一種基于物聯(lián)網(wǎng)的社區(qū)商業(yè)魯棒優(yōu)化配送方案

李琰 孫林 許宏超 楊丹

【摘 要】本文針對(duì)北關(guān)社區(qū)商業(yè)，開(kāi)發(fā)出具有軟、硬件綜合架構(gòu)的物聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)，提出了一種基于物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)的果蔬配送解決方案。通過(guò)建模分析及引入蟻群算法實(shí)現(xiàn)對(duì)成本及最優(yōu)路線確定，并借助計(jì)算機(jī)解出優(yōu)化數(shù)據(jù)，然后根據(jù)實(shí)際情況修正、確定方案，滿足配送中心調(diào)度車輛及配送過(guò)程最大程度的自動(dòng)化、最優(yōu)化，并達(dá)到最有效的配送效率。

【關(guān)鍵詞】農(nóng)產(chǎn)品配送；物聯(lián)網(wǎng)；建模分析；蟻群算法；魯棒

隨著社區(qū)生活水平不斷提高，社區(qū)居民對(duì)果蔬的需求越來(lái)越多，需求量還在不斷增加。另一方面，面對(duì)北京城區(qū)不斷增長(zhǎng)的交通需求和逐漸惡化的交通狀況，北京市有關(guān)部門對(duì)城市交通管理的措施也越來(lái)越嚴(yán)格，新鮮果蔬的社區(qū)商業(yè)城市配送受到了極大的制約。

社區(qū)商業(yè)作為農(nóng)產(chǎn)品的重要消費(fèi)地，對(duì)日益增長(zhǎng)的果蔬產(chǎn)品需求和相對(duì)滯后的果蔬產(chǎn)品城市配送體系之間的矛盾已成為北京市果蔬產(chǎn)品供給保障主要問(wèn)題之一，如何更好解決果蔬產(chǎn)品從產(chǎn)地進(jìn)入社區(qū)商業(yè)是本課題研究的核心。

北京市目前共有規(guī)范化社區(qū)菜市場(chǎng)298家、農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)310家、社區(qū)便民菜店230家、生鮮超市連鎖店鋪809家、直配企業(yè)及商戶超過(guò)2500家，已初步形成了以規(guī)范化社區(qū)菜市場(chǎng)為主題，社區(qū)菜店、生鮮超市為重要補(bǔ)充，網(wǎng)絡(luò)直銷為新生力量的傳統(tǒng)業(yè)態(tài)和現(xiàn)代業(yè)態(tài)并存、相互補(bǔ)充、共同發(fā)展的格局，為消費(fèi)者提供了多元化的選擇。

一、北京果蔬農(nóng)產(chǎn)品配送體系存在的問(wèn)題分析

果蔬農(nóng)產(chǎn)品配送，是個(gè)發(fā)展的課題也是個(gè)新課題，在技術(shù)層面還有待于發(fā)掘和探討，盡管政府部門在不斷重視對(duì)果蔬農(nóng)產(chǎn)品配送，但在操作層面還有難度，還存在環(huán)境因素的諸多限制和亟待解決的問(wèn)題。

（一）市場(chǎng)缺乏統(tǒng)一規(guī)劃和布局

個(gè)別地區(qū)馬路市場(chǎng)撤銷后，又缺乏室內(nèi)市場(chǎng)對(duì)該地區(qū)購(gòu)買需求進(jìn)行補(bǔ)充，造成了市民買菜難或無(wú)照商販回潮的現(xiàn)象。另外，由于政府缺乏具體的市場(chǎng)規(guī)劃，造成了市場(chǎng)布局不合理。

（二）市場(chǎng)交易環(huán)境相對(duì)較差

一是，硬件落后。除了有限的幾個(gè)大型批發(fā)市場(chǎng)外，大多數(shù)農(nóng)副產(chǎn)品市場(chǎng)的交易規(guī)模較小，主要是露天市場(chǎng)，有的甚至地面都沒(méi)有全部硬化，市場(chǎng)設(shè)施不完備，倉(cāng)儲(chǔ)、制冷等基本配套設(shè)施嚴(yán)重不足，運(yùn)輸、保管、包裝、加工、配送等各種輔助性功能薄弱。二是，軟件需要改善。目前，大多數(shù)農(nóng)副產(chǎn)品市場(chǎng)的交易方式還停留在面對(duì)面討價(jià)還價(jià)的原始形式上，結(jié)算方式也多是“當(dāng)面結(jié)賬”的現(xiàn)金交易，缺乏商品標(biāo)準(zhǔn)化分類和拍賣的成交機(jī)制，統(tǒng)一結(jié)算、價(jià)格形成等功能沒(méi)有得到充分發(fā)揮。三是，管理不到位。由于多數(shù)市場(chǎng)采取粗放式管理，重收費(fèi)，輕管理，市場(chǎng)上以次充好、欺行霸市、哄抬物價(jià)、強(qiáng)買強(qiáng)賣等違法現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，直接影響市場(chǎng)的經(jīng)營(yíng)秩序和環(huán)境狀況。

