TSP模型在蔬菜基地物流配送中的應(yīng)用

諶種華，楊 瀾

（江西農(nóng)業(yè)大學(xué) 南昌商學(xué)院，南昌 330013）

0 引 言

蔬菜作為一種生鮮農(nóng)產(chǎn)品，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人們生活中占有非常重要的地位，尤其是近年來，隨著人們生活水平的提高，蔬菜的消費量、市場需求量也在不斷增加。但同時人們對蔬菜的新鮮度、質(zhì)量、價格也提出了更高的要求[1]?，F(xiàn)階段，由于大部分地區(qū)蔬菜供應(yīng)鏈體系不夠完善，物流配送不到位，導(dǎo)致存在“最后一公里”、蔬菜物流損耗率居高不下、蔬菜價格高而菜農(nóng)利潤薄等諸多問題。

生鮮農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈?zhǔn)苄?、靈活、響應(yīng)、質(zhì)量四個影響因素的制約[2]，而蔬菜配送路線優(yōu)化則起著重要作用。一是減少運輸距離，縮短配送時間。選擇將配送里程最短定位為目標(biāo)值，因為配送里程與配送成本的相關(guān)性最強，配送距離越短，配送的成本越低；縮短距離有利于減少配送時間。蔬菜是否新鮮與時間的長短相關(guān)，為了使蔬菜足夠新鮮應(yīng)盡可能縮短配送時間。二是減少配送車輛和人工費用。蔬菜配送過程中產(chǎn)生的費用主要由車輛費用和駕駛員的工資費用組成，配送的車輛費用與配送路線的距離有關(guān)，距離越長則配送的車輛費用越高。人工費用是由員工的工作時間決定的，工作時間越長，員工工資越高。三是減少裝卸搬運次數(shù)。蔬菜周轉(zhuǎn)次數(shù)越多，消耗時間越長，蔬菜損耗程度越大，品質(zhì)得不到保證。合理地規(guī)劃配送路線可減少蔬菜裝卸搬運次數(shù)，減少損耗。本文通過建立TSP（Traveling Salesman Problem）模型，優(yōu)化蔬菜基地物流配送路線。

1 蔬菜物流的特點

蔬菜在人們生活中的比重越來越大，需求量也在急劇提升，全國蔬菜種植面積和產(chǎn)量也在不斷增加。近年來，我國蔬菜生產(chǎn)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，種植面積由2008年的1 785.6萬hm2增加至2016年的2 166.9萬hm2，產(chǎn)量由2008年的5.924億t增加至2016年的8.000 5億t（見圖1），蔬菜產(chǎn)量已超過我國糧食產(chǎn)量，成為我國第一大農(nóng)產(chǎn)品。如此巨量的蔬菜需要通過巨大的物流，將蔬菜從生產(chǎn)地送到消費者的餐桌。蔬菜物流主要是指圍繞蔬菜進行的運輸、包裝、搬運、裝卸、倉儲、流通加工、配送及相關(guān)信息處理等各種功能而形成的特殊物流活動[3]，具有不同的特點。

圖1 2008—2016年我國蔬菜種植面積及產(chǎn)量增長情況

1.1 時效要求高

蔬菜不同于其他產(chǎn)品，蔬菜的營養(yǎng)成分以水分的形式儲存在蔬菜內(nèi)，且水分極易消耗，易腐爛變質(zhì)。蔬菜新鮮度是衡量蔬菜質(zhì)量的一個重要標(biāo)準(zhǔn)。蔬菜在采摘后要保鮮，以此保證質(zhì)量，則需要采用良好的包裝技術(shù)和冷藏來降低蔬菜的呼吸和蒸騰作用，但現(xiàn)實中缺乏專業(yè)的農(nóng)作物保鮮技術(shù)[4]。蔬菜物流對蔬菜新鮮度要求高，且易損耗、保質(zhì)期短。

1.2 運輸條件高

蔬菜比較脆嫩，運輸過程中受溫度、包裝、操作等因素影響，導(dǎo)致蔬菜在流通過程中易變質(zhì)。蔬菜在常溫條件下不宜儲存，難以保鮮，導(dǎo)致蔬菜在配送過程中受損率達(dá)20%～30%。為保證蔬菜質(zhì)量，農(nóng)戶采摘蔬菜后需要有良好的包裝和適宜的溫度，在流通中盡量減少搬運裝卸次數(shù)，在運輸過程中采用冷鏈技術(shù)。

