生鮮農(nóng)產(chǎn)品二級(jí)冷鏈物流中物聯(lián)網(wǎng)采納成本分擔(dān)比例優(yōu)化研究

吳影輝，孫曉麗

(1. 江蘇科技大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212003; 2. 江蘇科技大學(xué) 中船工業(yè)現(xiàn)代物流研究中心，江蘇 鎮(zhèn)江 212003)

近年來(lái),我國(guó)生鮮農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量迅速增長(zhǎng),每年約有4億噸生鮮農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)入流通領(lǐng)域。然而,生鮮農(nóng)產(chǎn)品在流通過(guò)程中損耗嚴(yán)重,僅水果、蔬菜等農(nóng)產(chǎn)品在運(yùn)輸、儲(chǔ)存等物流環(huán)節(jié)上損失率就達(dá)25% ～ 30%,每年約有1.3億噸的蔬菜和1 200萬(wàn)噸的果品在運(yùn)輸中損失[1]。加強(qiáng)生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流建設(shè)和提高物流效率已成為亟需解決的問(wèn)題。冷鏈物流信息化程度低成為生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流發(fā)展的阻礙。在生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流中采納物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)位置跟蹤以及運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)、流通加工等環(huán)節(jié)的信息化作業(yè),加強(qiáng)生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流各環(huán)節(jié)的溝通,提高冷鏈效率[2]。采納物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在縮短生鮮農(nóng)產(chǎn)品流通時(shí)間的同時(shí)，必然影響批發(fā)商、零售商的相關(guān)流通主體物流決策,如生鮮農(nóng)產(chǎn)品批發(fā)價(jià)格、零售商訂貨量和農(nóng)產(chǎn)品零售價(jià)格等。因此,需要量化分析生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流中采納物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)這些決策的影響以及批發(fā)商與零售商分擔(dān)物聯(lián)網(wǎng)采納成本比例對(duì)整個(gè)生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流收益的影響。

生鮮農(nóng)產(chǎn)品具有易損耗等特點(diǎn),如何提高生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流效率受到學(xué)者們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注。Verbic(2006)[3]從經(jīng)濟(jì)價(jià)值角度分析了冷鏈中生鮮農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量的影響因素。Shabani等(2012)[4]運(yùn)用數(shù)理分析的方法對(duì)生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流溫度控制、冷鏈績(jī)效優(yōu)化、冷鏈運(yùn)輸車(chē)輛調(diào)度等問(wèn)題進(jìn)行了探討。為提高冷鏈物流的信息化,減少各級(jí)流通環(huán)節(jié)信息不對(duì)稱(chēng)現(xiàn)象,物流網(wǎng)技術(shù)和一些信息技術(shù)開(kāi)始應(yīng)用到冷鏈物流中。Kang 等(2012)[5]探討了如何運(yùn)用射頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)冷鏈農(nóng)產(chǎn)品的實(shí)時(shí)監(jiān)控和追溯,證實(shí)了采納RFID技術(shù)會(huì)提高冷鏈物流效率。國(guó)內(nèi)學(xué)者也對(duì)生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流問(wèn)題做了一些研究。張小栓等(2011)[6]和蘇國(guó)賢等(2012)[7]對(duì)我國(guó)蔬菜及水產(chǎn)品冷鏈物流的發(fā)展現(xiàn)狀、存在問(wèn)題及發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了探討。林略等(2010)[8]研究了收益共享契約對(duì)一個(gè)由生產(chǎn)商-分銷(xiāo)商-零售商構(gòu)成的鮮活農(nóng)產(chǎn)品三級(jí)供應(yīng)鏈的協(xié)調(diào)作用。楊春等(2010)[9]探討了保鮮努力水平對(duì)零售商及批發(fā)商收益的影響,并建立了一個(gè)成本分擔(dān)與收入共享合同,這一合同可形成一種有效的內(nèi)在激勵(lì)機(jī)制,提高物流服務(wù)商對(duì)生鮮農(nóng)產(chǎn)品的保鮮努力水平,最終實(shí)現(xiàn)冷鏈物流系統(tǒng)利潤(rùn)的最大化。還有一些學(xué)者研究采納物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流問(wèn)題[10] [11][12]。最近,汪旭暉等(2016)[2]研究了物聯(lián)網(wǎng)采納前后,供應(yīng)鏈上下游所需承擔(dān)的各項(xiàng)成本與收益情況,著重分析了物聯(lián)網(wǎng)采納對(duì)上下游批發(fā)價(jià)格、零售價(jià)格與訂貨量決策的影響,得出與生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流收益決策密切相關(guān)的重要邊界值。

