“互聯(lián)網(wǎng)+新農(nóng)村”下的配送中心雙層選址模型研究

聞良，付星

（長安大學(xué)，陜西 西安 710000）

“互聯(lián)網(wǎng)+新農(nóng)村”下的配送中心雙層選址模型研究

聞良，付星

（長安大學(xué)，陜西 西安 710000）

考慮到“互聯(lián)網(wǎng)+新農(nóng)村”模式下，建立配送中心，設(shè)立分撥點(diǎn)能將新農(nóng)村環(huán)境下分散、多且雜的產(chǎn)品進(jìn)行集中處理。在給定條件下，通過設(shè)立雙層選址模型，計(jì)算給定初始值，得出較合理的選址方案，使得運(yùn)輸企業(yè)、客戶均受益，實(shí)現(xiàn)雙贏。

互聯(lián)網(wǎng)+新農(nóng)村；配送中心；雙層選址模型

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.11.004

CLC NO.: U495 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2016)11-07-03

引言

2013年中央1號(hào)文件在《關(guān)于加快發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)進(jìn)一步增強(qiáng)農(nóng)村發(fā)展活力的若干意見》一文中強(qiáng)調(diào)統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，促進(jìn)工業(yè)、城鎮(zhèn)、信息和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化同步發(fā)展，強(qiáng)化現(xiàn)代農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)支撐，推進(jìn)新農(nóng)村建設(shè)[1]。新農(nóng)村的建設(shè)是一項(xiàng)惠民工程，跟隨電子商務(wù)的步伐，B2C模式應(yīng)用使得農(nóng)民享受網(wǎng)購的優(yōu)惠，C2B電商模式應(yīng)用農(nóng)民可以將當(dāng)?shù)靥厣a(chǎn)品或者自己種植綠色無公害瓜果賣給全國各地需要的人，使得農(nóng)民品嘗到電商甜頭。如果農(nóng)村物流得不到發(fā)展，那么一定會(huì)影響農(nóng)村對(duì)電子商務(wù)的需求，從而影響供貨商的積極性[2]。根據(jù)2016年中國互聯(lián)網(wǎng)信息交易中心（CNNIC）的網(wǎng)絡(luò)交易額及增長率調(diào)查報(bào)告顯示，我國的網(wǎng)絡(luò)零售交易額成高速增長態(tài)勢，雖然增長率有所下滑，但是增長率依舊達(dá)到40%左右，具體數(shù)據(jù)詳見表格1。

表1　中國網(wǎng)絡(luò)交易額及增長率

根據(jù)CNNIC中國城鄉(xiāng)網(wǎng)民結(jié)構(gòu)調(diào)查報(bào)告顯示：2014年與2015年相比，城鎮(zhèn)網(wǎng)民增長速率為4.80%低于農(nóng)村網(wǎng)民增長速率9.50%，詳細(xì)數(shù)據(jù)見表2。

表2　城鎮(zhèn)、農(nóng)村網(wǎng)民的數(shù)量及占比

由上述CNNIC調(diào)查報(bào)告得出結(jié)論：我國網(wǎng)民占據(jù)總?cè)丝跀?shù)量的一半多，而且增長速率明顯；伴隨電商+新農(nóng)村，越來越多的農(nóng)民加入互聯(lián)網(wǎng)行列中來，農(nóng)村網(wǎng)民的數(shù)目也在逐年遞增，其增長速率遠(yuǎn)高于城鎮(zhèn)網(wǎng)民增長速率。建設(shè)物流配送中是鏈接工廠與農(nóng)村、城市與農(nóng)村產(chǎn)品溝通、電商拓展的中間橋梁。

