农产品冷链物流配送体系研究

林 立，魏 进

(1.福建商学院工商管理学院，福建 福州 350012；2.山东畜牧兽医职业学院农牧工程与智能化系，山东 潍坊 261000)

1 研究背景

近年来，农产品冷链物流研究已成为当今物流领域的一个研究热点。作为世界上的农产品消费大国，我国冷链物流有了较快的发展，但与西方发达国家相比仍处于发展初期阶段。目前我国果蔬、肉类和水产品的冷链流通率分别为22%、34%和41%，冷藏运输率分别为35%、57%、69%。而日本、美国等发达国家蔬菜、水果冷链流通率已经高达95%以上，肉禽冷链流通率更是几乎接近100%[1]。在我国农产品从产地到消费者手中，80%的时间都花在配送运输上，其损耗率为25%～30%[2]。每年仅因果蔬的腐烂造成的损失就达1 000亿以上，其数量足以满足我国数亿人对农产品的需求。因此，对农产品冷链物流配送的研究不仅可以降低物流成本，提高配送效率，而且对保持农产品的新鲜度，降低农产品的损耗率有重要意义。

2 农产品冷链物流配送模式

本文所研究的农产品主要指蔬菜、水果、肉、蛋、禽、水产品、花卉等不易保存的新鲜农产品[3]。目前我国农产品冷链物流的配送模式主要有自营配送、外包配送、共同配送、混合配送4种模式。

2.1 自营配送模式

目前自营配送模式的应用范围较小，它要求农产品企业自建物流网络，自行对农产品进行配送。这种模式前期需要较大的资金和技术的投入，比较适合经济实力强的企业。采用这种模式的企业对农产品有较大的控制权，能够保证供货准确及时[4]。

2.2 外包配送模式

外包配送模式又称第三方物流配送模式，这种模式可以减少农产品企业对冷链物流建设的投资和管理费用，集中更多的精力发展自己的核心业务。但它却无法对农产品配送进行有效的控制，实时掌握农产品的温度、损耗等。我国第三方冷链物流基础设施较差，冷链技术和冷链设备不能达到农产品的配送要求，导致农产品在配送过程中损耗较大[5]。

2.3 共同配送模式

共同配送模式是指各农产品企业通过联合，共同出资，共享信息，共同利用物流网络，实现对物流农产品的配送。它降低了各企业的物流成本，弥补了各企业配送资源和配送功能的不足。但它要求企业间要有较高的组织和协作能力，否则共同配送将难以执行。

2.4 混合配送模式

在混合配送模式中，企业在初期可以建立小型农产品配送中心，为城市内部的小范围客户提供配送业务。而对于城市外的大范围客户，企业可以选择合适的物流企业进行外包配送。这样，企业一方面不必投入过多的资本就能保证农产品的供应，另一方面可以实现对农产品的控制，实时根据市场变化及时调整配送策略。

3 农产品冷链物流配送策略

针对我国农产品冷链物流基础设施薄弱、信息化水平较低、行业标准不完善等特点，本文提出以下农产品冷链物流配送发展策略。

3.1 加快农产品冷链物流基础设施的改进

农产品在运输中损失严重主要是由于农产品在配送过程中缺少冷链体系的支持，因此必须加大对冷链基础设备的投入。加强对冷藏保温车的管理，大力推广使用冷藏集装箱、冷藏厢式半挂车、低温保温容器等标准运载单元，完善冷藏集装箱供需体系，建立跨运输方式的冷藏集装箱循环共享共用系统，提高冷藏集装箱的利用率[6]。

3.2 加快推进农产品冷链物流信息化建设

利用大数据平台和信息技术，提高农产品冷链物流的信息沟通，降低农产品的损耗。建立农产品冷链物流信息平台，整合冷链物流资源，提升冷链物流业务管理的信息化水平。推广二维码、RFID、GPS、GIS等物联网技术在农产品冷链物流配送中的应用，建立农产品冷链流通全过程质量安全体系和信息追溯体系[7]。

