基于Flexsim的山區(qū)生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流配送網(wǎng)絡(luò)仿真分析

0 引言

近日，科技部發(fā)布了《“十三五”食品科技創(chuàng)新專項規(guī)劃》，其中多次提到發(fā)展冷鏈物流的重要性，冷鏈物流已成為我國“十三五”規(guī)劃的一個重要指標(biāo)[1]。冷鏈物流配送在整個冷鏈物流中占據(jù)很重要的位置，優(yōu)化冷鏈物流配送路徑、減少配送成本、提高客戶滿意度是冷鏈物流配送的關(guān)鍵。目前，貴州省正在大力興建農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)基地，鮮活農(nóng)產(chǎn)品由于要保鮮，時效性要求就更高，運(yùn)輸?shù)某杀靖哂谄胀ㄎ锪?，因此，對于生鮮農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，物流無疑成為痛點(diǎn)。由于貴州地處山區(qū)，很多農(nóng)產(chǎn)品基地交通不便，加之技術(shù)落后，配送網(wǎng)絡(luò)不健全等因素，造成物流成本更高；合理的配送網(wǎng)絡(luò)不僅可以降低運(yùn)輸成本，還大大提高配送效率，保證了生鮮農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)，更好地服務(wù)顧客，提高顧客滿意度。對于國際冷鏈物流來說，加拿大農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流位居世界先進(jìn)水平，冷藏運(yùn)輸率高達(dá)90%，冷鏈物流損耗5%，物流成本不足30%，至今積累許多寶貴經(jīng)驗，值得我們學(xué)習(xí)借鑒。主要體現(xiàn)在：冷鏈物流法律體系完善，政府扶持力度大；冷鏈物流體系多樣化；冷鏈物流模式多元化：產(chǎn)地加工企業(yè)模式、批發(fā)市場與配送中心模式、第三方物流模式；信息技術(shù)應(yīng)用全面：EDI技術(shù)、自動識別技術(shù)、無線射頻技術(shù)、GPS等，實現(xiàn)冷鏈物流系統(tǒng)電子化管理；同時還實現(xiàn)了低溫加工、低溫貯藏、低溫運(yùn)輸與配送、低溫銷售的全程監(jiān)控管理；冷鏈協(xié)會推動發(fā)展[2]。Jevsnik等調(diào)查了從零售商到消費(fèi)者的食品安全意識，大部分消費(fèi)者缺乏冷鏈意識，沒想過使用冷藏袋運(yùn)輸，也不知道如何正確的調(diào)整冰箱溫度來存儲易腐食品[3]。Ju-Chia Kuod等提出溫度的監(jiān)測和控制是維持冷鏈?zhǔn)称钒踩谋匾獥l件，基于多溫度共同配送體系，建立了一種新的物流服務(wù)模式[4]。我國有關(guān)冷鏈物流的研究起步較晚，首次出現(xiàn)是在20世紀(jì)90年代，比國外相對落后。目前也有學(xué)者對此進(jìn)行研究。

張平[5]等對我國果蔬低溫貯藏保鮮的發(fā)展進(jìn)行了概述，文章不僅對各類冷藏庫進(jìn)行了介紹，還介紹了相關(guān)的制冷工藝、制氮方法和保鮮技術(shù)。該研究對于冷鏈物流的發(fā)展和冷鏈基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)提供了一定的理論支持。

王憶南[6]在農(nóng)超對接背景下冷鏈物流配送中心面臨問題及對策探析一文中，介紹了以超市企業(yè)直接通過農(nóng)民專業(yè)合作社（或農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)基地）采購生鮮農(nóng)產(chǎn)品的農(nóng)超對接的冷鏈物流配送模式，研究了“農(nóng)超”對接和冷鏈物流配送中心的關(guān)系，分析了我國生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流的現(xiàn)狀和存在的主要問題，并結(jié)合浙江實際，就如何完善生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流配送體系提出對策建議。