綜上所述,現(xiàn)有研究主要集中于影響生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流效率因素分析、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在冷鏈物流中的應(yīng)用以及零售商及批發(fā)商成本分擔(dān)與收入共享的合同設(shè)計(jì)。鮮有研究分析物聯(lián)網(wǎng)采納成本分擔(dān)比例問(wèn)題。雖然,汪旭暉等(2016)[2]研究了物聯(lián)網(wǎng)采納對(duì)相關(guān)物流決策的影響,但沒(méi)有給出批發(fā)商與零售商分擔(dān)物聯(lián)網(wǎng)采納成本的最優(yōu)比例,從而使整個(gè)生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流的收益最大。

因此,該研究將建立解析模型刻畫(huà)采納物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)成本與生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流中的農(nóng)產(chǎn)品批發(fā)價(jià)格、零售價(jià)格、訂貨量以及批發(fā)商、零售商和整個(gè)冷鏈物流的成本與收益之間的數(shù)學(xué)關(guān)系;采用數(shù)值分析方法得出整個(gè)生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流的總收益最大時(shí)，批發(fā)商與零售商分擔(dān)物聯(lián)網(wǎng)采納成本的最優(yōu)比例。該研究不僅為批發(fā)商和零售商提供物流決策的科學(xué)依據(jù),還為生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈企業(yè)投資物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提供理論依據(jù),對(duì)提高整個(gè)生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流的效率具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

一、問(wèn)題描述與假設(shè)

(一) 問(wèn)題描述

以單向供應(yīng)生鮮農(nóng)產(chǎn)品二級(jí)冷鏈物流(由批發(fā)商與零售商構(gòu)成)為研究對(duì)象,研究采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)成本和各流通主體分擔(dān)采納物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)成本比例對(duì)該冷鏈物流的相關(guān)物流決策的影響。對(duì)批發(fā)商而言,運(yùn)輸成本、倉(cāng)庫(kù)成本、產(chǎn)品自身的成本和產(chǎn)品損耗、分擔(dān)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)成本會(huì)影響其收益。對(duì)零售商而言,分擔(dān)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)成本、產(chǎn)品批發(fā)價(jià)格、零售價(jià)格和訂貨量影響其收益。

假設(shè)采納物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的單位成本為Ciot(t),批發(fā)商分擔(dān)采納物聯(lián)網(wǎng)成本的比例為r,則零售商分擔(dān)的比例為1-r。r的取值影響產(chǎn)品運(yùn)輸成本、倉(cāng)庫(kù)成本、產(chǎn)品批發(fā)價(jià)格、零售價(jià)格、訂貨量以及批發(fā)商、零售商和整個(gè)冷鏈物流的收益。因此,需要研究Ciot(t)和r對(duì)相關(guān)物流決策的影響,以及決策的r最優(yōu)值使冷鏈物流的總收益最大。表1列出了構(gòu)建解析模型中的符號(hào)含義。

表1 符號(hào)含義

(二)問(wèn)題假設(shè)

假設(shè)2:TCw(t)與TCr(t)與流通運(yùn)輸行駛的時(shí)間呈正相關(guān),存在函數(shù)特性:

假設(shè)5:市場(chǎng)需求d=Ap-kβ(t)是零售價(jià)格與產(chǎn)品品質(zhì)的函數(shù)。價(jià)格相同,產(chǎn)品的品質(zhì)越高,需求越大。

二、 解析模型構(gòu)建與求解

Rr(p,q)={p-w-TCr(t)-SCr(t)-L-(1-r)Ciot(t)}q

(1)

