一种基于物联网的社区商业鲁棒优化配送方案

2020-12-23李琰孙林许宏超杨丹

时代经贸 2020年20期

李琰孙林许宏超杨丹

【摘要】本文针对北关社区商业，开发出具有软、硬件综合架构的物联网管理系统，提出了一种基于物联网结构的果蔬配送解决方案。通过建模分析及引入蚁群算法实现对成本及最优路线确定，并借助计算机解出优化数据，然后根据实际情况修正、确定方案，满足配送中心调度车辆及配送过程最大程度的自动化、最优化，并达到最有效的配送效率。

【关键词】农产品配送；物联网；建模分析；蚁群算法；鲁棒

随着社区生活水平不断提高，社区居民对果蔬的需求越来越多，需求量还在不断增加。另一方面，面对北京城区不断增长的交通需求和逐渐恶化的交通状况，北京市有关部门对城市交通管理的措施也越来越严格，新鲜果蔬的社区商业城市配送受到了极大的制约。

社区商业作为农产品的重要消费地，对日益增长的果蔬产品需求和相对滞后的果蔬产品城市配送体系之间的矛盾已成为北京市果蔬产品供给保障主要问题之一，如何更好解决果蔬产品从产地进入社区商业是本课题研究的核心。

北京市目前共有规范化社区菜市场298家、农贸市场310家、社区便民菜店230家、生鲜超市连锁店铺809家、直配企业及商户超过2500家，已初步形成了以规范化社区菜市场为主题，社区菜店、生鲜超市为重要补充，网络直销为新生力量的传统业态和现代业态并存、相互补充、共同发展的格局，为消费者提供了多元化的选择。

一、北京果蔬农产品配送体系存在的问题分析

果蔬农产品配送，是个发展的课题也是个新课题，在技术层面还有待于发掘和探讨，尽管政府部门在不断重视对果蔬农产品配送，但在操作层面还有难度，还存在环境因素的诸多限制和亟待解决的问题。

（一）市场缺乏统一规划和布局

个别地区马路市场撤销后，又缺乏室内市场对该地区购买需求进行补充，造成了市民买菜难或无照商贩回潮的现象。另外，由于政府缺乏具体的市场规划，造成了市场布局不合理。

（二）市场交易环境相对较差

一是，硬件落后。除了有限的几个大型批发市场外，大多数农副产品市场的交易规模较小，主要是露天市场，有的甚至地面都没有全部硬化，市场设施不完备，仓储、制冷等基本配套设施严重不足，运输、保管、包装、加工、配送等各种辅助性功能薄弱。二是，软件需要改善。目前，大多数农副产品市场的交易方式还停留在面对面讨价还价的原始形式上，结算方式也多是“当面结账”的现金交易，缺乏商品标准化分类和拍卖的成交机制，统一结算、价格形成等功能没有得到充分发挥。三是，管理不到位。由于多数市场采取粗放式管理，重收费，轻管理，市场上以次充好、欺行霸市、哄抬物价、强买强卖等违法现象时有发生，直接影响市场的经营秩序和环境状况。

（三）果蔬农副产品流通法规体系尚不完善

虽然北京市立法部门和相关政府机构制定了许多与市场管理相关的条件及标准，但对果蔬农副产品包括水产、蔬菜等品种的生产和流通质量监管仍缺乏规范的法律法规和有效的管理手段。

（四）信息网络建设滞后

从总体上看，农副产品市场的信息量还远远不够，使得农副产品生产和销售缺乏信息指导，完全是依靠人工在完成采购、交易和核算，只有简单利用通讯手段交流信息，缺乏统筹的信息技术应用与管理，很容易造成市场供求脱节、价格波动紊乱的局面。

（五）北京果蔬农产品配送企业存在的问题

1.缺乏规范化的农产品配送运输、包装行业标准，质量安全意识淡薄目前北京在生鲜农产品物流方面未完全建立规范化的操作流程，针对不同种类的生鲜农产品储藏、加工、运输等环节没有严格的温度标准和包装要求。据调研，在农产品批发市场从事配送的企业对生鲜农产品配送运输过程中的保鲜用冰和运输包装规定意识淡薄，在100家个体经营商和20家农产品配送企业中只有10家配送企业知道我国对生鲜农产品配送运输过程中的保鲜用冰和运输包装的相关规定。

