生鮮農產品冷鏈物流配送路徑優化研究

李桂娥

摘要：文章針對生鮮農產品冷鏈物流配送企業成本最小化為目標，將配送過程中發生的車輛損耗、運輸、貨損以及制冷、延時等一切成本進行了綜合考慮。在車載重量與運輸時間成本的限制下，對以上成本因素進行綜合考慮構建成本最小化模型。并結合研究結果積極探索冷鏈物流配送的優化策略;最后，通過節約成本法加以分析求解，驗證模型和算法的可行性。結果表明，基于時溫特性處理生鮮農產品冷鏈物流配送過程中存在的問題，通過節約成本以最小的成本來滿足客戶需要，隨著時間的推移，未來物流業的發展中，生鮮農產品物流所占的比重會逐漸上升。

關鍵詞：冷鏈物流;生鮮農產品;配送路徑優化;節約成本法

中圖分類號：U116.2 文獻標識碼：A

0引言

農業是我國的第一大產業，農產品、生鮮食品產量在世界總產量中所占比例較大。隨著國民收入水平的提高，對生活質量有了更高的要求，對于食品更加注重健康與營養。然而，早期的農產品運輸條件簡陋，運輸環境也很差，農產品的防腐、冷藏與保鮮設備嚴重不足，導致運輸過程中大量農產品腐爛、變質，浪費情況非常嚴重，給配送企業和客戶造成經濟損失。據統計，現階段，全國范圍內擁有超過3000家肉類食品企業，年產量在7億噸以上，平均每年增長率為5個百分點。此外，每年蔬菜與水產品的總產量分別為3億噸、4400萬噸，生鮮農產品的消耗量每年也能達到2.4億噸，年增幅在4個百分點左右。然而在這些生鮮農產品運輸過程中，肉類的腐敗、變質率一般在15個百分點上下，水果蔬菜則更嚴重，最高能達到30個百分點。正是生鮮農產品運輸過程中較高的變質率造成了配送成本的居高不下，甚至成為我國農產品物流配送產業未來發展的主要障礙。

通過以上描述可以看出，如何以最小化的運輸成本通過最優化的路徑來達到運輸效率的最高作為本文研究的主要目的。通過設計科學的配送方案，積極探索優化的配送路徑，將農產品在配送過程中產生的損耗控制在最低水平;在各項成本得到有效控制與降低的同時，滿足客戶對產品質量與數量的配送需求，提高農產品配送效率。

1生鮮農產品冷鏈物流配送路徑優化研究現狀

1.1國內研究現狀

電子商務的持續發展帶動了物流產業迅速發展，使得物流配送市場需求進一步擴大。這種背景下，農產品冷鏈物流配送作為物流配送產業的重要組成部分，近幾年受到國內外學術領域的廣泛關注，成為各國學者爭先研究的熱點課題。王淑云基于帶時間窗的車輛配送路徑中存在的問題，以整個配送過程中總成本最小為目標建立冷鏈配送模型，運用節約算法計算出最佳配送路徑，并基于計算結果提出了降低顧客消費需求的參考意見。朱輝等人基于客戶需求量將冷鏈物流產品分為不同的批次進行配送，按照客戶需求量多少來安排配送順序，對于需求量大的客戶優先安排，有效降低了貨物在途時間，實現貨損率的降低。由于零售點對農產品需求有著非常明顯的不確定性，潘東靜基于此，將客戶需求視為模糊變量，以模糊需求為背景建立了農產品冷鏈物流配送優化路徑的模型，采用混合智能算法計算結果。姚卓順選擇連鎖超市生鮮食品配送為研究對象，對連鎖超市中生鮮農產品配送過程中發生的各項成本進行具體分析，成本最小化作為配送目標，建立帶時間窗約束的配送路徑優化模型。丁雪峰等人基于需求與品種的多樣化對冷鏈配送展開深入研究，以最小化運輸、倉儲、制冷所產生的總成本為目標，建立了多品種的冷鏈食品共同配送模型，為多品種的冷鏈配送路徑的選擇提供依據。

