疫情下配送中心選址模型構(gòu)建在陸海新通道應(yīng)急冷鏈物流中的研究

陳鏡羽，張 立 （重慶工商大學(xué) 融智學(xué)院，重慶 401320）

CHEN Jingyu， ZHANG Li (Rongzhi College, Chongqing Technology and Business University, Chongqing 401320, China)

1 疫情下陸海新通道應(yīng)急冷鏈物流配送中心的選址目標(biāo)

“陸海新通道”是以共建“一帶一路”倡議為統(tǒng)領(lǐng)，依托中新（重慶） 戰(zhàn)略性互聯(lián)互通示范項(xiàng)目，利用鐵路、公路、水運(yùn)、航空等多種運(yùn)輸方式，由中國(guó)西部省區(qū)市與新加坡等東盟國(guó)家通過區(qū)域聯(lián)動(dòng)、國(guó)際合作共同打造的，具有多重經(jīng)濟(jì)效應(yīng)的戰(zhàn)略性通道[1]。主要輻射我國(guó)12 個(gè)省級(jí)行政區(qū)及直轄市，以及東南亞各國(guó)。自2007 年起我國(guó)各省市尤其包括陸海新通道沿線省市發(fā)生多起包括地震、臺(tái)風(fēng)、洪澇、沙塵暴、暴雨、泥石流等在內(nèi)的自然災(zāi)害；而東南亞各國(guó)因氣候和板塊原因多次發(fā)生火山地震、海嘯、臺(tái)風(fēng)、颶風(fēng)、海底地震、洪澇、泥石流等自然災(zāi)害；2020 年全球爆發(fā)新冠肺炎，促使我國(guó)各省市對(duì)于災(zāi)難管理以及應(yīng)急物資的需求迫切而緊急。

湖北作為全國(guó)物流重要集散中心，對(duì)全國(guó)各地物流貨運(yùn)路線及中轉(zhuǎn)配送影響極大，陸海新通道可以作為新的物資集運(yùn)通道將各國(guó)及各地物資運(yùn)送至其他地區(qū)，但基于命運(yùn)共同體而建立的陸海新通道尚未完全形成，針對(duì)陸海新通道專門運(yùn)輸應(yīng)急救災(zāi)物資的配送中心尚未形成。應(yīng)急物資是為應(yīng)對(duì)嚴(yán)重自然災(zāi)害、事故災(zāi)難、公共衛(wèi)生事件、社會(huì)安全事件等突發(fā)事件所必需的保障性物資。

應(yīng)急物流是指為突發(fā)性事件提供所需應(yīng)急物資的一種特殊物流活動(dòng)。在一些對(duì)應(yīng)急物流的研究文獻(xiàn)中，更多地將應(yīng)急物流稱為人道主義物流，它是為了保障救災(zāi)的需求而進(jìn)行的從源點(diǎn)到消費(fèi)的有效、迅速而經(jīng)濟(jì)的物資流動(dòng)過程（?zdamar et al，2005；Overstreet et al， 2011）[2-3]。應(yīng)急物流具有突發(fā)性、多樣性、多主體參與性與弱經(jīng)濟(jì)性等特點(diǎn)。而醫(yī)藥、凍肉冷鏈物流同樣具有突發(fā)性、多樣性、多主體參與弱經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)，急需專用應(yīng)急物流通道解決我國(guó)西部沿線城鎮(zhèn)應(yīng)急物資需求、自然災(zāi)害應(yīng)急物資需求，以及中國(guó)—東盟應(yīng)急合作的迫切需求。

應(yīng)急救災(zāi)物資中需要冷鏈物流的產(chǎn)品主要包括：（1） 基本生活保障物資，包括糧食、鮮/凍肉類、家禽、水產(chǎn)類、蔬菜類、水果類、蛋類、嬰幼兒食品等；（2） 醫(yī)療及防疫裝備與藥品，包括疫苗、抗清素、血清等常用應(yīng)急藥品，急救設(shè)備及器具等物資類型。西部陸海新通道跨境應(yīng)急物流是“陸海新通道”建設(shè)發(fā)展中的先鋒嘗試，通過研究，使其能兼顧經(jīng)濟(jì)效益與應(yīng)急效益，既帶動(dòng)沿線應(yīng)急產(chǎn)業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展，同時(shí)也解決中國(guó)—東盟應(yīng)急合作的急迫需求。