（三）果蔬農(nóng)副產(chǎn)品流通法規(guī)體系尚不完善

雖然北京市立法部門和相關(guān)政府機(jī)構(gòu)制定了許多與市場(chǎng)管理相關(guān)的條件及標(biāo)準(zhǔn)，但對(duì)果蔬農(nóng)副產(chǎn)品包括水產(chǎn)、蔬菜等品種的生產(chǎn)和流通質(zhì)量監(jiān)管仍缺乏規(guī)范的法律法規(guī)和有效的管理手段。

（四）信息網(wǎng)絡(luò)建設(shè)滯后

從總體上看，農(nóng)副產(chǎn)品市場(chǎng)的信息量還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，使得農(nóng)副產(chǎn)品生產(chǎn)和銷售缺乏信息指導(dǎo)，完全是依靠人工在完成采購(gòu)、交易和核算，只有簡(jiǎn)單利用通訊手段交流信息，缺乏統(tǒng)籌的信息技術(shù)應(yīng)用與管理，很容易造成市場(chǎng)供求脫節(jié)、價(jià)格波動(dòng)紊亂的局面。

（五）北京果蔬農(nóng)產(chǎn)品配送企業(yè)存在的問(wèn)題

1.缺乏規(guī)范化的農(nóng)產(chǎn)品配送運(yùn)輸、包裝行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，質(zhì)量安全意識(shí)淡薄目前北京在生鮮農(nóng)產(chǎn)品物流方面未完全建立規(guī)范化的操作流程，針對(duì)不同種類的生鮮農(nóng)產(chǎn)品儲(chǔ)藏、加工、運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)沒(méi)有嚴(yán)格的溫度標(biāo)準(zhǔn)和包裝要求。據(jù)調(diào)研，在農(nóng)產(chǎn)品批發(fā)市場(chǎng)從事配送的企業(yè)對(duì)生鮮農(nóng)產(chǎn)品配送運(yùn)輸過(guò)程中的保鮮用冰和運(yùn)輸包裝規(guī)定意識(shí)淡薄，在100家個(gè)體經(jīng)營(yíng)商和20家農(nóng)產(chǎn)品配送企業(yè)中只有10家配送企業(yè)知道我國(guó)對(duì)生鮮農(nóng)產(chǎn)品配送運(yùn)輸過(guò)程中的保鮮用冰和運(yùn)輸包裝的相關(guān)規(guī)定。

2.配送企業(yè)專業(yè)水平參差不齊，缺乏品牌化的農(nóng)產(chǎn)品配送企業(yè)。現(xiàn)有的生鮮農(nóng)產(chǎn)品配送企業(yè)，除少數(shù)依托大型超市的配送公司外，全北京市在工商局注冊(cè)的名稱中有“果蔬配送”或“農(nóng)產(chǎn)品配送”的注冊(cè)公司不到30家。而大部分從事配送活動(dòng)的企業(yè)是蔬菜批發(fā)個(gè)體戶或經(jīng)紀(jì)人，他們對(duì)如何保證配送的安全意識(shí)不足，訓(xùn)練有素的物流供應(yīng)鏈管理人員和操作人員稀缺。

3.未建立完整的生鮮農(nóng)產(chǎn)品物流配送信息管理平臺(tái)

