农产品外贸物流网络优化研究

庞燕，王忠伟

（中南林业科技大学物流学院，湖南长沙 410004）

农产品外贸物流网络优化研究

庞燕，王忠伟

（中南林业科技大学物流学院，湖南长沙 410004）

农产品物流对农业生产发展和农村经济繁荣具有十分重要的作用。建立健全农产品外贸物流体系，有助于减少农产品对外贸易物流环节的浪费现象，降低农产品外贸物流成本，提升农产品国际竞争力。文章结合湖南省新农村建设中农业外向型经济发展的实践，运用混合整数规划模型，建立了农产品外贸物流网络优化模型，并通过应用实例，运用两层分解寻优算法进行模型求解，给出了特定农产品外贸物流网络优化方案，可用以指导湖南省农业外向型经济跨跃式发展。

农产品外贸物流；物流网络优化；混合整数规划模型；两层分解寻优算法

一、引言

农产品物流对农业生产发展和农村经济繁荣具有十分重要的作用。我国“十二五”规划明确提出了加快推进社会主义新农村建设的新要求，具体指出：“形成优势突出和特色鲜明的产业带，引导加工、流通、储运设施向优势产区聚集。”“进一步扩大农业对外开放，提高利用国内两个市场、两种资源的能力，提升农业整体竞争力。”我国农业产业化发展的外向型经济发展战略，必然要求农业产业融入全球经济的主流空间。[1]湖南省作为我国农业大省，具有丰富的农业资源，进一步扩大农业对外开放战略，势必要将农产品外贸物流纳入湖南区域物流框架体系之中，以提升湖南省农产品国际竞争力，适应国际化合作与竞争的农业产业体系建立的客观要求。鉴于此，建立健全农产品外贸物流体系，对于减少外贸农产品物流环节的浪费现象，降低农产品外贸物流成本，提升农产品国际竞争力具有重要意义。完善农产品外贸物流体系的实质问题之一就是农产品外贸物流网络优化问题，本文将结合混合整数规划模型对农产品外贸物流网络优化问题进行研究。

二、农产品外贸物流与农产品外贸物流体系

随着我国社会主义新农村建设进程的推进，以及农业外向型经济的发展，农产品加工企业的生产和经营将面向国际市场，按照国际市场需求和国际标准组织生产，直接参与国际竞争，这将推动我国农产品外贸物流的快速发展，加快我国农产品加工企业融入国际供应链一体化运作体系的步伐。

1.农产品外贸物流

目前，学术界对农产品外贸物流还没有确切的解释，我们通过长期的外贸物流实践与农产品物流研究，结合对该行业的理解，总结出了农产品外贸物流的含义：所谓农产品外贸物流是相对于农产品国内物流而言的，是伴随着一国或地区与他国或另一地区之间的农产品买卖活动而产生的，是国际间的农产品交换，是农产品从供应地向需求地的实体流动。农产品外贸物流的实质是依照国际惯例，利用国际化的物流网络、物流设施和物流技术，实现货物在国际间的流动与交换，以促进区域经济的发展和世界资源的优化配置。农产品外贸物流的总目标是为农产品对外贸易服务。即选择最佳的方式与路径，以最低的费用和最小的风险，保质、保量、适时地将货物从某国的供方运送到另一国的需方。农产品外贸物流是特殊形态下的综合物流体系，需调动境内外物流资源实现物流过程中各节点的一体化，完成整个国际供应链体系中农产品物流的增值服务。[2]

2.农产品外贸物流体系

农产品外贸物流体系是建立在境内外地区物流资源整合基础上，为实现物流资源最优化配置，完成境内区域性物流与境外国际性物流无缝对接而形成的各环节的有机集合体。它涉及一个包含诸多要素在内的复杂网络体系，主要包括物流基础设施、仓储配送设施、物流设备、信息通信网络设施与水平、政策支持体系、运营管理机制体制、物流标准、职能服务等。上述物流要素的水平、规模、质量等共同决定着农产品物流跨区域流动的成本、效率、服务质量、物流组织化程度等总体绩效。

