基于多目标优化的生鲜食品联合库存研究

郝世绵++胡月英　钟德仁

摘 要 生鲜食品是人们生活的必需品，随着生活水平的不断提高，人们的消费观念也随之发生变化，生鲜食品在安全性、时效性以及多样性等方面引起的研究一直居高不下，同时在服务上的要求也日益严格、高标准。而企业要达到消费者所满意的服务水平，它的总成本会很高，企业的利润将会大大减少。解决生鲜食品中出现的问题，满足消费者需求的同时使总成本最小是关键所在。文章通过层次分析法对生鲜食品的多个目标进行分析评价，并根据分析结果提出对策建议。

关键词 生鲜食品；多目标优化；层次分析法

[中图分类号]F71；F724 [文献标识码]A [文章编号]1673-0461（2017）01-0024-06

一、问题提出

我国是生鲜食品生产与消费集一体的大国，由于经济全球化推动生产力的快速提高，人们的经济实力增强，消费水平大增，消费者对生鲜农产品的需求量逐年增加。随着人们的需求呈现出多样化，生鲜食品的种类越来越丰富，消费者对生鲜食品的关注点集中在品质、安全方面，与此同时，企业根据消费者需求做出多目标决策，因此，从供应商到消费者这一流通过程中必须要有先进的管理体制，使产品从企业到消费者这个过程中成本最少，因而，联合库存应运而生。因为生鲜食品和其他食品有着较大的不同，在生鲜食品目标上的要求比较高，它的目标多于其他食品类，对它的联合库存研究比较难，国内外对生鲜食品的联合库存研究也较少。因此，对研究生鲜食品的联合库存模型具有重要意义。

生鲜食品是人们生活中必不可少的，由于生鲜食品的时效性较短，因而它对运输方面的要求就比较高，而且生鲜食品易腐烂变质，不容易储存。生鲜食品的新鲜度是影响消费者购买的一个重要因素，对生鲜食品的保鲜成为一个热点，各种保鲜技术纷纷出现，冷链物流也迅速发展起来。在现在激烈的市场竞争环境下，单纯依靠产品本身已经不能在当前的市场竞争中取得优势，提高服务水平、提供高品质服务成为关注点。联合库存管理能够使成本明显降低，在信息共享下，使库存实现联合管理，库存不会出现异常，为供应链的同步化提供了基础和保障，并且具有利润共享、风险共分的功能。目前国内外对生鲜食品的研究都不多，因此对生鲜食品的联合库存多目标优化的研究具有重要意义。

二、相关研究综述

1.关于联合库存的研究

联合管理库存的研究日益火热，国内外对此都进行了大力研究，也取得了一些成果。在国内，张鑫（2014）等研究了同时考虑延期支付与订单成本，改变零售付款方式，建立EOQ模型，得出联合库存的相关数据[1]。李群霞（2015）等根据单一的生产商和单一的客户构成的供应链库存模型，考虑提前期，建立库存成本模型，求解最小的联合库存成本，进行决策优化[2]。姜华（2014）等在供应链的基础上，结合企业实践研究，以产销联合库存为例，建立模型，使用定量分析库存成本最小化[3]。刘峥（2014）等在随机需求下，运用仿真方法，对两种库存模式进行分析，研究联合库存模型[4]。董琪（2015）等在建立两级联合库存模型的基础上，分析横向调拨策略，建立库存配置优化模型，并应用线性规划软件对模型进行分析[5]。钟德强（2014）等讨论在不允许缺货的情况下，构建库存成本模型，探讨建筑材料供应链联合库存问题，为企业管理提供新思路，从整体上达到最优[6]。莫降涛（2014）等研究通过投资改变缺陷品率，产品经过零售商检查后降价，建立联合库存模型，得出最优解[7]。盖丽轩（2015）等以兴和县马铃薯供应链为例，研究使供需双方责任与权力平衡，避免风险单方面放大现象的货存供方联合库存管理模式[8]。Lo等研究在通货膨胀的情况下，缺陷品率服从Weibull分布的联合库存订购策略[9]。Soni等研究需求依赖于价格的联合库存问题[10]。

2.关于联合库存多目标优化的研究

文永丽在社科论坛上发表的文章主要研究在城市，家电在绿色物流概念下的联合库存管理配送模式，这种模式有效的降低了成本[11]。吕君（2013）等研究联合库存对闭环供应链的影响，分别从3个方面分析，即成本、提前期和客服水平[12]。李芝梅（2008）研究一个周期内的多物品供销联合库存问题，建立多物品供销联合库存模型[13]。宋雪莲（2013）研究了以运输成本和库存成本为目标，以标准正态分布和导数为方法，以服务水平为约束条件的多目标联合库存管理，并与传统的库存模式相比较证明模型有效性[14]。谢华忠（2007）等研究了一定周期内，需求量确定且是在不允许缺货的情况下，多目标、单一水平、多产品的联合库存补货策略，以求解成本最小[15]。邵举平（2015）等采用模糊隶属度函数，引入生鲜度损耗系数，并在此基础上，结合总成本与客户满意度，建立生鲜多目标优化模型[16]。黄进红（2012）等研究在一定服务水平条件下，求解库存成本和运输成本最小的多目标模型[17]。