在農產品冷鏈物流的路徑優化中存在對總成本考慮不足的問題，本文針對此問題進行了改進。結合冷鏈物流配送特征，關于其配送時間、溫度與貨損等因素展開全面思考。通過科學規劃配送線路，大大提高了配送效率，降低了貨物損失，并且滿足了客戶時間窗要求，全面考慮每項成本，更加符合現實應用，有助于我國冷鏈物流的未來發展。

1.2生鮮農產品冷鏈物流概述

1.2.1農產品冷鏈物流概念

冷鏈在物流業中已存在了很長時間，然而至今在概念上仍未達成一致。通常意義上的冷鏈是指：通過一些設備的應用來保障流通中各環節的貨物始終處于溫度、濕度適宜的環境中，進而達到貨物保鮮的目的。同樣，關于冷鏈物流也未形成統一的定義，本文中的冷鏈物流是指：貨物從最初的生產到最終到達終端消費者手中的各個環節中都處于溫度、濕度適宜的環境中，以進行充分保鮮、減少貨損的整個體系。

對于整個冷鏈物流體系而言，生鮮農產品冷鏈物流是其關鍵組成部分，農產品（如果蔬、肉類）從生產到最終到達終端消費者手中整個過程都處于溫度、濕度適宜的環境，進而充分保持其安全性與新鮮性的整個物流業務即為農產品冷鏈物流。農產品在加工、運輸與配送、倉儲、銷售等各個環節都處于低溫狀態，各個環節有效對接構成了農產品冷鏈供應鏈。然而就具體實踐而言，冷鏈供應鏈并不是單獨存在的，其通過與其他多個冷鏈供應鏈相互結合構成一個完善的冷鏈物流網絡。圖1即為農產品冷鏈物流的整體運作流程。

1.2.2農產品冷鏈物流的特征

在產品流通過程中，生鮮農產品對溫度、濕度、運輸時間有著更高的要求，因此相對于一般物流而言，生鮮農產品的配送具有如下特征：

（1）較強的時效性

生鮮農產品配送中，服務質量的高低很大程度上取決于配送時間。配送企業需要在客戶規定的時間內將農產品送達目的地。一旦超過了配送時間生鮮農產品極有可能會變質、腐爛，出現嚴重的質量安全問題，將很難被銷售出去，造成經濟損失。

（2）建設與有效運行都需要較高的費用

相對于一般產品流通而言，農產品對設施、設備有著特殊要求。需要建立完善的預冷站、冷庫，還需要購置齊全的冷凍、冷藏車輛，這些都需要花費大量資金。此外在農產品配送途中，還需要一直制冷來保障產品的安全與新鮮，制冷設備的開啟也需要消耗一定的燃油和電能，形成消耗成本。同時，農產品的市場需求與價格變化莫測，整體有效運行需要較高的費用。

（3）較高的協調管理能力

一般來說，客戶更加注重冷鏈配送農產品的時效性。然而在具體配送環節，由于配送車輛故障經常會導致產品配送不及時，在供貨商與客戶未能及時溝通、配送企業組織協調能力不足的情況下，就難以及時采取有效措施予以彌補，進而造成農產品腐爛、變質，給配送企業與客戶帶來一定經濟損失。

（4）信息化程度高

冷鏈物流配送體系中，會大量應用到RFDI、GPS、GIS等先進技術，使得農產品的流通環境保持在溫度、濕度適宜的環境中，并對運輸環境進行有效跟蹤與監控，將貨損控制在最低水平，以更小的配送風險達到更高的配送效率，讓消費者購買到安全、新鮮的農產品，提升客戶滿意度。

2冷鏈物流配送路徑的優化研究

2.1問題描述與假設

本研究以一個冷鏈物流配送中心在同一時間為若干個客戶提供產品配送服務為前提創建冷鏈物流配送模型。將客戶需求量、車輛載重等作為研究要素，以整體配送成本最小化為目標，設計出合理的運輸路徑，并基于冷鏈物流配送特征，作出如下假設：

（1）產品配送僅僅為單程送貨;

（2）冷藏配送車輛的載重為核定的;

（3）必須滿足每一個客戶的配送需求，并且任何一個客戶所需配送的貨物只允許調用一輛物流車;

（4）車輛結束點和車輛出發點為同一個配送點;

（5）每個客戶詳細地址與貨物需求規模作為已知條件;