馬鐵良[7]在基于GPS的山區(qū)物流配送系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)一文中，通過研究某山區(qū)城市煙草行業(yè)的物流配送，介紹了山區(qū)物流配送系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)。表明了山區(qū)配送作業(yè)由于受地貌、經(jīng)濟(jì)等影響因素更加突出，得出山區(qū)物流配送信息系統(tǒng)使用的重要性。并提出對于系統(tǒng)開發(fā)主要涉及到的相關(guān)技術(shù)（GPS、GIS、JAVA等）的應(yīng)用。

曹倩[8]等人對生鮮農(nóng)產(chǎn)品的配送中心選址、配送網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化做了理論研究，并采用仿真模擬，得出優(yōu)化的配送網(wǎng)絡(luò)。文中通過建立數(shù)學(xué)模型對生鮮農(nóng)產(chǎn)品的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行選址研究，并研究了如何搭建合理的配送網(wǎng)絡(luò)。通過仿真模擬，表明了Flexsim仿真在企業(yè)進(jìn)行優(yōu)化改良方案上的重要作用。

1 山區(qū)冷鏈物流運(yùn)營模式

1.1 山區(qū)冷鏈物流特點(diǎn)

一般來說，冷鏈物流泛指冷藏冷凍類農(nóng)產(chǎn)品在生產(chǎn)、貯藏運(yùn)輸、銷售，到消費(fèi)前的各個環(huán)節(jié)中始終處于規(guī)定的低溫環(huán)境下，以保證農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量，減少農(nóng)產(chǎn)品損耗的一項系統(tǒng)工程。而農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流即是對肉、禽、水產(chǎn)、蔬菜、水果、蛋等生鮮農(nóng)產(chǎn)品從產(chǎn)地采收（或屠宰、捕撈）后，在產(chǎn)品加工、貯藏、運(yùn)輸、分銷零售環(huán)節(jié)始終處于低溫控制環(huán)境下、最大限度保證產(chǎn)品品質(zhì)和質(zhì)量安全、減少損耗、防止污染的特殊供應(yīng)鏈系統(tǒng)[9]。

我國每年約有4億多鮮活農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)入流通領(lǐng)域，但是絕大多數(shù)的農(nóng)產(chǎn)品是在沒有冷鏈或者局部冷鏈保證的情況下運(yùn)輸與銷售，只有極少數(shù)的鮮活農(nóng)產(chǎn)品是按照預(yù)冷——加工生產(chǎn)——冷庫——冷藏車運(yùn)輸——批發(fā)站冷庫——超市冷柜——消費(fèi)者冰箱這種冷鏈模式進(jìn)行的，這就使得貨損浪費(fèi)極其嚴(yán)重，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。以蔬菜水果為例，發(fā)達(dá)國家產(chǎn)后損耗率為5%，而我國高達(dá)25%～40%[10]。

當(dāng)前我國山區(qū)冷鏈物流業(yè)存在許多問題和挑戰(zhàn)，主要表現(xiàn)為：

（1）山區(qū)冷鏈物流基礎(chǔ)設(shè)施能力不足?；A(chǔ)設(shè)施相對滯后，冷庫、冷藏車數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，無法適應(yīng)現(xiàn)代物流的發(fā)展。功能完善、布局合理的物流園區(qū)體系尚未形成；缺乏合理的配送中心，共同配送模式更是沒有體現(xiàn)。物流基礎(chǔ)設(shè)施之間銜接合理性、配套完善性等問題比較突出。