新農(nóng)村環(huán)境下，農(nóng)村建設(shè)大多是政府規(guī)劃成型，對(duì)于配送中心、新農(nóng)村代理點(diǎn)（后面簡稱代理點(diǎn)）建立會(huì)有相應(yīng)的候選地址，對(duì)于企業(yè)來說，使得運(yùn)輸費(fèi)用、產(chǎn)品配送處理費(fèi)用、固定投資費(fèi)用以及綜合費(fèi)用等總費(fèi)用最小是關(guān)鍵，但是對(duì)于客戶而言運(yùn)輸費(fèi)用、快件產(chǎn)品配送處理費(fèi)用最小是他們想要的結(jié)果。當(dāng)選址的結(jié)果使得都接近雙方的目標(biāo)時(shí)時(shí)較合理的選址方案。首先，對(duì)于企業(yè)來說，運(yùn)輸費(fèi)用的降低能使得企業(yè)節(jié)省一大筆費(fèi)用，在B2C模式下，產(chǎn)品（主要是快件）小而散，雜且多特點(diǎn)使得企業(yè)要想開墾農(nóng)村電商這塊土地，必須建立配送中心、代理點(diǎn)使得配送簡單，節(jié)省費(fèi)用，而且能夠提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，將商品快速及時(shí)送到農(nóng)民客戶手中；其次對(duì)于客戶（主要是農(nóng)民）來講，方便省時(shí)省錢是他們所關(guān)心的內(nèi)容，當(dāng)客戶需要運(yùn)送貨物，運(yùn)輸費(fèi)用和對(duì)產(chǎn)品的處理費(fèi)用是他們所需要考慮的方面，客戶會(huì)選擇總的費(fèi)用最低最為最佳選擇。

1、問題描述

在電商時(shí)代，B2C模式下，通常農(nóng)民充當(dāng)C的角色，即作為客戶通過互聯(lián)網(wǎng)購買網(wǎng)上商品，生產(chǎn)商將下單購買的商品通過當(dāng)前快遞公司將產(chǎn)品運(yùn)送到農(nóng)民手中，這是B2C模式中較為常見的形式。隨著農(nóng)民生產(chǎn)意識(shí)提高，“互聯(lián)網(wǎng)+”生產(chǎn)效應(yīng)不斷擴(kuò)大，現(xiàn)在形成一種由農(nóng)民擔(dān)當(dāng)生產(chǎn)商，城鎮(zhèn)居民充當(dāng)購買客戶，農(nóng)民將自己種植的瓜果蔬菜、民間工藝產(chǎn)品通過互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)銷售，這期間，快遞公司之類的運(yùn)輸企業(yè)再一次起到橋梁連接作用，負(fù)責(zé)將產(chǎn)品運(yùn)送到城鎮(zhèn)顧客手中，其模式可以總結(jié)為“互聯(lián)網(wǎng)+新農(nóng)村”新型模式。

運(yùn)輸企業(yè)連接農(nóng)村與城鎮(zhèn)起到非常重要的作用，其中對(duì)運(yùn)輸企業(yè)和客戶而言運(yùn)輸成本、產(chǎn)品配送費(fèi)用是可變費(fèi)用中最要的兩項(xiàng)。對(duì)于運(yùn)輸企業(yè)還有建廠投資費(fèi)用和綜合費(fèi)用也是比較重要兩項(xiàng)固定費(fèi)用。本文通過建模，期望在備選地址中找出既有利于企業(yè)又有利于客戶的選址方案。

運(yùn)輸成本是一項(xiàng)重要成本指標(biāo)。運(yùn)輸企業(yè)配送過程在選址、車輛數(shù)確定情況下，輸運(yùn)距離成為主要的因素。通常企業(yè)希望能夠以最短距離將產(chǎn)品配送到客戶手中，這樣既省時(shí)又省力，還能得到更好的用戶體驗(yàn)，增加用戶數(shù)；同樣客戶在配送過程，希望找到距離自己最近，方便快捷，運(yùn)費(fèi)又省的運(yùn)輸企業(yè)手中。因此在備選方案中，通過雙層目標(biāo)優(yōu)化能找到比較理想的選址方案。

固定成本和綜合費(fèi)用是運(yùn)輸企業(yè)必須考慮的成本因素。固定成本與選址地址有關(guān)，而綜合成本則是綜合考慮其他方面的因素。兩者費(fèi)用與企業(yè)選擇備選地址有關(guān)系，越靠近市區(qū)這兩項(xiàng)成本越高，但是距離較近，運(yùn)輸費(fèi)用較低；反之則費(fèi)用越低，運(yùn)輸距離較遠(yuǎn)，運(yùn)輸費(fèi)用相對(duì)較高。因此對(duì)于地址選擇需要將固定成本加入，綜合考慮。

2、模型假設(shè)

