生鲜农产品冷链物流配送路径优化研究

李桂娥

摘要：文章针对生鲜农产品冷链物流配送企业成本最小化为目标，将配送过程中发生的车辆损耗、运输、货损以及制冷、延时等一切成本进行了综合考虑。在车载重量与运输时间成本的限制下，对以上成本因素进行综合考虑构建成本最小化模型。并结合研究结果积极探索冷链物流配送的优化策略;最后，通过节约成本法加以分析求解，验证模型和算法的可行性。结果表明，基于时温特性处理生鲜农产品冷链物流配送过程中存在的问题，通过节约成本以最小的成本来满足客户需要，随着时间的推移，未来物流业的发展中，生鲜农产品物流所占的比重会逐渐上升。

关键词：冷链物流;生鲜农产品;配送路径优化;节约成本法

中图分类号：U116.2 文献标识码：A

0引言

农业是我国的第一大产业，农产品、生鲜食品产量在世界总产量中所占比例较大。随着国民收入水平的提高，对生活质量有了更高的要求，对于食品更加注重健康与营养。然而，早期的农产品运输条件简陋，运输环境也很差，农产品的防腐、冷藏与保鲜设备严重不足，导致运输过程中大量农产品腐烂、变质，浪费情况非常严重，给配送企业和客户造成经济损失。据统计，现阶段，全国范围内拥有超过3000家肉类食品企业，年产量在7亿吨以上，平均每年增长率为5个百分点。此外，每年蔬菜与水产品的总产量分别为3亿吨、4400万吨，生鲜农产品的消耗量每年也能达到2.4亿吨，年增幅在4个百分点左右。然而在这些生鲜农产品运输过程中，肉类的腐败、变质率一般在15个百分点上下，水果蔬菜则更严重，最高能达到30个百分点。正是生鲜农产品运输过程中较高的变质率造成了配送成本的居高不下，甚至成为我国农产品物流配送产业未来发展的主要障碍。

通过以上描述可以看出，如何以最小化的运输成本通过最优化的路径来达到运输效率的最高作为本文研究的主要目的。通过设计科学的配送方案，积极探索优化的配送路径，将农产品在配送过程中产生的损耗控制在最低水平;在各项成本得到有效控制与降低的同时，满足客户对产品质量与数量的配送需求，提高农产品配送效率。

1生鲜农产品冷链物流配送路径优化研究现状

1.1国内研究现状

电子商务的持续发展带动了物流产业迅速发展，使得物流配送市场需求进一步扩大。这种背景下，农产品冷链物流配送作为物流配送产业的重要组成部分，近几年受到国内外学术领域的广泛关注，成为各国学者争先研究的热点课题。王淑云基于带时间窗的车辆配送路径中存在的问题，以整个配送过程中总成本最小为目标建立冷链配送模型，运用节约算法计算出最佳配送路径，并基于计算结果提出了降低顾客消费需求的参考意见。朱辉等人基于客户需求量将冷链物流产品分为不同的批次进行配送，按照客户需求量多少来安排配送顺序，对于需求量大的客户优先安排，有效降低了货物在途时间，实现货损率的降低。由于零售点对农产品需求有着非常明显的不确定性，潘东静基于此，将客户需求视为模糊变量，以模糊需求为背景建立了农产品冷链物流配送优化路径的模型，采用混合智能算法计算结果。姚卓顺选择连锁超市生鲜食品配送为研究对象，对连锁超市中生鲜农产品配送过程中发生的各项成本进行具体分析，成本最小化作为配送目标，建立带时间窗约束的配送路径优化模型。丁雪峰等人基于需求与品种的多样化对冷链配送展开深入研究，以最小化运输、仓储、制冷所产生的总成本为目标，建立了多品种的冷链食品共同配送模型，為多品种的冷链配送路径的选择提供依据。