（2）山區(qū)冷鏈物流管理意識薄弱。由于山區(qū)物流發(fā)展相對滯后， 很多山區(qū)企業(yè)對物流的認(rèn)識較為狹隘， 其認(rèn)識還停留在物流即倉儲、運(yùn)輸?shù)膫鹘y(tǒng)物流上缺乏系統(tǒng)性的管理，有的企業(yè)對冷藏設(shè)備以及農(nóng)產(chǎn)品的貯藏缺乏認(rèn)識，筆者對貴州省黔東南丹寨哈密瓜生產(chǎn)基地調(diào)研發(fā)現(xiàn)，當(dāng)?shù)毓限r(nóng)在對哈密瓜的貯藏方面缺乏常識，導(dǎo)致哈密瓜腐爛率很高。此外，由于地處山區(qū)，交通不便利，加之缺乏專業(yè)人士的指導(dǎo)，當(dāng)?shù)毓芄箱N往外地渠道單一，配送模式老化，導(dǎo)致物流成本很高，瓜農(nóng)收益率較低。目前貴州省山區(qū)農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)基地大部分依靠農(nóng)戶自行聯(lián)系商家收購，甚至物流環(huán)節(jié)依靠農(nóng)戶自己將農(nóng)產(chǎn)品運(yùn)出山區(qū)，導(dǎo)致了農(nóng)戶工作量增加，生產(chǎn)效益降低，物流成本升高，收益減小。當(dāng)?shù)卣嬲龑ｉT做第三方物流的企業(yè)實為罕見，沒有成立專門的配送中心，缺乏系統(tǒng)性的配送管理，很多物流企業(yè)沒有意識到物流作為“第三利潤源”的重要性，沒有意識去開發(fā)其背后的巨大利潤[11]。舍不得下成本去建設(shè)合理完善的物流配送體系，然而，合理的物流配送網(wǎng)絡(luò)能使企業(yè)降低很大的物流成本，從而提高企業(yè)的收益。因此，本文將通過Flexsim仿真展現(xiàn)對配送體系優(yōu)化后，配送網(wǎng)絡(luò)的作業(yè)效率大大提高的表現(xiàn)，直觀地給企業(yè)更好的建議。

（3）山區(qū)冷鏈物流成本較高、物流企業(yè)效率普遍偏低。山區(qū)由于受到地域偏遠(yuǎn)、市場環(huán)境不好、自然條件惡劣等因素影響，開發(fā)難度大，造成許多山區(qū)道路不通，造成山區(qū)物流成本居高不下且物流作業(yè)效率低下。另外，由于經(jīng)濟(jì)條件落后，山區(qū)冷鏈物流設(shè)施設(shè)備不齊全，管理模式落后，加之受到交通條件影響，冷鏈物流資源周轉(zhuǎn)慢，從而造成企業(yè)物流成本較高。

（4）冷鏈物流技術(shù)落后。目前我國冷鏈物流正處于發(fā)展初期，許多技術(shù)還尚待改進(jìn)，山區(qū)由于地理、歷史、經(jīng)濟(jì)條件等諸多因素，物流技術(shù)與發(fā)達(dá)地區(qū)相比存在很大差距，主要體現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)化設(shè)施、自動化設(shè)備、信息技術(shù)以及一些先進(jìn)管理技術(shù)的普及率低下。導(dǎo)致冷鏈物流技術(shù)落后，成為影響山區(qū)冷鏈物流業(yè)發(fā)展的重要原因之一。

（5）物流管理和經(jīng)營人才的缺乏。山區(qū)地區(qū)在物流管理模式上，很多企業(yè)仍然按照陳舊的物資管理模式進(jìn)行經(jīng)營，而傳統(tǒng)的物資管理和操作已跟不上現(xiàn)代冷鏈物流發(fā)展的步伐和管理體制，因此，物流企業(yè)經(jīng)營和管理的專業(yè)人才成為山區(qū)冷鏈物流發(fā)展的重要突破口。由于山區(qū)的經(jīng)濟(jì)環(huán)境落后、地理條件因素較差、各類設(shè)施落后等因素，很多人才不愿意留在山區(qū)發(fā)展，人才流失大。此外，政府在培養(yǎng)人才、吸納人才、留住人才的相關(guān)政策和指導(dǎo)意見還不完善。物流人才的缺乏成了制約山區(qū)發(fā)展冷鏈物流業(yè)的最大障礙。