3.关于生鲜食品联合库存多目标优化的研究

（1）生鲜食品特性研究。国内，申风平（2015）等在根据生鲜食品的特性分析影响物流服务商的原因，构建模型分析结果[18]。于舒婷（2010）研究生鲜食品的特点，分析直采模式的意义并给出建议[19]。蔡路昀（2014）等在关注生鲜食品的特性时，专注于研究生鲜食品的保鲜[20]。陈红丽（2015）等以生鲜肉类企业为对象，研究建立服务质量评价模型[21]。由于生鲜食品的特性需要冷链运输，曾美花（2015）等在考虑存储成本和运输成本时，在确定性需求条件下，根据不同的碳交易机制，调整订货量，降低总成本[22]。

（2）生鲜食品联合库存意义研究。在国内，刘玲（2015）等研究了在两个销售渠道下生鲜商品的定价与库存问题，并假设在缺货时优先满足线下消费者的联合库存策略[23]。赵艳丰（2013）在文章里讨论了连锁超市生鲜的联合库存，讨论了生鲜食品配送中心的建设和信息平台的搭建，并进一步对联合库存管理提出建议，加强管理研究[24]。

综上所述，国内外对联合库存多目标优化的研究有不少（见表1），从上文中可以看出，但是对生鲜食品联合库存多目标优化的研究可以说是几乎没有。本文就是在综合各专家学者的观点意见的基础上，对生鲜食品的多目标进行建模，最后分析结果给出建议。

三、评价指标体系构建

1.评价指标体系构建的目的

评价目标是评价的起点和归宿。评价目的主要由体系目标、分析评价、规定评价条件和定义评价体系等确定。本文的构建的体系目标层是生鲜食品联合库存优化。

2.体系构建的准则

（1）系统性原则。系统性是将决策目标看作一个系统，完成整体优化。生鲜食品联合库存优化是一个系统工程，需要进行相关要素分析，协调优化各因素。

（2）合理性原则。合理原则的适用范围比较宽广，它要综合考虑个体与整体的发展规律，从总体出发考虑可行性。评价体系的构建要合理，它的各指标的选择亦要合理，个体的合理与总体的合理要统一起来。

（3）代表性原则。系统目标里包含了不同的指标项目，而不同的项目所包含的要素很多，所以需要选择具有代表性的指标进行重点分析评价。

3.评价指标的选择（见表2）

四、基于AHP评价建模

1.建立层次结构模型

本文是对生鲜食品联合库存进行评价，所以评价体系为生鲜食品联合库存评价体系A，随后确定的4个一级指标是：经济性B1，保鲜度B2，服务水平B3，多样性B4；其次，一级指标成本按功能不同可分为5个二级指标，而多样性根据加工程度和保存方式的不同可分成3个二级指标，因而生鲜食品联合库存评价体系共有13个指标，这13个二级指标分别是：仓储成本B11，运输成本B12，流通加工成本B13，包装成本B14，装卸搬运成本B15，时间B21，保鲜技术B22，服务质量B31，服务效率B32，信息B33，初级生鲜商品B41，冷冻冷藏生鲜商品B42，加工生鲜商品B43（见图1）。

2.构造两两比较判断矩阵

（1）赋值。建立两两比较判断矩阵，它是层次分析法最关键的步骤。将每个层次的因素进行两两比较，构造出判断矩阵，计算因素权重，分析下一层因素对上一层因素的重要程度，权重值得计算，需要相对重要度的标度，判断矩阵的标度如表3所示。

假设目标层为A，准则层为B，子准则层为C，则，各因素的判断矩阵可列为：

A=1 2 3 41/2 1 3 31/3 1/3 1 21/4 1/3 1/2 1，B1=1 2 3 4 51/2 1 2 3 41/3 1/2 1 2 31/4 1/3 1/2 1 21/5 1/4 1/3 1/2 1

B2=1 21/2 1，B3=1 2 5 1/2 1 3 1/5 1/3 1， B4 =1 1/5 1/35 1 33 1/3 1

（2）求解各因素的权重。

①列向量归一化，即求出各判断矩阵每一列的总和，再把判断矩阵的每一个元素除以其相应列的总和，得出标准判断矩阵：

A=0.480 0.522 0.462 0.4000.240 0.261 0.308 0.3000.160 0.131 0.154 0.2000.120 0.087 0.077 0.100，

B1=0.438 0.490 0.439 0.381 0.3330.219 0.245 0.293 0.286 0.2670.146 0.123 0.146 0.191 0.2000.110 0.082 0.073 0.095 0.1330.088 0.061 0.049 0.048 0.067，