在农产品冷链物流的路径优化中存在对总成本考虑不足的问题，本文针对此问题进行了改进。结合冷链物流配送特征，关于其配送时间、温度与货损等因素展开全面思考。通过科学规划配送线路，大大提高了配送效率，降低了货物损失，并且满足了客户时间窗要求，全面考虑每项成本，更加符合现实应用，有助于我国冷链物流的未来发展。

1.2生鲜农产品冷链物流概述

1.2.1农产品冷链物流概念

冷链在物流业中已存在了很长时间，然而至今在概念上仍未达成一致。通常意义上的冷链是指：通过一些设备的应用来保障流通中各环节的货物始终处于温度、湿度适宜的环境中，进而达到货物保鲜的目的。同样，关于冷链物流也未形成统一的定义，本文中的冷链物流是指：货物从最初的生产到最终到达终端消费者手中的各个环节中都处于温度、湿度适宜的环境中，以进行充分保鲜、减少货损的整个体系。

对于整个冷链物流体系而言，生鲜农产品冷链物流是其关键组成部分，农产品（如果蔬、肉类）从生产到最终到达终端消费者手中整个过程都处于温度、湿度适宜的环境，进而充分保持其安全性与新鲜性的整个物流业务即为农产品冷链物流。农产品在加工、运输与配送、仓储、销售等各个环节都处于低温状态，各个环节有效对接构成了农产品冷链供应链。然而就具体实践而言，冷链供应链并不是单独存在的，其通过与其他多个冷链供应链相互结合构成一个完善的冷链物流网络。图1即为农产品冷链物流的整体运作流程。

1.2.2农产品冷链物流的特征

在产品流通过程中，生鲜农产品对温度、湿度、运输时间有着更高的要求，因此相对于一般物流而言，生鲜农产品的配送具有如下特征：

（1）较强的时效性

生鲜农产品配送中，服务质量的高低很大程度上取决于配送时间。配送企业需要在客户规定的时间内将农产品送达目的地。一旦超过了配送时间生鲜农产品极有可能会变质、腐烂，出现严重的质量安全问题，将很难被销售出去，造成经济损失。

（2）建设与有效运行都需要较高的费用

相对于一般产品流通而言，农产品对设施、设备有着特殊要求。需要建立完善的预冷站、冷库，还需要购置齐全的冷冻、冷藏车辆，这些都需要花费大量资金。此外在农产品配送途中，还需要一直制冷来保障产品的安全与新鲜，制冷设备的开启也需要消耗一定的燃油和电能，形成消耗成本。同时，农产品的市场需求与价格变化莫测，整体有效运行需要较高的费用。

（3）较高的协调管理能力

一般来说，客户更加注重冷链配送农产品的时效性。然而在具体配送环节，由于配送车辆故障经常会导致产品配送不及时，在供货商与客户未能及时沟通、配送企业组织协调能力不足的情况下，就难以及时采取有效措施予以弥补，进而造成农产品腐烂、变质，给配送企业与客户带来一定经济损失。

（4）信息化程度高

冷链物流配送体系中，会大量应用到RFDI、GPS、GIS等先进技术，使得农产品的流通环境保持在温度、湿度适宜的环境中，并对运输环境进行有效跟踪与监控，将货损控制在最低水平，以更小的配送风险达到更高的配送效率，让消费者购买到安全、新鲜的农产品，提升客户满意度。

2冷链物流配送路径的优化研究

2.1问题描述与假设

本研究以一个冷链物流配送中心在同一时间为若干个客户提供产品配送服务为前提创建冷链物流配送模型。将客户需求量、车辆载重等作为研究要素，以整体配送成本最小化为目标，设计出合理的运输路径，并基于冷链物流配送特征，作出如下假设：

（1）产品配送仅仅为单程送货;

（2）冷藏配送车辆的载重为核定的;

（3）必须满足每一个客户的配送需求，并且任何一个客户所需配送的货物只允许调用一辆物流车;

（4）车辆结束点和车辆出发点为同一个配送点;

（5）每个客户详细地址与货物需求规模作为已知条件;