3.3 建立健全农产品冷链物流标准体系

为了促进我国农产品冷链物流行业健康快速发展，减少农产品损失，保障农产品品质，应该规范全程农产品冷链物流各环节服务、技术、耗能的标准，制定冷链相关企业互联互通的标准，统一编码规则、基础应用平台的中间件接口标准等。

此外，国家还需加大对农产品冷链物流人才的培养，加快对农产品冷链物流相关法律法规的制定等。通过以上措施，共同改善我国农产品冷链物流的发展所面临的问题。

4 农产品冷链物流配送路径优化建模

在农产品冷链物流中，运输成本通常高达50%，而农产品冷链物流损耗大的主要原因就是运输配送环节没有进行有效的衔接。所以对农产品冷链物流配送路径的研究，一方面可以了解农产品冷链物流配送的各个环节，另一方面可以有效控制配送成本。据此本文对农产品冷链物流进行配送路径优化建模。

4.1 问题描述

在农产品冷链物流中，由于农产品具有易腐变质的特点，通常要对农产品配送车辆的运行时间进行约束。本文建立基于时间窗的农产品运输路径优化模型，将时间变量引入目标函数，并将时间约束转化为成本函数。本文研究的模型是一个单一配送中心的多需求点模型。模型的目标函数是最小化总成本。总成本包括配送车辆的固定成本、配送车辆的运输成本、基于时间的惩罚成本、农产品货损成本和制冷设备的能源成本。

4.2 问题假设

(H1)每个客户对农产品的需求量、客户到配送中心的距离及客户间的距离已知。

(H2)每个客户都有一定的运输时间要求，运输必须在要求的时间范围内进行。

(H3)每个客户必须接受配送中心的服务，并且只能接受一辆冷藏汽车的服务。

(H4)配送中心的农产品能够满足所有客户的需求，不允许出现缺货现象。

(H5)冷藏车的载重不能超过车辆的最大载重量。

(H6)冷藏车的起点终点均为配送中心。

4.3 参数描述

m：参与配送的冷藏车的数目；

n：需要服务的客户点的数目；

C0：每辆冷藏车的固定费用；

C：每辆冷藏车行驶单位距离的费用；

C1：车辆提前到达给予的惩罚系数；

C2：车辆延迟到达给予的惩罚系数；

Ei：客户点i允许到达的最早时间；

Li：客户点i允许到达的最晚时间；

Si：冷藏车辆到达客户点i的时间；

P：农产品单价；

a1：农产品运送途中的损坏系数；

a2：农产品装卸过程中的损坏系数；

dij：客户点i和客户点j间的距离；

qi：客户点i对农产品的需求量；

δ：第k辆车由配送中心行驶到第i个客户时，制冷设备单位时间(h)内的能源消耗比例；

ε：第k辆车在服务第i个客户时，制冷设备单位时间(h)内的能源消耗比例；

Pe：单位时间(h)内能源消耗的价格(元)；

vik：第k辆车在服务第i个客户时的装卸效率；

Tk：第k辆车从配送中心出发时间；

tik：第k辆车到达第i个客户的时间；

Mk：每辆车的最大载重能力；

Lk：每辆车的最大行驶距离。

4.4 建立模型

4.4.1 固定成本

农产品冷链物流配送优化的固定成本主要包括车辆的固定损耗、车上制冷设备的固定损耗、驾驶员的工资等。

(1)

4.4.2 运输成本

农产品冷链物流配送优化的运输成本是指冷藏车在服务完所需要服务的客户时所承担的由于油耗、维修、保养等产生的费用，它与车辆的行驶里程、速度、时间有密切关系。

(2)

4.4.3 惩罚成本

采用软时间窗的限制规则，即假如农产品冷藏车没有在规定时间段内把农产品送到顾客手中，需要支付一定的惩罚费用，用以弥补客户用于销售或是库存的损失。

(3)