（6）產品配送需要在客戶要求時間內結束，車輛在客戶滿意時間窗內到達，則不會受到資金處罰，超過滿意時間窗的物流車會根據相關規定進行罰款;

（7）配送中心到客戶點，以及各個客戶點之間的最佳配送線路已經計算出來;

（8）配送標準是為要保障生鮮農產品在規定溫度下其質量和新鮮度。

通過與具體的配送實踐相結合，本研究對冷鏈物流配送過程中產生的時間、溫度、貨損等成本進行深入研究，將目標確定為整體配送成本最少，創建冷鏈物流配送最優路徑模型。在節省整個物流配送開支的前提條件下，滿足客戶配送需求，降低流通損耗。

2.2冷鏈物流配送成本定義

基于決策目標，“總成本最低”是上述配送模型的目標函數。按照冷鏈物流屬性來講，該物流配送包括時間成本、溫度成本和貨損成本。而時間成本為配送車輛運輸費用與客戶時間成本;溫度成本指的是車輛運輸時制冷消耗和時間成本，包括車輛運輸成本和客戶時間成本兩個要素;溫度成本包括配送過程和裝卸過程中溫差原因產生的額外能耗開支;貨損成本包括因為時間推移而形成的產品貨損費用和裝卸過程中溫差原因產生的貨損開支。

2.2.1時間成本

（1）運輸成本。就整個產品配送流程而言，運輸作為其主要內容，同時也是所需時間最多的一個環節。而“時間成本”作為冷鏈物流最佳路徑計算模型的主要內容，同時配送車輛運輸成本與車輛駕駛路程、車輛駕駛時間之間存在正向影響關系。而關于配送車輛運輸成本費用，將通過下述表達式來進行計算：

（2）時間窗成本。為了得到高質量、高品質的服務，客戶往往會對商家的配送時間提出一定要求，但是在實際運營中，因為配送線路不合理，時常會存在貨物未能在規定的時間送達指定地點，這種基于時間窗而形成的成本并沒有凸顯在表面，作為一種隱性成本而存在，較其他3種非隱形成本，盡管不會對配送總成本造成實質性的影響，但是會降低客戶滿意度，影響客戶服務體驗，甚至會造成客戶流失。假如針對隱形時間窗成本利用數學模型實現非隱形顯示，那么其關于物流配送水平和成本計算會發揮關鍵作用。所以，時間窗成本是構成物流配送成本的關鍵內容。時間窗成本可以表示為：

2.2.2貨損成本

冷鏈物流運輸的產品通常為對運輸環境有著較高要求的易腐性產品，一旦溫度、濕度、時間等因素發生變化就會影響產品的質量與價值。為了有效保證產品品質配送企業會營造低溫的環境對產品進行配送。然而這一手段不足以有效杜絕產品腐敗、變質現象的發生，所以冷鏈物流配送過程中由于產品損壞產生的成本也是構成配送總成本的重要部分。產品配送過程中，存在多種因素會導致冷鏈配送產品腐壞：（1）在其他影響因素忽略不計的情況下，配送時間不及時會導致產品腐壞;（2）產品裝卸環節，冷藏車廂內外溫度不一致，出現空氣對流，導致車廂內溫度升高，對生鮮農產品的新鮮度和質量產生直接影響。以上2方面的貨損成本可以利用以下公式來計算：

2.2.3溫度成本

溫度是保持產品品質的關鍵因素，產品只有存放在適宜的溫度下，才能夠更長久地保持產品新鮮性，這也是冷鏈物流最明顯的特征。生鮮農產品遭受到微生物的侵襲、酶的化解以及氧化、呼吸作用、機械損傷等因素的影響會發生腐壞變質，而通過合適的溫度設置能夠有效降低上述幾種因素對生鮮農產品的影響。在冷鏈配送過程中，溫度成本產生于冷藏車的制冷能源消耗。因此，不考慮其他影響要素，而生鮮農產品的溫度成本計算公式為：