（6）产品配送需要在客户要求时间内结束，车辆在客户满意时间窗内到达，则不会受到资金处罚，超过满意时间窗的物流车会根据相关规定进行罚款;

（7）配送中心到客户点，以及各个客户点之间的最佳配送线路已经计算出来;

（8）配送标准是为要保障生鲜农产品在规定温度下其质量和新鲜度。

通过与具体的配送实践相结合，本研究对冷链物流配送过程中产生的时间、温度、货损等成本进行深入研究，将目标确定为整体配送成本最少，创建冷链物流配送最优路径模型。在节省整个物流配送开支的前提条件下，满足客户配送需求，降低流通损耗。

2.2冷链物流配送成本定义

基于决策目标，“总成本最低”是上述配送模型的目标函数。按照冷链物流属性来讲，该物流配送包括时间成本、温度成本和货损成本。而时间成本为配送车辆运输费用与客户时间成本;温度成本指的是车辆运输时制冷消耗和时间成本，包括车辆运输成本和客户时间成本两个要素;温度成本包括配送過程和装卸过程中温差原因产生的额外能耗开支;货损成本包括因为时间推移而形成的产品货损费用和装卸过程中温差原因产生的货损开支。

2.2.1时间成本

（1）运输成本。就整个产品配送流程而言，运输作为其主要内容，同时也是所需时间最多的一个环节。而“时间成本”作为冷链物流最佳路径计算模型的主要内容，同时配送车辆运输成本与车辆驾驶路程、车辆驾驶时间之间存在正向影响关系。而关于配送车辆运输成本费用，将通过下述表达式来进行计算：

（2）时间窗成本。为了得到高质量、高品质的服务，客户往往会对商家的配送时间提出一定要求，但是在实际运营中，因为配送线路不合理，时常会存在货物未能在规定的时间送达指定地点，这种基于时间窗而形成的成本并没有凸显在表面，作为一种隐性成本而存在，较其他3种非隐形成本，尽管不会对配送总成本造成实质性的影响，但是会降低客户满意度，影响客户服务体验，甚至会造成客户流失。假如针对隐形时间窗成本利用数学模型实现非隐形显示，那么其关于物流配送水平和成本计算会发挥关键作用。所以，时间窗成本是构成物流配送成本的关键内容。时间窗成本可以表示为：

2.2.2货损成本

冷链物流运输的产品通常为对运输环境有着较高要求的易腐性产品，一旦温度、湿度、时间等因素发生变化就会影响产品的质量与价值。为了有效保证产品品质配送企业会营造低温的环境对产品进行配送。然而这一手段不足以有效杜绝产品腐败、变质现象的发生，所以冷链物流配送过程中由于产品损坏产生的成本也是构成配送总成本的重要部分。产品配送过程中，存在多种因素会导致冷链配送产品腐坏：（1）在其他影响因素忽略不计的情况下，配送时间不及时会导致产品腐坏;（2）产品装卸环节，冷藏车厢内外温度不一致，出现空气对流，导致车厢内温度升高，对生鲜农产品的新鲜度和质量产生直接影响。以上2方面的货损成本可以利用以下公式来计算：

2.2.3温度成本

温度是保持产品品质的关键因素，产品只有存放在适宜的温度下，才能够更长久地保持产品新鲜性，这也是冷链物流最明显的特征。生鲜农产品遭受到微生物的侵袭、酶的化解以及氧化、呼吸作用、机械损伤等因素的影响会发生腐坏变质，而通过合适的温度设置能够有效降低上述几种因素对生鲜农产品的影响。在冷链配送过程中，温度成本产生于冷藏车的制冷能源消耗。因此，不考虑其他影响要素，而生鲜农产品的温度成本计算公式为：