B2=0.667 0.6670.333 0.333，B3=0.588 0.600 0.5660.294 0.300 0.3330.118 0.100 0.111，

B4=0.111 0.131 0.0770.556 0.652 0.6920.333 0.217 0.231。

②行和归一化，即求出列归一化后的矩阵每一行的总和，再将矩阵每一行的总和相加，使两者相除（总和除以总和相加），所得的值等于W。

A（W）=0.4460.2770.1610.096，B1（W）=0.4150.2610.1630.0980.062，

B2（W）=0.6670.333，B3（W）=0.5810.3090.110，

B4（W）=0.1060.6330.261。

③根据上面已知的条件，可得到：

A（W）=1.8871.1200.6470.385，B1（W）=2.1281.3370.8140.4940.314，B2（W）=1.3330.667

B3（W）=1.7490.9300.329，B4（W）=0.3191.9430.789。

单位特征向量：

A（W）=（0.466，0.277，0.161，0.096）T

B1（W）=（0.415，0.261，0.163，0.098，0.062）T

B2（W）=（0.667，0.333）T

B3（W）=（0.581，0.309，0.110）T

B4（W）=（0.106，0.633，0.261）T

3.权重结果分析及一致性检验

一致性检验一般由5个步骤组成：

第一步是被检验的判断矩阵乘以其特征向量，得到赋权和向量；

第二步是每个赋权和向量的值分别除以对应的特征向量的值；

第三步是计算第二步结果的平均值，记为λ；

第四步是计算一致性指标CI（CI■）；

第五步是计算一致性CR（CR=■），RI指的是自由度指标，修正值RI如表4：

由于最大特征值，λmax=■（■），CI=■，CR=■，根据表4和所知数据可得：当n=2时，RI=0；当n=3时，RI=0.58；当n=4时，RI=0.96；当n=5时，RI=1.12；所以得表5。

当CR=0时，判断矩阵有完全一致性；当CR≤0.1时，判断矩阵有基本一致性，CR越接近于0，判断矩阵的一致性越高。因为CR的值与矩阵的一致性具有直接关系，所以根据表5可知，各矩阵的CR均小于0.1，因此各矩阵具有一致性。

利用层次分析法，我们可以算出每个指标的权重，根据层次总排序，画出柱状图，结果如图2和图3所示。

4.结果分析

从上文得到的各级指标的权重值中，可以明显的看到一级指标中经济性B1所占的比重最大，这表明经济性在生鲜食品联合库存中的地位十分重要。其次，一级指标中权重由大到小的排序分别是：保鲜度B2、服务水平B3、多样性B4。同时，在二级指标中，经济性包含的五项中仓储成本B11的权重最大，运输成本B12，流通加工成本B13，包装成本B14，装卸搬运成本B15呈依次递减；保鲜度中的两项时间B21的比重大于保鲜技术B22的比重；而服务水平中的三项，权重值属服务质量B31为最，其后依次是服务效率B32和信息B33；最后一个一级指标多样性的权重排序为：一是冷冻冷藏生鲜商品B42，二是加工生鲜商品B43，三是初级生鲜商品B41。

由此综上可知，在降低成本的同时，还要兼顾其他方面，在保证服务水平一定的基础上，提高时间效率，丰富生鲜食品的多样性，利用联合库存管理，实现多目标优化，最终达到降低总成本的目的。同时，采用先进的保鲜技术，提高生鲜食品的保鲜度，提高服务质量。

五、对策建议

1.优化管理模式，综合降低各项成本

（1）转变观念，推进联合库存管理模式。联合库存管理与旧的库存管理模式相比具有很多优势。联合库存管理使供应链库存管理的运作程序变得简单，物流环节得到优化，提高了供应链的整体工作效率，使成本下降。由于供应链由不同的部分组成，每个部分相互独立，因而产生了不确定性和需求信息不对称，导致库存出现不平稳，增加库存成本，联合库存管理模式能使供需双方实现信息共享，从而稳定库存。从供应链整体看，联合库存管理减少了库存点和和相应的库存设立费及仓储作业费，从而降低了供应链系统总的库存费用。除此之外，这种库存控制模式也为其他科学的供应链物流管理如连续补充货物、快速反应、准时化供货等创造了条件。