三、基于混合整数规划模型的农产品外贸物流网络选址模型的建立

1.混合整数规划模型的描述

混合整数规划模型是一种经常被用来解决物流网络系统中大型、复杂选址问题的方法。[3]它可以把固定成本以最优的形式考虑进去，并通过计算得出最优点。

混合整数规划模型考虑的是一个区域的物流系统，以某类产品为对象。该模型中有关多元网点布局的问题通常是假定有m个资源点Ai（i=1，2，…，m），各点的资源量为ai，有n个需求点Bj（j= 1，2，…，n），需求点可以从设置的网点中转进货，也可以从资源点直接进货，假定各备选地设置网点的基建投资、仓储费用、运输费率均已知，以总成本最低为目标确定网点布局的最佳方案。

2.农产品外贸物流网络系统模型

农产品外贸物流网络系统是由多个农产品收发货的节点和它们之间的连线所构成的物流抽象网络以及与之相伴随的信息流动网络的集合。[4]所谓农产品收发货节点是指进出口过程中所涉及的国内外的各层仓库，如农户、农产品加工企业仓库、农产品进口商贸企业仓库、货运代理人仓库、口岸仓库、国内外中转站仓库以及流通加工/配送中心和保税区仓库。所谓连线是指连接上述国内外众多农产品收发货节点的运输连线，如各种海运航线、铁路线、飞机航线以及海陆空联合运输线路（如图1所示）。

3.基于混合整数规划模型的农产品外贸物流网络优化模型

（1）农产品外贸物流网络优化的内容

农产品外贸物流网络优化的实质问题是物流配送中心选址问题，[5]、[6]该问题是指在一个具有若干供应网点、若干需求网点的经济区域内，选择一个地址设置物流中心的规划过程。最佳的物流中心选址方案是使商品从通过该中心汇集、中转、分发直至输送到销售（需求）网点的全过程的效益最好。针对农产品外贸物流网络优化，在物流中心的选址规划中，应对物流中心选址的影响因素等进行综合分析，并提出缜密的决策建议，以实现农产品外贸物流整合，使成本最小化。在农产品外贸物流标准化、外贸物流网络信息化实现之后，农产品配送会更为迅捷，将实现农产品外贸物流的柔性管理。[7]、[8]建立农产品外贸物流网络选址模型，有助于按照物流费用最小化原则，在广域性空间范围内实现农产品外贸物流网络优化。

（2）运用混合整数规划模型解决物流组织选址问题所需要的信息

根据图1所示的农产品外贸物流网络系统模型，在运用混合整数规划模型解决物流组织选址问题时需要的信息有：拟建一、二级农产品物流中心的个数，各物流中心的地点，各物流中心的规模，从某个农户向农产品加工企业运送的农产品品种及数量，从农产品加工企业向某二级物流中心运送的农产品品种及数量，从某二级物流中心向某一级物流中心运送的农产品品种及数量，通过各物流中心的品种及数量，物流中心兴建、扩建和关闭的时间，计划期内整个农产品外贸物流网络中各种费用的总和（如图2所示）。