2 疫情下陸海新通道應(yīng)急冷鏈物流配送中心的問題描述

冷鏈物流配送中心作為冷鏈物流配送的關(guān)鍵部分，是西部陸海新通道主要運(yùn)輸方式，是冷鏈物流配送網(wǎng)絡(luò)的重要節(jié)點(diǎn)。陸海新通道應(yīng)急冷鏈物流配送中心選址需要綜合考慮配送地區(qū)的居民消費(fèi)習(xí)慣和經(jīng)濟(jì)條件、技術(shù)環(huán)境、我國(guó)物資需求及產(chǎn)能、各國(guó)物資需求及產(chǎn)能等實(shí)際條件，從而相應(yīng)使用不同的分析方法，在滿足基本生活保障物資、輕工及醫(yī)藥救災(zāi)產(chǎn)品、糧食、生鮮凍貨等四大貨類產(chǎn)品需求基礎(chǔ)上，根據(jù)冷鏈物流配送效益最大化且成本最低原則選擇相應(yīng)地點(diǎn)建立配送中心。

3 疫情下陸海新通道應(yīng)急冷鏈物流配送中心的模型構(gòu)建

3.1 建模基本思路

本文研究的陸海新通道應(yīng)急冷鏈物流配送中心選址模型為多配送中心到多需求點(diǎn)的問題。冷鏈物流配送設(shè)施設(shè)備為冷藏車或冷藏保溫箱；冷鏈物流配送的產(chǎn)品類型，主要包括：（1） 醫(yī)藥救災(zāi)物品；（2） 生鮮農(nóng)產(chǎn)品，包括為鮮/凍肉類、家禽、水產(chǎn)類、蔬菜類、水果類、蛋類、花卉等；（3） 糧食；（4） 其他應(yīng)急救災(zāi)物資。在經(jīng)營(yíng)配送范圍內(nèi)，每一個(gè)需求點(diǎn)的位置及需求量隨機(jī)產(chǎn)生。

3.2 模型假設(shè)及參數(shù)表示

3.2.1 模型假設(shè)

（1） 備選配送中心多個(gè)，且獨(dú)立分布于配送區(qū)域范圍內(nèi)；

（2） 需求點(diǎn)多個(gè)，獨(dú)立分布于配送區(qū)域范圍內(nèi)且隨機(jī)生成；

（3） 各需求點(diǎn)的需求量隨機(jī)生成；

（4） 一個(gè)需求點(diǎn)只能由一個(gè)配送中心送貨；

（5） 物資產(chǎn)量能滿足用戶需求；

（6） 所配送物品一次性配送完成；

（7） 應(yīng)急物資提供者、配送中心、需求點(diǎn)之間的網(wǎng)絡(luò)可通；

（8） 本文假設(shè)應(yīng)急物資在運(yùn)送過程中始終保持在固定的產(chǎn)品所需的溫度環(huán)境中，不考慮其他影響因素，并假設(shè)配送時(shí)產(chǎn)品的腐損率一定[6]；

（9） 各國(guó)省級(jí)行政區(qū)各路段給予的跨境補(bǔ)貼比例一致且保持不變。

3.2.2 參數(shù)定義

m：配送中心備選點(diǎn)的個(gè)數(shù)，編號(hào)為1，2，…，m；t：允許建立的配送中心最大數(shù)量；n：需求點(diǎn)的個(gè)數(shù)，編號(hào)為1，2，…，n；q：配送物資產(chǎn)品的數(shù)量；p：配送物資的單位價(jià)格；l：物資供應(yīng)點(diǎn)數(shù)量；θ：運(yùn)送途中物資的腐損系數(shù)；Dj：需求點(diǎn)j 對(duì)產(chǎn)品的需求量；Mi：備選配送中心i 的最大容量；Fi：備選配送中心的固定費(fèi)用；zi：0-1 變量，gi：備選配送中心i 對(duì)單位貨運(yùn)量的產(chǎn)品的中轉(zhuǎn)費(fèi)用；dki：產(chǎn)品供應(yīng)點(diǎn)k 到配送中心i 的距離；rki：從產(chǎn)品供應(yīng)點(diǎn)k 到配送中心i 的平均運(yùn)輸速率；wki：從產(chǎn)品供應(yīng)點(diǎn)k 到配送中心i 的貨運(yùn)量；cki：從產(chǎn)品供應(yīng)點(diǎn)k 到配送中心i 的單位運(yùn)輸成本；sij：從配送中心i 到需求點(diǎn)j 的距離；νij：從配送中心i 到需求點(diǎn)j 的平均運(yùn)輸速率；xij：從配送中心i 到需求點(diǎn)j 的貨運(yùn)量；hij：從配送中心i 到需求點(diǎn)j 的單位運(yùn)輸成本；Iki：從供應(yīng)點(diǎn)k 到配送中心i 所經(jīng)過的省界收費(fèi)額；Iij：從配送中心i 到需求點(diǎn)j 所經(jīng)過的省界收費(fèi)額；Φ：陸海新通道上的給予的補(bǔ)貼比例。