（2）建立协同发展互利机制。生鲜电商与物流配送企业是提升生鲜电商物流配送服务质量的两大主体，两者的配合度和融洽关系影响到生鲜电商物流配送服务质量提升。生鲜电商的发展离不开物流配送企业，物流配送企业也依托于生鲜电商的发展，两者的生存息息相关，紧密联系。协调两大主体的发展，建立联合发展机制，提高两大主体的配合度，共建一个良好的互利平台，对双方的长期发展都有重要意义，同时也是提高生鲜电商物流配送服务质量的重要保障。因此，实现团结互助、互利共赢是提升生鲜电商物流配送服务质量的重要发展方向。

（3）培育协同发展文化理念。每一个企业在发展过程中都会形成一套独特的并为企业量身打造的文化和理念，基于文化理念的不同，企业的价值观和发展方向也不一致。从哲学角度考虑，文化具有创新性、包容性，表现为海纳百川。协调生鲜电商与物流配送企业的发展则必须要考虑到两大企业的文化理念不同，实现两者的文化理念的交融，减少在发展过程的分歧，实现理念一致，朝着同一个大方向发展。提升生鲜电商物流配送服务质量是生鲜电商与物流配送企业共同努力的结果，缺一不可。

（4）合理规划网络节点，节省全产业链运输成本。运输成本在总成本里拥有的份额很多，占据了总成本的50%，所以降低运输成本是一个重点。合理规划运输路线，减少运输环节，尽量避免二次运输，同时要消除迂回运输、相向运输等不合理运输现象，运输距离短、顾客集中，有利于集中运输，可以节省运输成本，使利润放大化。而且联合库存能够使运输路线得到优化，使运输距离和运输车辆减少，从而使得运输成本比传统的库存管路模式低。此外，企业还可以根据实际情况制定合理的运输方案，以减少成本。

2.借鉴国外先进技术，进行技术发展创新

（1）发展生鲜食品线上线下销售模式。2015年我国GDP达到67.67万亿元，同比增长6.9%；网购市场规模达到3.8万亿，同比增长35.7%[17]，网购的发展得益于互联网的深入发展，人们对网上购物的接受度越来越高，技术也越来越成熟，因此发展线上超市生鲜销售的时机是成熟的。超市可以加入电商平台，消费者可以在网上下单，由超市进行配送上门；同时，超市现场销售的商品即可起到展示作用，也满足其他人群的需要。这样线上、线下销售同步展开，增加了销售量，减少了库存，从而使生鲜食品的新鲜度得到保证，并且能够有效降低成本。

（2）进行技术创新，发展冷链物流。随着人们生活水平和思想观念的改变，人们对生鲜食品的选择提出了更高层次的要求，为了适应消费者日益变化的需求，为消费者提供新鲜、安全的生鲜食品，冷链物流配送发展起来。冷链物流最早开始研究是在国外，发展也相对成熟，而我国的冷链物流和国外相比仍处于起步阶段。我国冷链物流的发展可以借鉴外国的技术经验，同时也需要国家政策的大力支持。冷链物流体系的发展完善，有益于生鲜食品的保鲜销售，同时也能减少损耗，降低成本，还能够提高服务水平，增加客户满意度。

3.提高服务水平，增加客户满意度

（1）提高服务质量，打造高品质服务。服务质量在此篇论文的这个体系中占有重要位置，提升服务质量，让顾客享受高品质的服务，增强消费者的消费信心，增强顾客对企业的信认感，从而留下一个高大的形象，提高企业的知名度，为企业做免费宣传，节省了广告宣传成本。企业要贯彻服务标准，加强员工服务意识；政府要制定行业服务标准，完善服务标准体系，规范服务行为。食品安全也是服务质量的一个重要内容，保证生鲜食品的食品安全非常重要，服务质量得到保障，食品安全才有保障。

（2）提高服务效率，深化服务水平。质量与效率是相互的，两者的统一才能达到好的标准；有质量没效率的服务，会让人失去耐心，有效率没质量的服务，会使人愤怒。服务效率是服务质量的价值体现，因此，公司的进步，质量与效率两者必须统一。与此同时，使用高级的硬件设备也是改进服务效率的一种方法。提升服务态度，提高服务效率，深化服务水平，创造高标准的服务，是企业需要努力的方向。

（3）搭建信息平台，实现信息共享。互联网的深入发展，现代技术的不断进步，为信息平台的搭建创造了基础，为实现信息共享提供了技术保障。信息平台的搭建，使得信息传递更方便快捷，能够有效解决企业间及企业内部的缺乏协作和沟通的问题，使双方都能够看到自己需要的信息，及时掌握需要的信息，实现信息共享。平台是信息中转的一个点，信息搜集整理完成后，发布在平台上加以存储，共需要者查询。

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