(shí)例驗(yàn)證了該模型的可行性。