將產(chǎn)品不經(jīng)過復(fù)雜的配送路線，通過每個(gè)代理點(diǎn)將需求點(diǎn)進(jìn)行小規(guī)模的集中，再將各個(gè)分撥點(diǎn)集中來的產(chǎn)品進(jìn)行配。設(shè)置小區(qū)域代理點(diǎn)是對(duì)新農(nóng)村環(huán)境下，區(qū)域面積大，運(yùn)輸產(chǎn)品數(shù)量多、體積小、終端配送分散等特點(diǎn)最簡單且行之有效的辦法。其配送網(wǎng)絡(luò)圖可以簡化為圖1所示。

圖1　配送網(wǎng)絡(luò)路線簡化圖

2.1模型假設(shè)

（1）能夠大致預(yù)測某一區(qū)域或范圍內(nèi)網(wǎng)購的能力、產(chǎn)品運(yùn)輸量，并且配送中心能夠滿足這一要求；

（2）能夠大致確定備選建設(shè)的配送中心、代理點(diǎn)地址以及數(shù)目；

（3）配送中心、經(jīng)銷商分撥點(diǎn)以及需求點(diǎn)之間的運(yùn)費(fèi)計(jì)算均為運(yùn)輸量的線性函數(shù)；

（4）配送中心的配送費(fèi)用為配送量的可變函數(shù)；

2.2模型變量及參數(shù)定義

2.2.1變量定義

Xij：從第i個(gè)配送中心運(yùn)輸?shù)降趈個(gè)代理點(diǎn)的產(chǎn)品數(shù)量；Yjk：從第i個(gè)分撥點(diǎn)運(yùn)輸?shù)降趉個(gè)需求點(diǎn)的產(chǎn)品數(shù)量；Yj：第j個(gè)分撥點(diǎn)是否被選（被選中值為1，否則為0）。

2.2.2參數(shù)定義

I：配送中心集合（1,2,3，…，n）

J：分撥點(diǎn)集合（1,2,3，…，m）

K：需求點(diǎn)集合（1,2,3，…，p）

Fj：第j個(gè)代理點(diǎn)的固定基礎(chǔ)投資費(fèi)用；

Cij：從第i個(gè)配送中心向第j個(gè)分撥點(diǎn)運(yùn)輸之間運(yùn)輸產(chǎn)品的數(shù)量；

Djk：從第j個(gè)分撥點(diǎn)向第k個(gè)需求點(diǎn)之間運(yùn)輸產(chǎn)品的單位運(yùn)費(fèi)；

Si：第i個(gè)配送中心最多可配送的產(chǎn)品數(shù)量；

Uj：第j個(gè)分撥點(diǎn)配送產(chǎn)品的單位可變費(fèi)用；

Vk：第k個(gè)需求點(diǎn)需要配送產(chǎn)品數(shù)目；

Wj：第j個(gè)分撥點(diǎn)的存儲(chǔ)能力；

Zj：通過第j個(gè)分撥點(diǎn)的產(chǎn)品數(shù)量；

2.3模型描述

上層規(guī)劃：

上層目標(biāo)函數(shù)是從企業(yè)角度出發(fā)使總的運(yùn)輸費(fèi)用、配送費(fèi)用、固定投資費(fèi)用、綜合費(fèi)用最小。約束條件（2）保證至少建立一個(gè)分撥點(diǎn)；約束條件（3）分撥點(diǎn)配送總能力大于配送中心總的產(chǎn)品數(shù)量；約束條件（4）代理點(diǎn)j流通量與進(jìn)入分撥點(diǎn)的產(chǎn)品數(shù)量相等；約束條件（5）是0-1約束變量。此模型是典型的整數(shù)規(guī)劃問題求解，模型的求解可采用分支定界法求解，而模型中的Xij、 Xjk的解由下層規(guī)劃求得。

下層規(guī)劃：

下層規(guī)劃客戶對(duì)配送中心、分撥點(diǎn)的選擇行為。目標(biāo)函數(shù)（6）表示各代理點(diǎn)配送量和需求量，以使其總費(fèi)用最小，其模型遵循客戶最有原則。約束條件（7）表示配送中心i到各代理點(diǎn)運(yùn)輸量等于分撥點(diǎn)的收集產(chǎn)品數(shù)量；約束條件（8）表示代理點(diǎn)j到各需求點(diǎn)的運(yùn)輸量等于需求點(diǎn)需要配送產(chǎn)品的數(shù)目；約束條件（9）表示進(jìn)出點(diǎn)產(chǎn)品數(shù)目不等，有一個(gè)產(chǎn)品丟失率?；約束條件（10）表示配送中心到分撥點(diǎn)j運(yùn)輸量應(yīng)該大于j的最大配送量；約束條件（11）表示約束條件為非負(fù)變量。同時(shí)，對(duì)于給定的Yj我們可以計(jì)算出目標(biāo)函數(shù)的矩陣是正定，存在唯一解。