3冷链物流配送路径优化算例分析

3.1节约成本法

节约成本法利用对每个单独点和原点的连接，成为只有1个中点的覆盖线路模式，接下来计算节点和几点之间最大成本节省值。因此，增加时间窗与温度控制等约束条件，结合节约成本法的属性，建议对成本法进行改进来解决上述问题。这一计算方法的显著属性为：它作为逐渐逼近法，因为其操作方便、容易上手，计算精准，并且会综合权衡各个实际问题，在运算车辆配送路径优化问题上充分发挥其优势。当今，冷链物流发展的最大问题是其配送成本过高，主要原因是对车辆配送时间的要求。而引用优化后的时间窗节约法，实现冷链物流企业在约束条件下关于最佳配送路径方案进行筛选。所以，加入时间和温度约束条件将更加符合冷链物流企业的现实运营。

基于路径优化模型，综合配送环节出现的时间、温度和货损成本等约束条件，使得目标函数总成本值降至最小。文章将借助节约成本法关于生鲜农产品冷链物流配送路径实施调整和升级，中间会涉及到运输成本、节约的货损成本等。在符合时间窗、车辆载重等标准的情况下，探究该配送路线的可行性，并且探寻出各个节点之间可以节省的最大值，从而计算出冷链物流车辆最佳配送路径，详细计算过程内容：

（1）按照客户收货时间对冷链物流配送车辆进行安排;（2）把时间窗内第一个客户作为首个配送点，将节省成本最多的客户作为下一个配送点，如此类推，以达到车辆载重与时间窗上限为止;（3）对已经安排的客户不再安排，以此类推，合理安排所有客户的配送任务。

3.2案例分析

为了验证模型是否合理，以1个算例来进行检验。当前存在6个客户配送点（将其编号为1，2，3，4，5，6），各个客户之间的配送距离以“公里”作为单位，设配送中心和各个客户之间的配送路程单位为“公里”，各个客户的货运规模用qi（t）表示，各个客户货物配送时间取值范围为[Ei，Li]（h）

（见表1）。

同时，将客户可接受的配送时间设置为ei=0，li=2.5，假设物流车辆在运输途中的平均时速为40公里/小时，车辆荷载4吨，产品单价p=8000元，吨，时间窗成本系数值a的大小是0.02。β值的大小是0.04，货损系数ψ值得大小是0.2%和0.4%，物流车辆运输过程中制冷费用为12元/小时，然而由于温差原因产生的额外制冷费用为2.5元（°C/h）。

客户信息如表1所示：

結合配送的详细内容，关于上述问题进行计算，明确配送车辆的配送路径，计算公式如下：

根据改进之后的成本节约法，计算得出最佳配送路径是：

0→6→4→1→0 0→3→5→0 0→2→0

计算得出最佳配送路径的配送里程是161公里，配送所需成本是1 327.4元。

假如以路径最短为标准对冷链物流配送车辆进行安排，则最佳配送为：

0→6→4→0 0→3→5→1→0 0→2→0

经计算得出，对应配送里程为139公里，配送总成本为1316元。

和之前最短配送路径在减少运输成本比较过程中，时间窗成本一直呈上升趋势，在很大程度上降低其客户满意性。而新的配送路径在满足时间窗的前提下科学安排配送路径，将配送总资金降至最小，属于一种费用更低、效率更高的配送方案，具体数值见表2。

4结束语

本文在介绍了我国生鲜农产品冷链物流研究现状、物流特征的基础上，立足于冷链物流配送路径的优化，对生鲜农产品配送过程中时间、温度、货损等因素对总成本的影响进行了详细分析，并以此为基础成立目标总成本值最小的目标函数，同时结合时间窗关于节约成本法展开优化处理，为了提高算法的精确度。借助冷链物流配送实例关于上述模型进行检验，得出该模型设计科学，符合最佳配送路径优化需求。需要结合各种因素进行综合考虑，为更好地满足市场需要，可以在城郊处建设大型冷库，对生鲜农产品在原产地进行及时预冷、加工与储存，在整个配送链条中形成高效温控系统，实现冷链物流标准化发展。形成具有地方特色的冷链物流配送网络，满足跨地区和跨季节销售，推动我国冷链物流产业的持续发展。