目前北京市共有經(jīng)營(yíng)農(nóng)產(chǎn)品的市場(chǎng)625個(gè)，包括農(nóng)產(chǎn)品批發(fā)市場(chǎng)45個(gè) （大型的18個(gè)），農(nóng)產(chǎn)品零售市場(chǎng)395個(gè)，農(nóng)產(chǎn)品綜合市場(chǎng)185個(gè)。隨著北京近年來(lái)農(nóng)產(chǎn)品市場(chǎng)改造升級(jí)，北京農(nóng)產(chǎn)品批發(fā)市場(chǎng)的信息化建設(shè)已取得較大成功。然而，目前北京已建立的聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)主要有北京市大洋路農(nóng)副產(chǎn)品批發(fā)市場(chǎng)、北京市城北回龍觀大鐘寺商品交易市場(chǎng)、北京市岳各莊農(nóng)副產(chǎn)品批發(fā)市場(chǎng)、北京順義石門農(nóng)產(chǎn)品批發(fā)市場(chǎng)和北京華遠(yuǎn)農(nóng)副產(chǎn)品綜合批發(fā)市場(chǎng)，且信息也只局限于產(chǎn)品供應(yīng)信息，而相關(guān)的物流配送企業(yè)相關(guān)信息依然缺乏，未建立完整的生鮮農(nóng)產(chǎn)品物流配送信息平臺(tái)。

建設(shè)發(fā)展果蔬配送問(wèn)題，優(yōu)化農(nóng)產(chǎn)品流通渠道，關(guān)鍵在于減少中間流通環(huán)節(jié)，降低流通費(fèi)用，加強(qiáng)信息技術(shù)建設(shè)，才能解決好本地和外埠果蔬生產(chǎn)基地，進(jìn)一步拓展蔬菜直銷對(duì)接，讓更多的新鮮蔬菜以最短的運(yùn)輸時(shí)間、最少的流通環(huán)節(jié)、最實(shí)惠的價(jià)格從產(chǎn)地直銷到銷售網(wǎng)點(diǎn)。

二、美物果蔬配送中心狀況及配送方案分析

北京美物商業(yè)集團(tuán)股份有限公司是國(guó)內(nèi)最早以連鎖方式經(jīng)營(yíng)超市的專業(yè)集團(tuán)公司之一。自創(chuàng)建北京第一家綜合超市以來(lái)，秉承“發(fā)展民族零售產(chǎn)業(yè)，提升大眾生活品質(zhì)”的經(jīng)營(yíng)理念，以振興民族零售產(chǎn)業(yè)為己任，在連鎖超市領(lǐng)域辛勤耕耘，目前美物已經(jīng)擁有滿足消費(fèi)者一次購(gòu)物需求的大賣場(chǎng)、在大社區(qū)范圍全面服務(wù)消費(fèi)者的綜合超市和廣泛深入社區(qū)為居民提供商品和各式服務(wù)的便利超市、以及設(shè)在地鐵站、公交站的快速流動(dòng)便利店等各類店鋪，是北京市及中國(guó)北方的大型消費(fèi)品流通企業(yè)。

美物的果蔬果蔬的配送，有冷庫(kù)、副食品庫(kù)、果蔬庫(kù)及超市等。其崗位職能的主要內(nèi)容有：果蔬配送中心的崗位性質(zhì)、崗位班組設(shè)置、崗位技能要求、工作流程、庫(kù)存及庫(kù)存控制、配送方式和頻率、配送路徑選擇、日配送量、訂單處理、數(shù)據(jù)傳輸處理、信息化技術(shù)應(yīng)用、供應(yīng)商管理、商品增值服務(wù)、日配送量最大的果蔬品種及數(shù)量等。

三、美物果蔬配送調(diào)度優(yōu)化建模分析

配送路線合理與否直接關(guān)系到配送的速度和成本，必須用科學(xué)的方法對(duì)之進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，而不是根據(jù)個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)或在想象的基礎(chǔ)上進(jìn)行。設(shè)計(jì)合理迅捷的配送路線可以采用建立數(shù)學(xué)模型和汲取經(jīng)驗(yàn)等方法來(lái)確定，在采用這些方法設(shè)計(jì)配送路線時(shí)，要考慮下列因素：成本最低點(diǎn)、準(zhǔn)時(shí)安全、門店地理位置、門店間的交通設(shè)施、門店銷售淡旺季的情況。設(shè)計(jì)配送路線時(shí)一定要綜合考慮各種影響配送路線的因素，同時(shí)還要結(jié)合門店的具體情況，這樣才能使成本達(dá)到最低。美物在多年配送模式上已有較為成熟的考慮，目前在設(shè)計(jì)果蔬配送方面還缺乏系統(tǒng)、規(guī)范的設(shè)計(jì)，本方案通過(guò)數(shù)學(xué)建模分析及應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有望針對(duì)這一方面提出一種建設(shè)性的建議，美物配送網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖如圖3- 1所示：