2.配送企业专业水平参差不齐，缺乏品牌化的农产品配送企业。现有的生鲜农产品配送企业，除少数依托大型超市的配送公司外，全北京市在工商局注册的名称中有“果蔬配送”或“农产品配送”的注册公司不到30家。而大部分从事配送活动的企业是蔬菜批发个体户或经纪人，他们对如何保证配送的安全意识不足，训练有素的物流供应链管理人员和操作人员稀缺。

3.未建立完整的生鲜农产品物流配送信息管理平台

目前北京市共有经营农产品的市场625个，包括农产品批发市场45个（大型的18个），农产品零售市场395个，农产品综合市场185个。随着北京近年来农产品市场改造升级，北京农产品批发市场的信息化建设已取得较大成功。然而，目前北京已建立的联网市场主要有北京市大洋路农副产品批发市场、北京市城北回龙观大钟寺商品交易市场、北京市岳各庄农副产品批发市场、北京顺义石门农产品批发市场和北京华远农副产品综合批发市场，且信息也只局限于产品供应信息，而相关的物流配送企业相关信息依然缺乏，未建立完整的生鲜农产品物流配送信息平台。

建设发展果蔬配送问题，优化农产品流通渠道，关键在于减少中间流通环节，降低流通费用，加强信息技术建设，才能解决好本地和外埠果蔬生产基地，进一步拓展蔬菜直销對接，让更多的新鲜蔬菜以最短的运输时间、最少的流通环节、最实惠的价格从产地直销到销售网点。

二、美物果蔬配送中心状况及配送方案分析

北京美物商业集团股份有限公司是国内最早以连锁方式经营超市的专业集团公司之一。自创建北京第一家综合超市以来，秉承“发展民族零售产业，提升大众生活品质”的经营理念，以振兴民族零售产业为己任，在连锁超市领域辛勤耕耘，目前美物已经拥有满足消费者一次购物需求的大卖场、在大社区范围全面服务消费者的综合超市和广泛深入社区为居民提供商品和各式服务的便利超市、以及设在地铁站、公交站的快速流动便利店等各类店铺，是北京市及中国北方的大型消费品流通企业。

美物的果蔬果蔬的配送，有冷庫、副食品库、果蔬库及超市等。其岗位职能的主要内容有：果蔬配送中心的岗位性质、岗位班组设置、岗位技能要求、工作流程、库存及库存控制、配送方式和频率、配送路径选择、日配送量、订单处理、数据传输处理、信息化技术应用、供应商管理、商品增值服务、日配送量最大的果蔬品种及数量等。

三、美物果蔬配送调度优化建模分析

配送路线合理与否直接关系到配送的速度和成本，必须用科学的方法对之进行合理的设计，而不是根据个人的经验或在想象的基础上进行。设计合理迅捷的配送路线可以采用建立数学模型和汲取经验等方法来确定，在采用这些方法设计配送路线时，要考虑下列因素：成本最低点、准时安全、门店地理位置、门店间的交通设施、门店销售淡旺季的情况。设计配送路线时一定要综合考虑各种影响配送路线的因素，同时还要结合门店的具体情况，这样才能使成本达到最低。美物在多年配送模式上已有较为成熟的考虑，目前在设计果蔬配送方面还缺乏系统、规范的设计，本方案通过数学建模分析及应用物联网技术有望针对这一方面提出一种建设性的建议，美物配送网络结构示意图如图3- 1所示：

（一）配送方案的建模分析

1.模型基本假设。①假设运输、配送和需求的都是同一种产品（果蔬）。②“零库存”假设：配送中心将从农村合作社那里运来的果蔬全部配送给各门店，配送中心不留有任何库存，并且是配送中心接到合作社的产品时就立即配送到各门店，即果蔬在配送中心仓库停留的时间几乎为零。③供应商（合作社）的物流能力存在上界，即他们在一定时间内的物流能力都是有限的，并非想集中多少果蔬就能集中多少果蔬。④门店的需求也存在上界约束，各个门店在一定时间内对该果蔬的需求量都有个上限，不是运来的果蔬都可以销售掉的。⑤所有供应商（合作社）及配送中心的总物流能力可以满足果蔬配送下游所有门店的需求。

所以最终的配送方案如图3- 3所示。

此时，目标函数最优值为：53832 元。

（二）基于鲁棒优化的配送路线算法分析

通过以上的分析，我们可以看到，确定最优的配送路线及控制好各门店装卸货的时间是果蔬配送中心的主要任务，可以通过采取提高各门店装卸货效率、制定标准作业时间，科学安排车辆调度等管理手段解决。