山區(qū)由于地理位置限制，交通不便，導(dǎo)致物流成本居高不下。山區(qū)生鮮農(nóng)產(chǎn)品品種很多，一般主要包括肉、禽、蔬菜、水果類，還有一些特色產(chǎn)品。拿貴州省來說，目前主要有獼猴桃、藍(lán)莓、草莓、金刺梨、茶葉、蔬菜類、肉、禽、蛋類等。在電子商務(wù)發(fā)展的驅(qū)動和大數(shù)據(jù)的環(huán)境下，越來越多農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)基地開始利用電商平臺推廣農(nóng)產(chǎn)品，依靠網(wǎng)絡(luò)使得黔貨出山，但目前該產(chǎn)業(yè)發(fā)展遇到很多瓶頸。其中，物流技術(shù)的落后以及配送成本居高不下就是一個重要的因素。因此，本文將以貴州省某市某農(nóng)產(chǎn)品配送中心的配送模式入手，研究其配送模式，并通過仿真模擬找到問題所在，從而進(jìn)行改進(jìn)。

1.2 目前生鮮農(nóng)產(chǎn)品現(xiàn)有物流運(yùn)作模式介紹

配送網(wǎng)絡(luò)是由網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)及路徑構(gòu)成，只有確定網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的位置，才能形成配送網(wǎng)絡(luò)的大致布局，因此，根據(jù)生鮮農(nóng)產(chǎn)品網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)選址方法的理論研究，確定生鮮農(nóng)產(chǎn)品配送網(wǎng)絡(luò)的各個節(jié)點(diǎn)的位置，結(jié)合我國生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流的發(fā)展?fàn)顩r及運(yùn)作模式，初步構(gòu)建生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流配送網(wǎng)絡(luò)的概念模型。目前我國生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流運(yùn)作模式主要有三種：

（1）農(nóng)產(chǎn)品+批發(fā)商+零售商+終端市場模式

該模式主要是農(nóng)場生產(chǎn)出農(nóng)產(chǎn)品后經(jīng)過干線運(yùn)輸發(fā)送到批發(fā)商，再經(jīng)過批發(fā)商配送到城市的各大菜市場，最后送達(dá)餐飲企業(yè)或者家庭餐桌。其流程如圖1所示：

圖1 我國目前農(nóng)產(chǎn)品運(yùn)作模式1

（2）源頭直采+平臺直銷+終端配送模式

該模式是采購方直接到農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)地采購，經(jīng)過干線運(yùn)輸?shù)狡髽I(yè)的餐飲平臺，消費(fèi)者通過平臺采購，最后經(jīng)過最后一公里配送到各餐飲門店或家庭餐桌。流程如圖2所示：

圖2 我國目前農(nóng)產(chǎn)品運(yùn)作模式2

（3）批發(fā)市場自采+餐飲門店+終端消費(fèi)模式

該模式是餐飲門店或超市直接到農(nóng)產(chǎn)品批發(fā)市場采購，經(jīng)過短駁運(yùn)輸?shù)讲惋嬮T店或超市，最后經(jīng)過最后一公里配送到各餐飲門店或家庭餐桌，這種模式是目前很多小型超市和餐飲店使用的模式。流程如圖3所示：

圖3 我國目前農(nóng)產(chǎn)品運(yùn)作模式3

2 某市某超市配送網(wǎng)絡(luò)仿真模擬

本文主要探討貴陽市W超市生鮮農(nóng)產(chǎn)品配送網(wǎng)絡(luò)，通過Flexsim對現(xiàn)有配送網(wǎng)絡(luò)中的配送路徑進(jìn)行仿真研究，檢驗配送網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行效率，如果存在問題則給出相應(yīng)的優(yōu)化方案。由于W超市的門店較多，根據(jù)貴陽市的區(qū)域劃分，分為南明區(qū)、云巖區(qū)、烏當(dāng)區(qū)、觀山湖區(qū)、白云區(qū)、花溪區(qū)，清鎮(zhèn)市、修文縣、開陽縣、息烽縣，本文只考慮城區(qū)，也就是南明區(qū)、云巖區(qū)、烏當(dāng)區(qū)、觀山湖區(qū)、白云區(qū)、花溪區(qū)的配送情況。根據(jù)要求對W超市生鮮農(nóng)產(chǎn)品配送網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行仿真模擬。