（3）基于混合整数规划模型的农产品外贸物流网络优化基础模型

上述模型中各变量的含义如下：

m：物流中心备选地的数目；

n：需求点的数目；

p：可兴建的物流中心的最大数目；

Xij：从物流中心i到需求点j的运输量；

zi：物流中心选址变量，当zi=1时，表示i地被选作物流中心，当zi=0时，表示i地未被选上；

Dj：j地的需求量；

Mi：备选物流中心i的建设容量；

hij：从i地到j地包括装卸、运输费在内的发送单价（单位为元/吨）；

Fi：备选物流中心i的固定费用（包括基本投资费和固定经营费）；

Q：农户数目；

L：农产品加工企业数目；

Wrk：从农户r到农产品加工企业k的运输量；

Wki：从农产品加工企业k到物流中心i的运输量；

Bk：农产品加工企业k的加工能力；

Ak：农产品加工企业k的供应能力；

crk：从农户r到农产品加工企业k的运输（包括装卸费）单价；

cki：从农产品加工企业k到物流中心i的运输（包括装卸费）单价；

gi：物流中心i的流转单价（单位流转量的管理费用）；

C：物流网络的总费用。

以上几项成本费用的单位均为元/吨。根据这些参数和变量建立农产品物流网络优化模型（1）。

（4）基于混合整数规划模型的农产品外贸物流网络优化基础模型约束条件

在模型中，目标函数为物流总成本最小，约束条件分别表示为：如果i地址被选为物流中心，物流中心i所得到的各农产品加工企业的供应总量不超过它的容量；从各物流中心向某需求点供给的物资总和应满足该需求点的需求量；选上的物流中心数目不得超过原定的限额（这主要是考虑投资能力的限制）；从农产品加工企业发送到各物流中心的物资总量不超过它的供应能力；从农产品加工企业所得到的农户的供应总量不超过它的加工能力；通过物流中心i的货物进出总量要相等。

求解该模型可得到总费用目标函数值最小的物流中心建设数目、地点和各流通中心向需求点的发送量，农户向农产品加工企业、农产品加工企业向物流中心的运输量。该模型为农产品外贸物流网络选址问题提供了可操作的工具，但其求解方法十分复杂。下面，本文将以该模型为基础，在不考虑农户、物流中心投资运营费用的情况下，仅根据有限的数据建立农产品外贸物流网络优化模型，并求解这个算例。

四、农产品外贸物流网络优化模型算例分析

1.农产品外贸物流网络优化模型的求解

根据基础模型（1）的原理建立农产品外贸销售物流网络变参数0-1线性规划模型。

假设各需求点之间的距离、产地与需求点的距离为dij（公里），运费为C（dij）（元/吨公里）；产地、销售点及物流中心共计n个，共建有m个物流中心，K（k）表示第k个物流中心加上与之有供应配送关系的产地、销售点的总数，这里k=1，…，m；由于农产品是有保质期的产品，因此产地到物流中心的距离有一定的约束L；优化目标设定为求总运输成本Cost（元）最小。[9]、[10]

d0i：表示产地0到物流中心i的距离；

dij=dji：表示物流中心i到销售地j的距离；

C（dij）：表示运输费用是一个分段函数，根据相关数据设定函数值。

为确立分销中心的位置，据上述条件建立农产品销售网络模型（2）。

本文构造的选址模型（2）是一个大规模变参数0-1线性规划问题，按照传统的求解算法很难得到问题的优化解，故根据实际问题的性质运用两层分解寻优算法求解该模型。

算法步骤如下：

第一步：将节点分出合适的组。根据农产品外贸物流实际问题的特点，即根据每个区域特定的销售特点和销售条件，将销售点按区域分组。使大规模变参数0-1线性规划问题转化为若干小规模变参数0-1线性规划问题。

第二步：确定两层间的农产品销售运输策略（农产品外贸物流网络结构），利用枚举法求每组所对应的小规模变参数。

第三步：如无特别策略要求，可进行各种策略下的优化结果比较，得出总成本最低的分销中心的位置，否则按照要求的策略执行第二步寻优。

2.应用实例

以湖南省茶叶出口贸易为例，进行农产品外贸物流网络优化模型的算例分析。根据调研数据，按照由产地直达物流中心、再由物流中心到各销售地的销售策略，确定三个物流配送中心的位置。

该问题可用模型（2）解决，并利用两层分解寻优算法来求解。根据管理和体制的实际需要，可在湖南省主要出口地区分别建立一个物流中心，进行茶叶的集散与外销。因此问题简化为三个变量个数分别为10、12、17的小规模0-1线性规划问题。

（1）数据收集与模型参数的设定

在模型（2）中，m=3，n=39，长沙、益阳、岳阳的产地、销售点及物流中心的总数分别为K（1）=10，K（2）=12，K（3）=17。根据优选节点间最有效率距离，得出产地长沙（工厂所在地）到销售地的距离d0i，物流中心与销售地的距离dij。因为dij<500公里，所以运费C（dij）（元/公里）取0.36，距离约束取L=300公里，成本约束C的初始值可设定为一个比保底成本大或很大的数，以便于做初始输入比较总运输成本。