1.3 綜合成本高，利潤薄

蔬菜易腐，為保鮮其運輸中經(jīng)常采用冷鏈技術(shù)，導(dǎo)致物流成本高、經(jīng)濟效益較低。因此，大多時候蔬菜只能薄利多銷，快運快銷，導(dǎo)致蔬菜不宜進行長距離運輸。近年來，燃油價格漲速迅猛，以及各種道路收費的增長，造成物流成本居高不下。由于蔬菜利潤薄，甚至可能出現(xiàn)物流配送過程中成本過高導(dǎo)致種植戶、農(nóng)業(yè)企業(yè)虧損的情況。

2 樟樹市張家山街道蔬菜示范基地物流配送存在的問題

樟樹市張家山街道積極打造無公害蔬菜科技示范基地，已建成蔬菜大棚24座、溫控大棚3座，蔬菜種植面積1 000hm2，種植葉菜類、瓜果類和吊菜類蔬菜20余種。近年來，樟樹市為推進新一輪“菜籃子”工程，大力發(fā)展蔬菜基地建設(shè)，投資160萬元對張家山蛟湖蔬菜基地（約206.67hm2）進行了道路、排灌溝渠的改造；投資400余萬元在張家山杏塘村建立133.333hm2蔬菜基地，其中在杏塘村委肖家、蘭家建立40hm2核心示范區(qū)，完成田間工程和4.67hm2鋼管塑料大棚建設(shè)，引進樟樹市成鑫實業(yè)有限公司承包經(jīng)營。該公司引進江西農(nóng)業(yè)工程學(xué)院蔬菜專業(yè)教師、青皮冬瓜種植能手、南昌郊區(qū)種菜專家到基地創(chuàng)業(yè)，劃分種植區(qū)，并提供生產(chǎn)資料、生產(chǎn)人員，種植戶按質(zhì)按量上交新鮮蔬菜，由公司統(tǒng)一銷售，公司發(fā)放年薪，對超過訂單部分按市場價的一半返還給生產(chǎn)者。該基地現(xiàn)已生產(chǎn)新鮮蔬菜30余種銷往南昌、本市批發(fā)市場、超市和大型酒店，公司和生產(chǎn)者都獲得了可觀的經(jīng)濟效益，但其物流配送仍存在問題。

2.1 基地蔬菜供應(yīng)鏈過長

該基地采用“公司+合作社+協(xié)會”的模式運作，由蔬菜生產(chǎn)基地、產(chǎn)地供應(yīng)商、產(chǎn)銷地批發(fā)商、零售商、消費者組成，且以“多對多”的形式進行交易（見圖2）。蔬菜經(jīng)過農(nóng)戶—產(chǎn)地批發(fā)商—分銷商—超市、農(nóng)貿(mào)市場—消費者諸多環(huán)節(jié)易造成重復(fù)作業(yè)，浪費資源，且經(jīng)過過多環(huán)節(jié)使得蔬菜的流通速度下降，難以保證蔬菜質(zhì)量，同時還不斷提高終端蔬菜的價格。另外，蔬菜供應(yīng)鏈過長可能使預(yù)測需求信息失真，導(dǎo)致出現(xiàn)物流成本過高、物流活動效率低、蔬菜新鮮度低等問題。

圖2 蔬菜供應(yīng)鏈

2.2 技術(shù)水平和設(shè)備落后，配送成本過高

蔬菜保鮮技術(shù)落后，冷藏設(shè)備、冷藏車輛不足，導(dǎo)致蔬菜在包裝配送過程中產(chǎn)生過高物流成本。張家山杏塘蔬菜基地核心示范區(qū)雖然由成鑫實業(yè)有限公司承包經(jīng)營，但部分仍由農(nóng)戶經(jīng)營，并對蔬菜進行銷售。由于蔬菜沒有采取統(tǒng)一銷售，缺乏規(guī)模效應(yīng)，提高了生產(chǎn)成本。

2.3 信息化程度低，銷售渠道太少

蔬菜物流信息化程度低，當(dāng)各環(huán)節(jié)之間缺少信息反饋時，會導(dǎo)致在傳遞過程中出現(xiàn)信息失真的問題，使得需求方的市場風(fēng)險加大，基地和種植戶不能及時根據(jù)市場信息及時調(diào)整，極易出現(xiàn)缺貨或滯銷問題。目前，蔬菜銷售僅靠與同城的一些超市等合作，或是靠熟人介紹，帶來蔬菜滯銷的風(fēng)險。另外，蔬菜存儲時間過長，損耗嚴(yán)重，造成運營成本過高，降低企業(yè)利潤。

3 基于TSP模型的蔬菜基地物流配送路線優(yōu)化模型的構(gòu)建

為了提高物流服務(wù)水平，綜合考慮配送成本、配送時間及蔬菜農(nóng)產(chǎn)品的特點，應(yīng)通過建立TSP模型，優(yōu)化蔬菜基地物流配送路線。