3.3 模型構(gòu)建

本文構(gòu)建疫情下陸海新通道應(yīng)急冷鏈物流配送中心選址模型中的總成本F 涉及配送中心建立的固定成本G、運(yùn)輸成本T、貨損成本H、跨省/跨境成本I、中轉(zhuǎn)成本Y，補(bǔ)貼收入J。

3.3.1 配送中心固定成本

配送中心固定成本是指由于建立配送中心而發(fā)生的固定成本[5]。包括配送中心建立的土地費(fèi)用、固定資產(chǎn)折舊費(fèi)、維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)、租用費(fèi)等；員工工資、獎(jiǎng)金等；電力、燃料、冷源物品的消耗等。各配送中心一年時(shí)間的總固定成本為各配送中心的年固定成本的總和。

3.3.2 運(yùn)輸成本

本文運(yùn)輸成本是指在西部陸海新通道、應(yīng)急物流通道運(yùn)營(yíng)路段上，產(chǎn)品從供應(yīng)點(diǎn)到需求點(diǎn)所發(fā)生的運(yùn)輸費(fèi)用，包括從供應(yīng)點(diǎn)到配送中心的運(yùn)輸成本、以及配送中心到需求點(diǎn)的運(yùn)輸成本兩部分。總運(yùn)輸成本表示為各段運(yùn)輸路程的單位運(yùn)輸成本、年貨運(yùn)量、配送距離的乘積。

3.3.3 跨省及跨境成本

跨省/跨境成本是指在西部陸海新通道、應(yīng)急物流通道運(yùn)營(yíng)路段上，產(chǎn)品從供應(yīng)點(diǎn)到配送中心，配送中心到需求點(diǎn)時(shí)跨省級(jí)行政區(qū)、跨直轄市、跨國(guó)等收取的鐵路專用線共用費(fèi)等。總跨省/跨境成本表示為經(jīng)過線路上跨省/跨境成本的綜合。跨境收費(fèi)成本為：

3.3.4 貨損成本

農(nóng)產(chǎn)品具有易腐性，醫(yī)藥物資產(chǎn)品對(duì)溫度敏感度高，不同的產(chǎn)品易變質(zhì)程度和環(huán)境要求不同，其主要影響因素有：環(huán)境溫度、含水量、農(nóng)產(chǎn)品PH 值、光線、濕度等[7]。本文假設(shè)農(nóng)產(chǎn)品及醫(yī)藥物資產(chǎn)品在運(yùn)輸過程中始終處于其生理所需的固定的低溫環(huán)境中，腐敗程度或過期程度只與配送是時(shí)間相關(guān)，并且以衡速率變質(zhì)。

在以供應(yīng)點(diǎn)k 產(chǎn)品的初始貨運(yùn)量wki為標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算運(yùn)輸成本，則供應(yīng)點(diǎn)k 到配送中心i 的腐敗微分方程為：

一是總量控制。將排污總量和減排目標(biāo)分解落實(shí)到排放責(zé)任主體。二是嚴(yán)格入河排污口監(jiān)管。將入河排污口監(jiān)管責(zé)任分解落實(shí)到各河道保潔責(zé)任段的河管員和巡查人員。三是實(shí)施排污口的集中整治。在飲用水水源地保護(hù)區(qū)范圍和引清通道內(nèi)全面關(guān)閉入河排污口；將塘橋、楊舍、鳳凰鎮(zhèn)區(qū)的18個(gè)入河排污口統(tǒng)一接入污水管網(wǎng)，并將達(dá)標(biāo)尾水排污口由張家港河搬遷至走馬塘。四是強(qiáng)化污染源監(jiān)測(cè)。建造了203套廢水在線監(jiān)控系統(tǒng)，并定期對(duì)入河排污口排水水質(zhì)取樣監(jiān)測(cè)。五是強(qiáng)化社會(huì)監(jiān)管措施。對(duì)非法排污實(shí)施有獎(jiǎng)舉報(bào)，聘請(qǐng)志愿者和義務(wù)監(jiān)督員加強(qiáng)巡查和監(jiān)督。