本文仿真模型的仿真目標(biāo)：

（1）檢測配送車輛是否滿足配送需要；

（2）確定網(wǎng)絡(luò)中是否存在瓶頸，在實際情況允許的條件下，消除瓶頸，提高配送網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行效率。

W超市是目前貴陽市較大的超市，目前開始著力發(fā)展冷鏈物流，并取得了一定的成績，但由于冷鏈物流處于發(fā)展的起步階段，在生鮮農(nóng)產(chǎn)品配送方面，遇到很多瓶頸，超市自身也在不斷地做出相應(yīng)的改革。本文主要是從超市配送模式上進(jìn)行研究，根據(jù)超市主要采取的自營模式，做相應(yīng)的仿真模擬實驗。

圖4 W超市配送網(wǎng)絡(luò)模型

2.1 模型建立

W超市目前冷鏈物流運(yùn)作模式主要是農(nóng)產(chǎn)品從生產(chǎn)地采摘后直接運(yùn)往農(nóng)產(chǎn)品批發(fā)市場，然后由超市自己的配送系統(tǒng)派送車輛到農(nóng)產(chǎn)品批發(fā)市場將需要的產(chǎn)品運(yùn)往超市配送中心，再從配送中心將農(nóng)產(chǎn)品依次運(yùn)往各門店，模型如圖4所示：

2.2 仿真模型實體確定

由于農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)地到農(nóng)批市場的系列數(shù)據(jù)不容易采集，因此本文主要模擬“農(nóng)批市場—超市配送中心—超市各零售門店”這個過程中的路徑，并進(jìn)行仿真以及優(yōu)化。在Flexsim仿真模型中針對每個實體對象由以下對應(yīng)關(guān)系表示：

（1）農(nóng)批市場是在此仿真模型中的源頭，因此用 source（發(fā)生器）來表示，因而農(nóng)批市場 1、2、3、4分別對應(yīng) source1、2、3、4；

（2）超市配送中心即處理中心，因此用processor（處理器）來表示；

（3）整個配送過程中涉及到運(yùn)輸車輛和操作員，分別用operator和transporter表示，每個作業(yè)階段的操作員和運(yùn)輸車輛都不同，其中，農(nóng)批市場到配送中心的操作員有operator1，operator2，operator3，operator4；運(yùn)輸車輛有transporter1，transporter2；而負(fù)責(zé)門店配送的車輛則對應(yīng)transporter3、transporter4、transporter5，操作員對應(yīng)operator5；

（4）超市各零售門店在仿真模型中相當(dāng)于一個暫存區(qū)，因此由用queue（暫存區(qū)）表示，零售門店1～8分別對應(yīng)queue1～8。

2.3 參數(shù)設(shè)置

由于上述概念模型是由簡化的配送網(wǎng)絡(luò)所形成，而農(nóng)戶、供應(yīng)商的相關(guān)數(shù)據(jù)較難獲得，門店數(shù)據(jù)是以S市區(qū)域劃分，較難得到準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，因此仿真模型中農(nóng)戶和供應(yīng)商的相關(guān)數(shù)據(jù)主要是根據(jù)實際情況大致估算出相應(yīng)的數(shù)值，仿真模型中配送中心的相關(guān)數(shù)據(jù)主要是調(diào)研而來，而仿真模型中門店的數(shù)據(jù)則是對各個區(qū)域內(nèi)的大型超市的實際數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)處理所產(chǎn)生。