4.4.4 货损成本

农产品在运输过程中对温度和环境要求极高，温度的升高和环境的改变都会造成一定程度的货损。农产品冷链物流配送优化的货损成本来自两部分：一是由于运输时间的不断积累、农产品腐烂、品质下降而造成的货损；另一部分是服务客户时或装卸货时产生的货损，其中也包括频繁开启车厢门导致外界热空气流入，温度升高而造成的货损[8]。

(4)

4.4.5 能源成本

为了将农产品在运输和服务过程中保存在适宜的温度和条件下，需要消耗能源制冷。农产品冷链物流配送优化的能源成本包括两部分：一是冷藏车从配送中心到客户点运输所产生的能源成本；二是服务客户时，即装卸货物将货物保持在一定环境下产生的能源成本[9]。

(5)

建立基于物联网的农产品冷链物流配送路径优化模型：

minZ=F+T+P+D+E

(6)

约束条件：

(7)

(8)

(9)

(10)

(11)

(12)

(13)

(14)

其中，式(6)表示冷藏车的固定成本、运输成本、惩罚成本、货损成本、能源成本最低；式(7)表示每条配送路线上的客户需求总量不能超过每辆车的最大载重能力；式(8)表示冷藏车的行驶距离不能超过本身的距离约束；式(9)表示冷藏车在规定的时间窗范围内进行配送；式(10)(11)(12)分别表示每个客户只能接受一辆冷藏配送车的服务，并且驶入和驶出某一客户点的冷藏车为同一辆；式(13)(14)为变量Xijk、λik的取值。

4.5 算例分析

为验证算法的有效性，以山东寿光某蔬菜配送中心A为例，该蔬菜配送中心为周边7个客户配送萝卜。冷藏配送车的最大运输量为Mk=7 t，车辆最大行驶距离为Lk=500 km，启动每辆冷藏车的固定成本为C0=80元，每辆冷藏车行驶单位距离花费费用C=3元/km，早点的惩罚系数C1=2元/min，迟到的惩罚系数C2=3元/min，运输途中的货损系数a1=0.02，装卸途中的货损系数a2=0.03，萝卜单价P=200 元/t，单位时间内能源消耗成本Pe=4 元/h，冷藏车的装卸效率为Vik=4 t/h，冷藏车从配送中心行驶到客点户时，制冷设备单位时间(h)内的能源消耗比例δ=5，冷藏车开始服务客户点时制冷设备单位时间(h)内的能源消耗比例ε=8。配送中心A与各客户点间的需求量如表1所示，各客户点的时间窗限制服务时间如表2所示，其中配送中心A与各需求点0、1、2、…、7的距离分别为0、8、14、15、10、9、11、19；需求点1与各需求点0、1、2、…、7的距离分别为8、0、7、12、12、15、12、15；需求点2与各需求点0、1、2、…、7的距离分别为14、7、0、18、13、14、13、10；需求点3与各需求点0、1、2、…、7的距离分别为15、12、18、0、9、8、10、11；需求点4与各需求点0、1、2、…、7的距离分别为10、12、13、9、0、13、7、13；需求点5与各需求点0、1、2、…、7的距离分别为9、15、14、8、13、0、14、12；需求点6与各需求点0、1、2、…、7的距离分别为11、12、13、10、7、14、0、15；需求点7与各需求点0、1、2、…、7的距离分别为19、15、10、11、13、12、15、0。

表1 各客户点的需求量

表2 各个客户点时间窗及服务时间

5 结语

综上所述，本文研究了农产品冷链物流的主要配送模式，即自营配送模式、外包配送模式、共同配送模式、混合配送模式。每种配送模式都有优点和缺点，企业应该根据实际情况选择适用于自己的配送模式。当前我国农产品冷链物流的配送基础设施还比较薄弱，信息化水平较低，行业标准也不完善。针对这些配送问题本文提出了相应的改进措施，并重点研究了农产品配送路径优化问题，基于农产品具有易腐变质的特点建立带有时间窗的农产品运输路径优化模型，将时间约束转化为成本函数，最终用实例验证了该模型的可行性。