果蔬配送中心的调度问题就可以概括为：最优路线确定、车辆满载问题、果蔬配送直销配送的车辆调度问题。下面我们引入蚁群算法实现对最优路线确定，并借助计算机解出优化数据，然后根据实际情况修正、确定方案，满足配送中心调度车辆及满载问题的解决并达到最有效的配送效率。

四、美物果蔬配送中心基于物联网的物流配送设计方案

针对山东红富士苹果与延庆八达岭果蔬基地果蔬配送配送现状，本项目提出一种基于物联网的配送体系，其目标是利用高新技术手段，如无线通信、计算技术、感知技术、视频技术及GPS等实现“智能配送”，大大加快果蔬物品在物流过程中的流通速度，减少人工操作不足，降低管理成本，达到全局资源利用最大化，整个配送过程最大程度的自动化、最优化及简易化。

基于上述思路，本项目在对美物等供应链上企业实际业务数据调研的基础上，开发出具有软、硬件综合架构的物联网管理系统。提出了一种基于物联网结构的果蔬配送果蔬配送的解决方案。

（一）系统总体框架

根据美物连锁企业果蔬配送的实际需要，设计出一种基于物联网的物流配送系统总体框架，如图4- 1所示。美物果蔬配送的物联网总体结构图由三部分组成，数据采集部分、数据处理部分和数据应用部分。数据采集部分：通过传感器、读卡器等感知设备获取物流配送系统中的信息。美物果蔬配送物体以“箱”为单位，每箱附有电子标签（即R FID），通过标签上的阅读器来识别、读取该物体，并将该物体信息存储到数据中心服务器中。

数据处理部分：包括数据预处理及传输部分。预处理器实现对数据采集的分析、过滤、整理及集成工作；传输部分实现运用现有的公用通信及网络资源，将来自数据采集层的信息通过互联网传送到数据中心服务器中。

数据应用部分：对数据处理层中获取的信息进行实时的管理和控制，通过对信息优化处理、建模分析，构建出有效的物流配送方案。

（二）物联网信息管理平台及配送路线实现

物联网是通过传感器和无线射频识别等方式进行终端信息的采集，采集到的信息通过中间件技术和网络快捷、稳定地传输给控制系统，使得操作人员能够对整个的系统环境数据和物品数据进行实时的监控，及时发现问题。配送车辆定位流程为：通过获取GPS接收机、传感器接收到的配送车辆定位信息，传输到配送监控中心处理系统，配送监控中心处理系统计算出当前时刻车辆的最佳匹配位置即车辆当前的位置，无论是异地监控或现场监控仪都可在配送监控中心的屏幕上显示出来，系统登录界面如图4- 2所示，物联网实现结果如图4- 3所示。

五、结语

本文通过对美物果蔬配送中心的实际运作流程和车辆调度方法的实地调研基础上，对美物的果蔬配送实际进行了数学抽象，建立了数学模型，通过蚁群算法模拟实现可知，我们在考虑配送的优化问题时，可以通过这种自适应的算法求解，这种算法的精度随着迭代次数的增加而增大，对于实际问题中各种条件的变化也有着较强的鲁棒性，而且产品可以从任何一点出发求得最短路径。

本文通过物流配送问题的数学模型建模分析及基于蚁群算法物流配送路径优化处理，对果蔬配送过程中的车辆调度、路径选择及成本优化等问题进行了一种探索与实践。

最后，本文运用物联网技术对美物连锁企业果蔬配送中心在信息技术应用方面做出了一种建设性的尝试。

（北京财贸职业学院，北京 101101）

参考文献：

[1]程洪海.配送中心管理理论与实务[M].北京：北京交通大学出版社，2011（1）.

[2]刘幺和.物联网原理与应用技术[M].北京：机械工业出版社，2011（9）.

[3]韩中庚.数学建模方法及其应用[M].北京：高等教育出版社，2005（6）.

[4]孙林著.MRO连锁物流数据分析[M].北京：科学出版社，2012（7）.

课题来源：北京市教委社科一般课题“互联网+社区服务”平台的设计与建设研究（项目编号： SM201851638003）。

作者简介：

李琰（1974—），女，内蒙古呼和浩特人，北京财贸职业学院科研处副教授，硕士，主要研究方向：职业教育管理、统计分析。

孙林（1966—），男，河南信阳人，北京财贸职业学院商学院教授，博士，硕士研究生导师，研究方向：计算机应用、决策支持系统。