（1） 農(nóng)產(chǎn)品源實體source（發(fā)生器） 參數(shù)設(shè)置

農(nóng)產(chǎn)品用每個托盤裝好運(yùn)到配送中心，假設(shè)配送中心每天最多可以加工處理的農(nóng)產(chǎn)品為1500個托盤，假設(shè)配送中心每天工作時間為9小時，如果要完成任務(wù)，則每個托盤到達(dá)配送中心的時間間隔應(yīng)為22秒，服從指數(shù)分布。

（2）配送中心處理器prosser參數(shù)設(shè)置

通常裝卸一個托盤的作業(yè)時間在1～2分鐘，假設(shè)處理器不發(fā)生故障，按照最快的處理速度進(jìn)行，即處理時間為60s。

（3） 各門店即queue（暫存區(qū)） 參數(shù)設(shè)置

暫存區(qū)用來表示各零售門店的自有倉庫，配送中心車輛將農(nóng)產(chǎn)品送達(dá)各零售門店后，一部分農(nóng)產(chǎn)品直接上到門店貨架進(jìn)行銷售，另一部分則需要存放到倉庫里面，為降低儲存費(fèi)用，且保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高貨物的流轉(zhuǎn)速度，暫存區(qū)的容量不能過高，假設(shè)定為需求量的60%。

（4） 操作員

操作員在這里主要是協(xié)助叉車裝卸貨物，每個農(nóng)批市場有一個操作員負(fù)責(zé)，而配送中心則安排一位操作員，并且該操作員不是指定操作，而是哪輛車需要就去協(xié)助哪輛車作業(yè)。

（5） 叉車

叉車在此主要任務(wù)是裝卸貨物，其速度不能過快，因此假設(shè)叉車速度為12m/s。

（6） 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)

網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)主要用來構(gòu)建車輛配送路徑，可以在構(gòu)建的虛擬配送路徑中設(shè)置配送中心到各零售門店的距離以及行駛路徑，相關(guān)數(shù)據(jù)如表1所示：

表1 超市零售門店到配送中心的距離 單位：m

2.4 目前配送網(wǎng)絡(luò)存在的問題

根據(jù)仿真結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)按照原來的配送模式，效率較低，配送中心出現(xiàn)作業(yè)瓶頸，也就是說配送中心處理速度慢，車輛利用率低，因此應(yīng)該考慮增加處理作業(yè)臺，并且考慮采取共同配送模式來進(jìn)行配送。圖5是假設(shè)以某超市某天配送情況，用傳統(tǒng)自營配送模式和共同配送模式進(jìn)行作業(yè)得到的結(jié)果分析圖：

圖5 自營配送模式與共同配送模式對比結(jié)果

3 改進(jìn)后的配送網(wǎng)絡(luò)仿真分析

經(jīng)過分析，對W超市原來的自營配送模式進(jìn)行改革，采用共同配送模式進(jìn)行作業(yè)，并且在第三方配送企業(yè)作業(yè)時，仿真模擬增加了處理器也即配送作業(yè)臺，加快了配送速度，也提高了資源利用率，從而降低超市配送成本。配送中心作業(yè)場景仿真模擬如圖6所示。

4 結(jié)論

本文主要對W超市實際配送網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行仿真研究，根據(jù)W超市冷鏈物流配送網(wǎng)絡(luò)的實際數(shù)據(jù)，應(yīng)用 Flexsim仿真軟件建立超市的配送網(wǎng)絡(luò)仿真模型，并對其運(yùn)行，找出現(xiàn)有配送網(wǎng)絡(luò)中的瓶頸。通過對仿真模型中的參數(shù)調(diào)整，優(yōu)化瓶頸，不僅使W超市能從直觀的角度審視改進(jìn)后的配送網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行效率，而且節(jié)約了超市的投資成本，縮短了優(yōu)化周期。根據(jù)對仿真模型運(yùn)行結(jié)果的分析提出了改進(jìn)的具體措施，并通過改進(jìn)措施的實施，有效地提高了W超市的配送效率，減少了資源浪費(fèi)現(xiàn)象。

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圖6 配送中心作業(yè)場景仿真模擬

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