基于物聯網技術的茶葉多式聯運優化研究

柳 春

（杭州市工人業余大學，浙江杭州 310006）

1 引言

我國是茶葉的生產大國，茶葉的運輸成本直接關系到茶農的利益，特別是互聯網+時代的到來，現實中的客戶對茶葉的交付要求是門到門服務，而不希望在茶葉的運送中有太多的供應商和中間商。在這種情況下，茶葉多式聯運特別重要有其重要的價值，他可以使茶葉由農戶直接到消費者的手中[1]。

多式聯運就是貨品整體在運輸的過程中，運輸成本優化、運輸路徑優化，并取得更大的利益的運輸組織形式[2]，多式聯運表現出高效、環的特性。由于一些原因，我國多式聯運與國外發達國家相比還有很大的差距。原中國工業經濟聯合會會長李毅中曾說：“物聯網的研究我們國家在國際水平線。”物聯網技術的出現，解決了我國多式聯運存在發展過程中的問題。

從目前相關理論研究來看，對茶葉多式聯運的研究主要集中在對海陸空等組合方式的優化研究及對箱型選擇、運輸成本優化、運輸路徑優化等方面，如：趙文輝[3]通過對鐵路運輸的的分析，提出了合理規劃建設運輸網絡，對實現鐵路運輸跨越式發展的的建議。郭琴[4]提出了符合社會經濟發展的運輸方式優化模型，并且對可持續發展建立的多式聯運系統和各種運輸方式的技術經濟特征進行了研究，張慶年等[5]在對經營優勢及問題分析的基礎上，對幾種模型進行對比，從優化經營角度提出了CPO模式。張琦等[6]在分析運輸需求構成的基礎上，設計了兩地間的運輸最佳路徑選擇方案等。

課題研究擬從上述背景出發，以優化茶葉多式聯運為目的，運用物聯網平臺的相關技術，充分考慮應用物聯網技術后，茶葉多式聯運的成本較發生變化，將茶葉物流與物聯網緊密結合，在節約成本的情況下，實現茶葉多式聯運優化效應，期望在理論與實踐研究方面有些創新和突破。

2 基于物聯網技術的多式聯運優選模型建立

在互聯網高速發展的今天，經濟全球化縱深發展。多式聯運是經濟全球背景下，運輸全球化發展的必然。通過多式聯運可以降低茶葉的運輸成本，提高茶葉服務的質量，提高農民的收益，實現運送效應，降低運輸的延遲時間。特別是物聯網技術的應用，使得茶葉多式聯運可以發展更大的優勢，我們在建立茶葉多式聯運優化模型時，把互聯網技術應用所產生的成本考慮進去，借此可以更加全面的分析影響茶葉多式聯運的效應的因素，諸多的學者多的多式聯運效應的影響因素進行了分析，我們在借鑒的基礎上，總結如下：中轉時間、換裝時間、時間的約束限制和多條路徑的選擇問題、茶葉運輸費用、茶葉中轉費用、服務水平和物聯網技術成本等，為了建立多式聯運優選模型，我們做一下的假設：多條路徑的選擇問題已經完成，在既定的路徑上我們只考慮運輸方式的選擇對運輸總成本的影響。

2.1 建立一條多路徑的網絡圖：如圖1所示

圖1 既定的路徑圖

該次運輸的起點為1，終點為n，中間會有n-2個中轉站，在相鄰的兩個地點之間有4種運輸方式可以供選擇，選擇不同的運輸方式會產生不同的茶葉運輸成本和物聯網技術應用成本，同時在茶葉運輸中轉站中轉時更換不同的運輸方式會產生不同的中轉成本、物聯網中轉成本、換裝成本。建立模型需要用到的變量解釋如下：

