鮮活農產品航空冷鏈物流隨機時間Petri網模型構建與分析

李 靜

（陜西工業職業技術學院，陜西 咸陽 712000）

根據相關數據顯示，2018年中國水果、蔬菜、肉類等鮮活農產品的流通腐損率分別達到了11%、20%、8%，而西方發達國家，通常能夠在農產品全產業鏈冷鏈物流的支撐體系下將果蔬損失率控制在5%以下，尤其美國更是將這一數字長期控制在1%～2%［1］。先進的鮮活農產品冷鏈物流技術與利用率的差距，直接決定了農產品的最終效益差距。同時，利用先進的農產品冷鏈物流技術也能有效降低最終農產品進入百姓餐桌的食物中毒概率，提升食品安全性。

航空冷鏈物流的核心是空中運輸，據有關機構預測中國2020年航空冷鏈物流規模約在200億元，主營業務將會覆蓋鮮切花、果蔬、醫藥和生鮮電商等領域，鮮活農產品航空冷鏈物流體系的飛速發展成為必然［2］。航空冷鏈物流是一項系統化程度極高的工程，由于參與主體具有多元化特征，因而系統的順利、順暢運行需要航空公司、機場、貨運代理、海關等多主體協同銜接。針對鮮活農產品航空冷鏈物流體系的運行流程進行優化成為除設備與技術優化外該物流體系發展的另一主要思路。

1 隨機時間Petri網概述

Petri網是對離散并行系統的數學表示，因此隨機時間Petri網具有嚴格的數學表述方式（式1），滿足該表達式的三元組N=（S，T，F）被稱為一個網［3］。

Petri網能夠表達并發事件，通常被認為是所有流程定義語言之母，在有關軟件設計、工作流管理、工作流模式、并行程序設計等領域的應用極為廣泛。然而，由于Petri網描述模型時對某些具有龐大、復雜流程體系的模型處理過于繁瑣且稍顯無力，因而部分學者逐漸在Petri網的基礎上進行了研發，隨機時間Petri網便是其中最為常見的一種。隨機時間Petri網是一種被用于描述與環節運行時間有關、變遷的發射時間為隨機且具有因果關系的Petri網并發系統。隨機時間Petri網所包含的主要元素有庫所、變遷、有向弧以及令牌等。

隨機時間Petri網能夠通過模型中不同的庫所以及所描述對象包含的變遷元素對某一過程、流程當中的復雜環節進行統一描述，從而使Petri網對并發事件的描述更加清晰。以航空冷鏈物流為例。通常情況下，隨機時間Petri網所描述的冷鏈物流流程中的庫所多用來代表航空冷鏈物流中的資源（如所運輸的貨物、人員、設備甚至托運單等）的狀態與條件等。變遷則是對于某些冷鏈物流操作具體到某一時間動作的表述，如簽單、貨物送達、賬款入賬等。利用隨機時間Petri網能夠將鮮活農產品航空冷鏈物流中的多種并發對象和操作進行描述，全面檢錯從而對這一物流流程進行優化。

2 鮮活農產品航空冷鏈物流現狀及問題分析

鮮活農產品具有易腐爛、鮮食度要求高等特征，因而該類型農產品運輸、倉儲難度較大。據不完全統計，自2015年以來中國農產品年均損耗率高達30%，約合產后損失金額3 000多億元，相當于1 000億m2耕地的投入產出［4］。造成這一現象的原因主要在于中國發展落后、較不成熟的冷鏈物流體系。隨著航空冷鏈物流事業的發展以及消費者對鮮活農產品需求的飛速提升，利用航空冷鏈物流進行鮮活農產品運輸的情況逐漸增多。然而，由于發展時間尚短，中國部分航空公司在進行鮮活農產品冷鏈物流運輸過程中出現了較多問題，在物流流程方面有待優化。

2.1 接收作業流程

鮮活農產品貨物接收是航空冷鏈物流流程第一步［5］。農戶或中間商將鮮活農產品交付物流公司，公司負責對鮮活農產品的安全、質量、衛生等進行嚴格檢驗把關并承擔航空冷鏈物流環節相應責任。鮮活農產品航空冷鏈物流接收作業流程見圖1。

圖1 接收作業流程

得益于中國現代信息技術的飛速發展，航空冷鏈物流接收作業流程中的下單以及審核環節耗時均較低，客戶滿意度較高，容易出現問題的環節主要在于貨物接收環節以及貨物倉儲環節。由于中國部分航空冷鏈物流公司并沒有針對鮮活農產品配備大型的運輸設備，相當一部分鮮活農產品需要使用其他一般貨物搬運時所使用的小型叉車或人力搬運［6］。然而，鮮活農產品是一種不適合長時間暴露于高溫以及陽光直射環境下的貨物，因而部分物流企業選擇在夜間或清晨時搬運貨物盡可能降低鮮活農產品在外界暴露的時間。這一工作流程需要大量機場工人倒班或加班進行作業，極易形成員工不滿或工作倦怠等現象，最終對整個鮮活農產品物流產生負面影響。

2.2 倉儲物流流程

一般航空冷鏈物流倉儲環節主要包含貨物入庫、盤點以及補貨和移庫等（圖2）。鮮活農產品對溫濕度要求極高，冷鏈物流倉儲部門需要配備恒溫設施保證倉儲環境的穩定。這一點大部分航空冷鏈物流企業均可以做到。容易出現問題的環節集中在倉儲物流補貨與移庫環節，部分物流企業在補貨與移庫環節并沒有進行充分的監控設備布置，在沒有充分監管的條件下，時常會有工人胡亂堆放貨物以及補貨不及時等現象出現。