（2）计算方法及计算结果

根据上述两层分解寻优算法，构造计算步骤。这里依产地直达物流中心、再由物流中心到销售地的销售运输策略，k=1、2、3表示由长沙、益阳、岳阳的产地、销售点及配送中心构成的三个组，Cost1表示产地直达物流中心的运输成本，Cost2表示物流中心到各销售地的运输成本，Cost3表示总运输成本。每组采用枚举法寻找使Cost3最小的物流中心地址。

表1 优化结果

依计算步骤利用Matlab5.1软件编程计算得出结果（3、1、7）。因模型（2）中的总运输成本只是实际运输成本的一个函数，故在表1中不必输出。由表1可知，物流中心分别建立在长沙市开福区金霞物流园区、益阳市赫山区沧水铺和岳阳市城陵矶，可使茶叶在满足相关约束条件的前提下抵达各物流中心再运送到销售地使总运输成本最小。

五、结束语

随着我国新农村建设中农业外向型经济的发展，农产品物流体系不畅成为制约农业外向型经济发展的瓶颈问题，也是当前备受关注的课题。本研究工作的成果将对湖南省农业外向型经济的跨跃式发展起到一定的指导作用。然而，本研究还有待于进一步深化，后续研究将在进行广泛调研工作的基础上，收集更多数据，不断完善该模型，充分发挥理论指导的作用。

[1]李学工．基于港口供应链的山东省农产品外贸物流空间优化[J]．集装箱化，2008（2）：34-37.

[2]庞燕，王忠伟．外贸物流概论[M]．北京：中国商务出版社，2011：5-7.

[3]彭伟华．物流配送选址优化模型的研究[D]．武汉：武汉理工大学，2005：45-51.

[4]索志林，王栋．农产品物流中心选址模型及其应用研究[J]．农业技术经济，2007（6）：51-56.

[5]王忠伟，任豪祥，庞燕．林产品物流中心规划选址优化[J]．中国物流与采购，2009（1）：66-67.

[6]吕玉花．新农村建设中的农产品物流问题研究[J]．中国流通经济，2008（3）：20-23.

[7]杨金．重庆外贸物流通道的分布及发展分析[J]．中国水运，2009（2）：57-59.

[8]N.Aldin&F．Stahle.Electronic Commerce，Marketing Channels and Logistics Platforms Wholesales Perspective[J]. European Journal of Operational Research，2003，144（3）：270-279.

[9]Chen-Tung Chen.A Fuzzy Approach to Select the Location of the Distribution Center[J].Fuzzy Sets and Systems，2001：118.

[10]张培林，魏巧云.物流配送中心选址模型及其启发式算法[J].交通运输工程学报，2003（6）：65-68.

Agricultural Product Foreign Trade Logistics Network Optimization Research

PANGYan and WANGZhong-wei

（Central SouthUniversity of Forestry and Technology，Changsha，Hunan410004，China）

Building the perfect agricultural product foreign trade logistics system is of great significance for reducing the waste of agricultural product foreign trade logistics links,reducing the high cost of agricultural product foreign trade logistics and advancing international competitiveness of agricultural products.Combined with the practice of agricultural export-oriented economic development of Hunan new rural construction,expounded to agricultural product foreign trade logistics and agricultural product foreign trade logistics system,and based on the mixed-integer planning model,the authors built a model for agricultural product foreign trade logistics network optimization.Then,with the help of the application of that and the two layers of decomposition algorithm for solving the optimal model,the authors put forward a useful scheme for some agricultural product foreign trade logistics network optimization that can be used as the guidance for the great-leap-forward development of exportoriented economy of the agriculture industry in Hunan.

agricultural product foreign trade logistics；logistics network optimization；mixed-integer planning model；two layers of decomposition optimum algorithm

F252.8

A

1007－8266（2011）07－0026－05

庞燕（1965-），女，湖南省湘潭市人，中南林业科技大学物流学院副院长，副教授，博士，主要研究方向为物流工程与管理；王忠伟（1965-），男，湖南省邵阳市人，中南林业科技大学物流学院院长，教授，博士，主要研究方向为物流工程与管理。

陈静