（一）配送方案的建模分析

1.模型基本假設(shè)。①假設(shè)運(yùn)輸、配送和需求的都是同一種產(chǎn)品（果蔬）。②“零庫(kù)存”假設(shè)：配送中心將從農(nóng)村合作社那里運(yùn)來(lái)的果蔬全部配送給各門店，配送中心不留有任何庫(kù)存，并且是配送中心接到合作社的產(chǎn)品時(shí)就立即配送到各門店，即果蔬在配送中心倉(cāng)庫(kù)停留的時(shí)間幾乎為零。③供應(yīng)商（合作社）的物流能力存在上界，即他們?cè)谝欢〞r(shí)間內(nèi)的物流能力都是有限的，并非想集中多少果蔬就能集中多少果蔬。④門店的需求也存在上界約束，各個(gè)門店在一定時(shí)間內(nèi)對(duì)該果蔬的需求量都有個(gè)上限，不是運(yùn)來(lái)的果蔬都可以銷售掉的。⑤所有供應(yīng)商（合作社）及配送中心的總物流能力可以滿足果蔬配送下游所有門店的需求。

所以最終的配送方案如圖3- 3所示。

此時(shí)，目標(biāo)函數(shù)最優(yōu)值為：53832 元。

（二）基于魯棒優(yōu)化的配送路線算法分析

通過(guò)以上的分析，我們可以看到，確定最優(yōu)的配送路線及控制好各門店裝卸貨的時(shí)間是果蔬配送中心的主要任務(wù)，可以通過(guò)采取提高各門店裝卸貨效率、制定標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)時(shí)間，科學(xué)安排車輛調(diào)度等管理手段解決。

果蔬配送中心的調(diào)度問(wèn)題就可以概括為：最優(yōu)路線確定、車輛滿載問(wèn)題、果蔬配送 直銷配送的車輛調(diào)度問(wèn)題。下面我們引入蟻群算法實(shí)現(xiàn)對(duì)最優(yōu)路線確定，并借助計(jì)算機(jī)解出優(yōu)化數(shù)據(jù)，然后根據(jù)實(shí)際情況修正、確定方案，滿足配送中心調(diào)度車輛及滿載問(wèn)題的解決并達(dá)到最有效的配送效率。

四、美物果蔬配送中心基于物聯(lián)網(wǎng)的物流配送設(shè)計(jì)方案

針對(duì)山東紅富士蘋果與延慶八達(dá)嶺果蔬基地果蔬配送配送現(xiàn)狀，本項(xiàng)目提出一種基于物聯(lián)網(wǎng)的配送體系，其目標(biāo)是利用高新技術(shù)手段，如無(wú)線通信、計(jì)算技術(shù)、感知技術(shù)、視頻技術(shù)及GPS等實(shí)現(xiàn)“智能配送”，大大加快果蔬物品在物流過(guò)程中的流通速度，減少人工操作不足，降低管理成本，達(dá)到全局資源利用最大化，整個(gè)配送過(guò)程最大程度的自動(dòng)化、最優(yōu)化及簡(jiǎn)易化。

基于上述思路，本項(xiàng)目在對(duì)美物等供應(yīng)鏈上企業(yè)實(shí)際業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)調(diào)研的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)出具有軟、硬件綜合架構(gòu)的物聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)。提出了一種基于物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)的果蔬配送果蔬配送的解決方案。

（一）系統(tǒng)總體框架

根據(jù)美物連鎖企業(yè)果蔬配送的實(shí)際需要，設(shè)計(jì)出一種基于物聯(lián)網(wǎng)的物流配送系統(tǒng)總體框架，如圖4- 1所示。美物果蔬配送的物聯(lián)網(wǎng)總體結(jié)構(gòu)圖由三部分組成，數(shù)據(jù)采集部分、數(shù)據(jù)處理部分和數(shù)據(jù)應(yīng)用部分。數(shù)據(jù)采集部分：通過(guò)傳感器、讀卡器等感知設(shè)備獲取物流配送系統(tǒng)中的信息。美物果蔬配送物體以“箱”為單位，每箱附有電子標(biāo)簽（即R FID），通過(guò)標(biāo)簽上的閱讀器來(lái)識(shí)別、讀取該物體，并將該物體信息存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)中心服務(wù)器中。