圖2 倉儲物流流程

2.3 配送作業流程

鮮活農產品的配送過程也被稱為發運過程，主要囊括了鮮活農產品的出庫、搬運上機、在途運輸三個流程。由于中國鮮活農產品航空物流發展較不成熟，搬運員以及部分物流企業尚未能形成鮮活農產品與其他一般物流貨物的差異性認知，較為顯著的問題表現在貨物暫存區直接套用一般貨物，沒有建設專門的冷藏區暫存貨物，只能將鮮活農產品暴露于室溫下，這一過程一般為5 min左右；裝機過程缺乏大型機械設備，裝車效率較低且在室溫下進行，這一過程一般為10～15 min［7］。

2.4 安檢作業流程

鮮活農產品安檢環節與一般貨物安檢存在一定差異，主要體現在對安檢門尺寸要求較高、安檢時間不能太久、貨物易損不能擠壓等。部分鮮活農產品在安檢環節需要暴露時間長達25 min甚至更久，對鮮活農產品造成了不可逆損害。

2.5 裝機作業流程

鮮活農產品安檢重新包裝完成以后，需要由機場地勤人員運輸至停機坪。由于中國部分停機坪裝艙設備落后并未配備冷藏條件，因此相當比例的鮮活農產品只能露天擺放，一旦飛機出現延誤，往往會造成極大經濟損失。通常貨物在飛機準備好以后也需要25～30 min的搬運時間［8］。

3 基于隨機時間Petri網的航空冷鏈物流流程優化

3.1 隨機時間Petri網模型構建

通過對以上航空冷鏈物流企業工作流程及問題分析，可以得到圖3所示的航空冷鏈物流隨機時間Petri網庫所模型，設為s（nn=1，2，…，21），表1為各庫所所代表航空冷鏈物流模型含義。表2為流程圖各元素對應Petri網變遷，設為t（nn=1，2，…，19）。表3為各個變遷發生時延，設為F（nn=1，2，…，19）；表4為對應變遷的發生概率，設為λ（nn=1，2，…，19）。

圖3 航空冷鏈物流隨機時間Petri網模型

表1 各庫所代表航空冷鏈物流含義

表2 各變遷代表航空冷鏈物流含義

表3 各變遷發生的時延

表4 各變遷發生概率

3.2 隨機時間Petri網模型優化

由于隨機時間Petri網模型在流程環節分析數量上存在一定的局限性，綜合上述對中國部分鮮活農產品航空冷鏈物流中存在的問題，本研究利用隨機時間Petri網模型性能分析原理，將圖3所示的模型進行部分合并簡化，得到圖4所示優化后的隨機時間Petri網模型。優化以后的各庫所代表航空冷鏈物流含義見表5。

圖4 優化后的隨機時間Petri網模型

表5 優化以后各庫所代表航空冷鏈物流含義

3.2.1 接收環節優化 鮮活農產品接收環節（壓縮為S1、S2），航空冷鏈物流公司可以通過大數據技術對客戶的訂單安排進行協調，避免多個訂單同時抵達；合并收貨驗貨環節，加強智能化便攜式驗貨設備使用頻率，進一步減少鮮活農產品暴露時間；建設全流程收貨驗貨冷鏈設備，保證正常工作日工人工作，避免因加班、倒班造成員工倦怠。

3.2.2 倉儲物流環節優化 倉儲物流環節中的貨物亂堆亂放問題是困擾許多航空冷鏈物流企業重點問題。對于資金有限的航空物流企業而言，通過大幅資金投入增設全流程冷鏈設備并不現實，企業需要通過科學有效的方法增強員工工作積極性和自覺性；對于資金較為充裕的企業而言，應通過使用機械化搬運設備代替人工等手段使倉儲物流環節按照更加嚴格的標準進行。

3.2.3 配送環節優化 對于即將出庫的鮮活農產品，航空物流公司必須建設冷藏區用于暫存貨物，從而避免鮮活農產品在非冷藏環境下變質或被污染；此外，可通過智能化調度調整貨物的發貨時間，盡量避免發貨階段大量車輛聚集占用貨物暫存區等現象；企業可采用RFID技術與每單鮮活農產品進行對接，準確采集貨物數據，實現鮮活農產品的配送數字化，將貨物復核與驗貨階段合并。

3.2.4 安檢與裝機環節優化 將鮮活農產品安檢、入庫、包裝以及在冷鏈倉庫中的停留、裝機等環節進行壓縮合并，得到S9、S10、S113個主要流程，可以大幅降低該階段鮮活農產品暴露在室溫下的時間。一方面針對鮮活農產品，航空冷鏈物流企業需要對安檢門的數量和大小進行調整，在提高鮮活農產品安檢效率的同時，降低因安檢門過小給貨物帶來的損害；另一方面物流企業可以在貨物通過安檢以后的環節建立貨物暫存區，降低鮮活農產品待機時期暴露在室溫環境下的危害。

4 小結

研究利用隨機時間Petri網對中國部分航空冷鏈物流企業工作流程進行了分析，總結了部分企業在鮮活農產品接收、倉儲物流、配送、安檢與裝機等環節出現的問題，利用Petri網模型對航空冷鏈物流企業工作流程進行了優化，壓縮合并了部分冗余環節，并給出了具體的流程優化方法。