3.1 TSP模型描述

TSP模型又稱旅行商問題，它是一個典型的單回路運輸問題模型，可通過啟發(fā)式算法得到最優(yōu)解。

TSP問題描述：在給出的一個n頂點網(wǎng)絡(luò)，要求找出一個包含所有頂點在內(nèi)的最小耗費的一條回路[5]。TSP模型數(shù)學(xué)描述為：

連通圖H，其頂點集A

Xij∈{0, 1},i=1, 2, …,n,j=1, 2, …,m

決策變量為：

求解TSP模型，采用啟發(fā)式算法中較簡單的方法之一，即最近插入法，可得到相對滿意的解。最近插入法分為以下四個步驟：

（1）找到從V1出發(fā)距離最小的節(jié)點Vk，構(gòu)成一個子回路，T={V1,Vk,V1}。

（2）尋找剩下節(jié)點中到V1,Vk中某一個節(jié)點距離最小的節(jié)點Vi，構(gòu)成新的回路，T={V1,Vk,Vi,V1}。

（3）再尋找剩下一個節(jié)點中到V1,Vk,Vi距離最小的節(jié)點，試插入V1,Vk,V1，Vi和Vi,Vk之間，找到增加距離最小的子回路。

（4）重復(fù)（2）、 （3），直至所有節(jié)點都加入到子回路中，這樣子回路就演變成一個TSP的解。

3.2 TSP模型的求解

以蔬菜示范基地為起點，列舉樟樹市區(qū)幾個比較有代表性的蔬菜配送點。為了便于計算，將蔬菜示范基地、蔬菜批發(fā)市場、樟樹三中、樟樹中學(xué)、沃爾瑪、銀河假日酒店、江西航天國際酒店分別用V1,V2,V3,V4,V5,V6,V7表示。其蔬菜配送點距離矩陣見表1。對于沒涉及到的一些地點，同樣也可用此方法進行研究。

表1 蔬菜配送點距離矩陣 km

12這時V1,V2構(gòu)成一個子回路：T={V1,V2,V1}，如圖3所示。然后考慮剩下的V3,V4,V5,V6,V7到V3，V2中某一個節(jié)點間的最小距離；min{C1i,C2i｜i∈N, 1≤i≤7，且i≠ 1, 2}=C23=1.5。

由于對稱性，將V3插入V1和V2之間的往返路線中，結(jié)果都是一樣，所以這時構(gòu)成了一個新的子回路：T={V1,V3,V2,V1}，如圖4所示。

依次重復(fù)上述步驟，就可用最近插入法得到所需要的解：T={V1,V6,V4,V7,V5,V3,V2,V1}，如圖5所示。

最后，總的行駛距離為：14.5+3+2.5+3+1.5+1.5+13.5=39.5（km）。

圖3 由V1, V2構(gòu)成的子回路

圖4 由V1, V3, V2構(gòu)成的子回路

圖5 由最近插入法求得的最終結(jié)果

4 結(jié) 語

要縮短蔬菜從采摘到餐桌的時間和空間距離，優(yōu)化配送路線是一個有效的方法。本文選取樟樹市區(qū)幾個比較有代表性的蔬菜配送點建立TSP模型，然后從蔬菜示范基地出發(fā)進行物流配送，探討配送成本最小的配送順序。當(dāng)蔬菜配送點有所改變時同樣可用TSP模型優(yōu)化配送路線。在不同條件下，TSP模型還可用其他算法進行求解，其模型的應(yīng)用具有多樣性。隨著電子商務(wù)的發(fā)展及各種模型研究的深入，我國蔬菜物流業(yè)具有巨大的發(fā)展前景，并呈現(xiàn)出多元化、信息化、智能化、全球化的發(fā)展趨勢[6]。我們需要結(jié)合國情，借鑒發(fā)達(dá)國家的蔬菜物流經(jīng)驗，重構(gòu)蔬菜供應(yīng)鏈體系，促進我國蔬菜物流業(yè)蓬勃發(fā)展。

[參 考 文 獻(xiàn)]

[1]張亞婷.蔬菜物流運作模式及優(yōu)化研究——以陜西省為例[D].西安：長安大學(xué)經(jīng)濟與管理學(xué)院，2012.

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[4]張麗麗，劉楠.電子商務(wù)環(huán)境下村鎮(zhèn)農(nóng)產(chǎn)品物流配送模式研究[J].電子商務(wù)，2017（12）：5.

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[6]李秀麗.電子商務(wù)環(huán)境下物流業(yè)的發(fā)展趨勢[J].中國商貿(mào)，2011（10）：155.