數(shù)據(jù)處理部分：包括數(shù)據(jù)預(yù)處理及傳輸部分。預(yù)處理器實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)采集的分析、過(guò)濾、整理及集成工作；傳輸部分實(shí)現(xiàn)運(yùn)用現(xiàn)有的公用通信及網(wǎng)絡(luò)資源，將來(lái)自數(shù)據(jù)采集層的信息通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)傳送到數(shù)據(jù)中心服務(wù)器中。

數(shù)據(jù)應(yīng)用部分：對(duì)數(shù)據(jù)處理層中獲取的信息進(jìn)行實(shí)時(shí)的管理和控制，通過(guò)對(duì)信息優(yōu)化處理、建模分析，構(gòu)建出有效的物流配送方案。

（二）物聯(lián)網(wǎng)信息管理平臺(tái)及配送路線實(shí)現(xiàn)

物聯(lián)網(wǎng)是通過(guò)傳感器和無(wú)線射頻識(shí)別等方式進(jìn)行終端信息的采集，采集到的信息通過(guò)中間件技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)快捷、穩(wěn)定地傳輸給控制系統(tǒng)，使得操作人員能夠?qū)φ麄€(gè)的系統(tǒng)環(huán)境數(shù)據(jù)和物品數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。配送車輛定位流程為：通過(guò)獲取GPS接收機(jī)、傳感器接收到的配送車輛定位信息，傳輸?shù)脚渌捅O(jiān)控中心處理系統(tǒng)，配送監(jiān)控中心處理系統(tǒng)計(jì)算出當(dāng)前時(shí)刻車輛的最佳匹配位置即車輛當(dāng)前的位置，無(wú)論是異地監(jiān)控或現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控儀都可在配送監(jiān)控中心的屏幕上顯示出來(lái)，系統(tǒng)登錄界面如圖4- 2所示，物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)結(jié)果如圖4- 3所示。

五、結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)美物果蔬配送中心的實(shí)際運(yùn)作流程和車輛調(diào)度方法的實(shí)地調(diào)研基礎(chǔ)上，對(duì)美物的果蔬配送實(shí)際進(jìn)行了數(shù)學(xué)抽象，建立了數(shù)學(xué)模型，通過(guò)蟻群算法模擬實(shí)現(xiàn)可知，我們?cè)诳紤]配送的優(yōu)化問(wèn)題時(shí)，可以通過(guò)這種自適應(yīng)的算法求解，這種算法的精度隨著迭代次數(shù)的增加而增大，對(duì)于實(shí)際問(wèn)題中各種條件的變化也有著較強(qiáng)的魯棒性，而且產(chǎn)品可以從任何一點(diǎn)出發(fā)求得最短路徑。

本文通過(guò)物流配送問(wèn)題的數(shù)學(xué)模型建模分析及基于蟻群算法物流配送路徑優(yōu)化處理，對(duì)果蔬配送過(guò)程中的車輛調(diào)度、路徑選擇及成本優(yōu)化等問(wèn)題進(jìn)行了一種探索與實(shí)踐。

最后，本文運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)美物連鎖企業(yè)果蔬配送中心在信息技術(shù)應(yīng)用方面做出了一種建設(shè)性的嘗試。

（北京財(cái)貿(mào)職業(yè)學(xué)院，北京 101101）

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課題來(lái)源：北京市教委社科一般課題“互聯(lián)網(wǎng)+社區(qū)服務(wù)”平臺(tái)的設(shè)計(jì)與建設(shè)研究（項(xiàng)目編號(hào)： SM201851638003）。

作者簡(jiǎn)介：

李琰（1974—），女，內(nèi)蒙古呼和浩特人，北京財(cái)貿(mào)職業(yè)學(xué)院科研處副教授 ，碩士，主要研究方向：職業(yè)教育管理、統(tǒng)計(jì)分析。

孫林（1966—），男，河南信陽(yáng)人，北京財(cái)貿(mào)職業(yè)學(xué)院商學(xué)院教授，博士，碩士研究生導(dǎo)師，研究方向：計(jì)算機(jī)應(yīng)用、決策支持系統(tǒng)。

許宏超（1988—），男，河北承德人 北京財(cái)貿(mào)職業(yè)學(xué)院助理研究員，研究方向：科研管理、公共管理。

楊丹（1985—），女，北京人，高級(jí)工程師，北京財(cái)貿(mào)職業(yè)學(xué)院助理研究員，碩士，研究方向：教育信息化。