模型求解：對(duì)于一般的雙層規(guī)劃屬于NP-hard問題，很難精確求解，本文給出的模型是一個(gè)混合整數(shù)雙層規(guī)劃問題[3]。對(duì)于模型求解，根據(jù)給定的初始解，求解下層模型得到，帶入上層模型得到Zj，最后帶入上層目標(biāo)函數(shù)，得出第k次計(jì)算出來的Fk最小費(fèi)用目標(biāo)函數(shù)，最后（δ為迭代精度），最后有望收斂于雙層模型的最優(yōu)解。其具體計(jì)算方法如下：

步驟一：給定一個(gè)初始解，迭代次數(shù)從k=0開始計(jì)算，得到下層問題的解，根據(jù)得出，帶到上層目標(biāo)函數(shù)，得到F0。

步驟二：對(duì)于給定的初始解，迭代次數(shù)到k，計(jì)算得到下層問題的解，帶入上層得到，在帶入上層目標(biāo)函數(shù)，得到Fk。

3、算例

某企業(yè)欲在A市有2個(gè)配送中心，需要對(duì)該市8個(gè)新農(nóng)村配送產(chǎn)品，擬規(guī)劃5個(gè)分撥點(diǎn)J1、J2、J3、J4、J5對(duì)新農(nóng)村居民實(shí)施配送。已知分撥點(diǎn)每日的單位可變費(fèi)用分別為35、40、37.5、37.5、40元；分撥點(diǎn)的建設(shè)費(fèi)用分別為7500、7800、7450、7650、7500元；配送中心配送需求量和各個(gè)分撥點(diǎn)的日需求量、分撥點(diǎn)到需求點(diǎn)單位運(yùn)費(fèi)情況和需求點(diǎn)的日需求量，詳細(xì)數(shù)據(jù)見表格3和表格4，產(chǎn)品丟失率σ=0.01。

表3　配送中心、分撥點(diǎn)的日需求量

表4　分撥點(diǎn)到需求點(diǎn)的單位運(yùn)費(fèi)情況以及需求點(diǎn)的日需求量

因此由上面的解可以得到，可以得到F0中運(yùn)費(fèi)為932.5，可變費(fèi)用為6825，總的，根據(jù)帶入上層目標(biāo)函數(shù)得到新的一組解。

第三步：依據(jù)解算出F1中固定投資費(fèi)用為22450，運(yùn)輸費(fèi)用為1152.5，可變費(fèi)用為6600，總費(fèi)用為30202.5。

按照上面得步驟，迭代得到F2、…、Fk-1、Fk的值，比較得到最小值為，為最后求得的結(jié)果。

[1]吳勇杰.電子商務(wù)環(huán)境下的農(nóng)村流通供應(yīng)鏈優(yōu)化研究,[D].成都理工大學(xué)碩士論文.2014.

[2]吳勇杰,顏佳玲.基于農(nóng)村電子商務(wù)環(huán)境下的物流模型研究[J].物流工程與管理,2013,（3）.

[3]馬丹祥.逆向物流網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)優(yōu)化模型研究,[D].西南交通大學(xué)碩士論文.2005.

Distribution center tier "Internet + New Countryside" under study Location Model

Wen Liang, Fu Xing
（Chang'an University, Shaanxi Xi'an710000）

Taking into account the "Internet + New Countryside" mode, the establishment of distribution centers, set up under the new agency locations can disperse rural environment, more and miscellaneous products for centralized treatment. Under the given conditions, through the establishment of a double location model to calculate given initial value, derived more reasonable siting program, making transportation enterprises, customers are to benefit and achieve win-win situation.

"Internet + New Countryside"; Distribution Center; Double Location Model

U495

A

1671-7988(2016)11-07-03

聞良，就讀于長安大學(xué)，物流工程與管理專業(yè)。