3冷鏈物流配送路徑優化算例分析

3.1節約成本法

節約成本法利用對每個單獨點和原點的連接，成為只有1個中點的覆蓋線路模式，接下來計算節點和幾點之間最大成本節省值。因此，增加時間窗與溫度控制等約束條件，結合節約成本法的屬性，建議對成本法進行改進來解決上述問題。這一計算方法的顯著屬性為：它作為逐漸逼近法，因為其操作方便、容易上手，計算精準，并且會綜合權衡各個實際問題，在運算車輛配送路徑優化問題上充分發揮其優勢。當今，冷鏈物流發展的最大問題是其配送成本過高，主要原因是對車輛配送時間的要求。而引用優化后的時間窗節約法，實現冷鏈物流企業在約束條件下關于最佳配送路徑方案進行篩選。所以，加入時間和溫度約束條件將更加符合冷鏈物流企業的現實運營。

基于路徑優化模型，綜合配送環節出現的時間、溫度和貨損成本等約束條件，使得目標函數總成本值降至最小。文章將借助節約成本法關于生鮮農產品冷鏈物流配送路徑實施調整和升級，中間會涉及到運輸成本、節約的貨損成本等。在符合時間窗、車輛載重等標準的情況下，探究該配送路線的可行性，并且探尋出各個節點之間可以節省的最大值，從而計算出冷鏈物流車輛最佳配送路徑，詳細計算過程內容：

（1）按照客戶收貨時間對冷鏈物流配送車輛進行安排;（2）把時間窗內第一個客戶作為首個配送點，將節省成本最多的客戶作為下一個配送點，如此類推，以達到車輛載重與時間窗上限為止;（3）對已經安排的客戶不再安排，以此類推，合理安排所有客戶的配送任務。

3.2案例分析

為了驗證模型是否合理，以1個算例來進行檢驗。當前存在6個客戶配送點（將其編號為1，2，3，4，5，6），各個客戶之間的配送距離以“公里”作為單位，設配送中心和各個客戶之間的配送路程單位為“公里”，各個客戶的貨運規模用qi（t）表示，各個客戶貨物配送時間取值范圍為[Ei，Li]（h）

（見表1）。

同時，將客戶可接受的配送時間設置為ei=0，li=2.5，假設物流車輛在運輸途中的平均時速為40公里/小時，車輛荷載4噸，產品單價p=8000元，噸，時間窗成本系數值a的大小是0.02。β值的大小是0.04，貨損系數ψ值得大小是0.2%和0.4%，物流車輛運輸過程中制冷費用為12元/小時，然而由于溫差原因產生的額外制冷費用為2.5元（°C/h）。

客戶信息如表1所示：

結合配送的詳細內容，關于上述問題進行計算，明確配送車輛的配送路徑，計算公式如下：

根據改進之后的成本節約法，計算得出最佳配送路徑是：

0→6→4→1→0 0→3→5→0 0→2→0

計算得出最佳配送路徑的配送里程是161公里，配送所需成本是1 327.4元。

假如以路徑最短為標準對冷鏈物流配送車輛進行安排，則最佳配送為：

0→6→4→0 0→3→5→1→0 0→2→0

經計算得出，對應配送里程為139公里，配送總成本為1316元。

和之前最短配送路徑在減少運輸成本比較過程中，時間窗成本一直呈上升趨勢，在很大程度上降低其客戶滿意性。而新的配送路徑在滿足時間窗的前提下科學安排配送路徑，將配送總資金降至最小，屬于一種費用更低、效率更高的配送方案，具體數值見表2。

4結束語

本文在介紹了我國生鮮農產品冷鏈物流研究現狀、物流特征的基礎上，立足于冷鏈物流配送路徑的優化，對生鮮農產品配送過程中時間、溫度、貨損等因素對總成本的影響進行了詳細分析，并以此為基礎成立目標總成本值最小的目標函數，同時結合時間窗關于節約成本法展開優化處理，為了提高算法的精確度。借助冷鏈物流配送實例關于上述模型進行檢驗，得出該模型設計科學，符合最佳配送路徑優化需求。需要結合各種因素進行綜合考慮，為更好地滿足市場需要，可以在城郊處建設大型冷庫，對生鮮農產品在原產地進行及時預冷、加工與儲存，在整個配送鏈條中形成高效溫控系統，實現冷鏈物流標準化發展。形成具有地方特色的冷鏈物流配送網絡，滿足跨地區和跨季節銷售，推動我國冷鏈物流產業的持續發展。