1）j表示4種不同的運輸方式分別是公路、鐵路、水路、航空，j=1,2,3,4；2）i表示茶葉從1這個節點出發，直到n這個節點結束，共經過n-2個中轉站i=1,2,3……n；3）Xij表示選擇第j種運輸方式，在第i個節點和第i+1個節點之間運輸，為未知變量；4）表示在第i個節點前選擇的運輸方式；；5)表示在第i個節點后選擇的運輸方式；；6)表示第i個節點(中轉站)，之前選擇了這種運輸方式，之后選擇了運輸方式，為未知變量；7）表示選擇第j種運輸方式時，在節點i和i+1之間的運費；8）表示選擇第j種運輸方式時，在節點i和i+1之間產生的物聯網成本9）表示第i個節點（中轉站）（節點前后分別選擇了、運輸方式）時的中轉費用；10）表示第i個節點（中轉站）（節點前后分別選擇了、運輸方式）時的的換裝費用；11）表示第i個節點（中轉站）（節點前后分別選擇了、運輸方式）時的的物聯網成本；12）選擇第j種運輸方式時，在節點i和i+1之間的運輸所需要的時間；13）T茶葉從起點到終點所需要的時間限制；14）表示第i個節點(中轉站)中轉時，（節點前后分別選擇了、運輸方式）消耗的中轉時間；15）C物聯網技術預算總成本；16）Z完成運輸的總成本為目標函數。

2.2 建立模型

在上述假設的基礎上，我們可以建立如下的基于物聯網技術的多式聯運線性優化模型：

目標函數：

約束條件：

模型解釋：

1）公式①為目標函數，表示在既定的約束下完成既定的運輸任務，總成本最小；

2）公式②表示在第i和i+1節點之間只能選擇一種運輸方式；

4）公式④表示在第i個節點中轉時，運輸方式的轉化是唯一的。

6）公式⑥表示整個運輸過程及中轉過程所需要的時間要小于等于時間T；

7）公式⑦表示作為新興技術的物聯網引入到多式聯運中需要進行物聯網技術成本控制，整個運輸過程中的物聯網技術成本要小于等于預算成本C

3 數值模擬，利用Excel求解模型

上述建立的茶葉多式聯運優化模型，是一個0-1型整數規劃問題。整數規劃沒有一種普通適用的有效的解法，對于變量比較少的問題，可以采用枚舉法，但通常需要解的模型中需要求解的問題比較復雜，無法枚舉，當然也可以采用，“割平面法”、“分支定屆法”、“匈牙利法”等方法來解決0-1整數規劃問題，因此在求解問題時需要具體問題具體分析。建立的多式聯運優化數學模型，也可以通過自己編制程序利用計算機軟件來求解，最簡單實用的求解軟件就是Excel，下面進行實例的數值模擬，利用Excel表來求解上述的多式聯運的優化模型[8]。

某多式聯運公司，需要運送一批茶葉，由出發點A到達終點C，中間需要經過中轉站B，在AB，BC之間均可以有4條運輸方式進行選擇，該批茶葉需要在18小時（T）內到達C地，物聯網成本控制在1230元（C）內，該多式聯運中需要用到的參數如下表：

表1 運費系數表C 單位：元

表2 物聯網成本系數表C' 單位：元

表3 運輸耗時系數表T 單位：小時

表4 中轉費用表C2'' 單位：元

表5 換裝費用表C2'' 單位：元

表6 物聯網成本系數表 C2''' 單位：元

表7 中轉及換裝耗時T2' 單位：小時

將上述的數據參數，代入到基于物聯網技術的茶葉多式聯運線性優化模型中，然后通過Excel表姐上述的0-1整數規劃，求得的結果如下：

X 13=1、X 23=1、Y 233=1、m inZ=9610元，結果表示在上述的實例中，A-B之間選擇鐵路運輸、B-C之間也選擇鐵路運輸，也就是在中轉站為鐵路轉鐵路，在滿足所有約束的前提下，此次運輸需要的最小成本為9610元。

4 結論

基于物聯網技術的茶葉多式聯運優化問題，可以看成是特殊的線性規劃問題，多式聯運在優化的過程中約束非常多，受到影響的因素多且復雜，物聯網技術應用到茶葉多式聯運以后，約束就更加的復雜。本文擬將物聯網技術的思想引入到茶葉多式聯運的模型中，所研究的也僅考慮了物聯網技術的成本，并把成本分攤到運輸的過程及中轉過程中，如果要更加全面考察物聯網技術多多式聯運的影響，模型將更加的復雜，求解過程也將更加的繁瑣，這些問題將在以后的研究中進一步的體現。