根據(jù)式 （3）、式 （4） 得：

則供應(yīng)點(diǎn)k 到配送中心i 的貨損量為：

供應(yīng)點(diǎn)k 到配送中心i 的貨損成本為：

在以配送中心產(chǎn)品的初始貨運(yùn)量wij為標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算運(yùn)輸成本，則配送中心i 到需求點(diǎn)j 的腐敗微分方程為：

根據(jù)式 （8）、式 （9） 得：

則配送中心i 到需求點(diǎn)j 的貨損量為：

則配送中心i 到需求點(diǎn)j 的貨損成本為：

3.3.5 中轉(zhuǎn)成本

中轉(zhuǎn)成本發(fā)生在配送中心，涉及產(chǎn)品的采購、加工、運(yùn)輸、倉儲(chǔ)、配送、銷售等環(huán)節(jié)，不僅需要專業(yè)的冷鏈物流設(shè)施設(shè)備，如冷庫、輸送機(jī)械、冷藏集裝箱等；同時(shí)需要專業(yè)操作人員而產(chǎn)生一系列費(fèi)用。各配送中心的中轉(zhuǎn)成本Y 為：

3.3.6 補(bǔ)貼收入

本文補(bǔ)貼收入是指在西部陸海新通道、應(yīng)急物流通道運(yùn)營(yíng)路段上，應(yīng)急物資產(chǎn)品從供應(yīng)點(diǎn)到需求點(diǎn)時(shí)各國(guó)家、省級(jí)行政區(qū)、直轄市等根據(jù)運(yùn)量、路段運(yùn)輸能力、物資類型、不同運(yùn)量、物資價(jià)格等給予的財(cái)政補(bǔ)貼。總補(bǔ)貼收入表示為各路段給予的物流費(fèi)用補(bǔ)貼比例與實(shí)際物流費(fèi)用的乘積。

本文綜合考慮配送中心建立的固定成本G、運(yùn)輸成本T、貨損成本H、中轉(zhuǎn)成本Y，并以總成本F 最小為總目標(biāo)，建立陸海新通道應(yīng)急冷鏈物流配送中心選址數(shù)學(xué)模型如下所示：

4 疫情下陸海新通道應(yīng)急物流配送中心選址未來研究方向

陸海新通道作為應(yīng)急預(yù)備物流通道，針對(duì)疫情下在配送中心實(shí)際選址有以下幾點(diǎn)建議；

（1） 選址考慮物資產(chǎn)能和儲(chǔ)備因素。新冠肺炎疫情爆發(fā)暴露一個(gè)問題，我國(guó)醫(yī)療物資產(chǎn)能和儲(chǔ)備不足，疫情下醫(yī)療物資、生活物資等是連續(xù)消耗品，只能從其他省市和國(guó)外地區(qū)運(yùn)送。因此建議各省市均儲(chǔ)備與應(yīng)急物資相關(guān)的企業(yè)，保障產(chǎn)能，配送中心選址則可以將地區(qū)應(yīng)急物資產(chǎn)能密集度作為考慮因素。

（2） 其次是關(guān)注人口密集度因素。疫情下人口密集城市對(duì)于應(yīng)急物資需求量大，因此在選址模型上可以使用行政區(qū)、人口地理環(huán)境等數(shù)據(jù)，采用聚類分析進(jìn)一步評(píng)估配送中心的可靠性。

5 小 結(jié)

本文以系統(tǒng)總成本最小建立目標(biāo)函數(shù)，構(gòu)建了疫情下陸海新通道應(yīng)急冷鏈物流配送中心選址模型，僅供參考。但該模型仍存在不足，陸海新通道沿線各省市針對(duì)物資給予的補(bǔ)貼比例不同，以及跨省/跨境產(chǎn)生的鐵路專用線共用費(fèi)根據(jù)流程、流量、路段等的不同收費(fèi)不同，這些實(shí)際因素未考慮在內(nèi)，以及未用案例進(jìn)行分析，這些仍需進(jìn)一步探討研究。