令Mt=TCr(t)+SCr(t)+L+(1-r)·

(2)

(3)

(4)

由此,當(dāng)產(chǎn)品批發(fā)價(jià)格為w時(shí),零售商最優(yōu)決策后的成本與收益如式(5)和式(6)。

(5)

Rr(p,q)=q{p-w-Mr}=

(6)

結(jié)合假設(shè)3,批發(fā)商的成本為：

Cw(q)= {TCw(t)+SCw(t)+C0+

(7)

令Mw=TCw(t)+SCw(t)+C0+rCiot(t),即Mw=rTCiot(t)+(1-r)SCiot(t)+C0+rCiot(t),式(7)可改寫(xiě)為式(8)。批發(fā)商的收益如式(9)。

(8)

(9)

(10)

將式(10)代入式(3)得到零售商訂貨量:

(11)

將式(10)分別代入式(5)、式(6),得到零售商的成本與收益為:

(12)

(13)

將式(11)和式(10)分別代入式(8)和式(9),得批發(fā)商的最小成本與最優(yōu)收益分別為:

(14)

(15)

綜上,該二級(jí)冷鏈的物流流通總成本和總收益分別為:

Ctotal=Cr+Cw

(16)

Rtotal=Rr+Rw

(17)

三、 數(shù)值分析

采用汪旭暉等(2016)[2]的相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。令C0=0.8(元/千克)A=900 000,k=2,L=0.2(元/千克)。冷鏈物流采納物聯(lián)網(wǎng)后產(chǎn)品的流通時(shí)間為t,其他參數(shù)變量是流通時(shí)間t的函數(shù)。TCiot(t)=1.0-0.1Ciot(t)(元/千克),SCiot(t)=0.7-0.1Ciot(t)(元/千克),φ(t)=0.9+0.01Ciot(t),β(t)=0.8+0.02Ciot(t)。不妨設(shè),在產(chǎn)品流通時(shí)間為t時(shí),Ciot(t)=1.0。Ciot(t)反應(yīng)了采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的水平。Ciot(t)值越大,說(shuō)明采用的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)水平越高,產(chǎn)品流通時(shí)間t越短。當(dāng)批發(fā)商和零售商各承擔(dān)一半的采納物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)成本時(shí),即r=0.5,可得:w*=5.96,p*=14.81,q*=3 364.20,Cr(t)=24 913.93,Rr(t)=24 913.93,Cw(t)=7 578.80,Rw(t)=12 456.97;Ctotal=32 492.74,Rtotal=37 370.90。

(一) 采納物聯(lián)網(wǎng)單位成本對(duì)相關(guān)物流決策的影響

令r=0.5,Ciot(t)分別取值為0,0.5,1.0,1.5,2.0,2.5,3.0,分析采納物聯(lián)網(wǎng)單位成本對(duì)批發(fā)價(jià)格,零售價(jià)格,訂貨量,以及批發(fā)商、零售商和該二級(jí)冷鏈的的單位產(chǎn)品收益的影響。

由圖1可知,批發(fā)價(jià)格、零售價(jià)格隨著采納物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)單位成本的增加而增加,零售商反應(yīng)更加敏感,增長(zhǎng)率較大。由圖2可知,對(duì)于批發(fā)商和零售商而言,隨著Ciot(t)的增加,單位產(chǎn)品成本大于單位收益,訂貨量呈現(xiàn)二次凹函數(shù)的遞減的變化趨勢(shì)(零售商訂貨量與Ciot(t)的數(shù)學(xué)關(guān)系式見(jiàn)式(11))。由圖3可知,隨著Ciot(t)的增加,批發(fā)商、零售商和該二級(jí)冷鏈的單位產(chǎn)品收益都是呈增長(zhǎng)趨勢(shì)。

圖1 C iot(t)對(duì)批發(fā)價(jià)格和零售價(jià)格的影響

(二) 批發(fā)商分擔(dān)采納物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)單位成本比例對(duì)相關(guān)物流決策的影響

令Ciot(t)=2.0,r分別取值為0,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0,分析批發(fā)商分擔(dān)采納物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)單位成本比例r對(duì)批發(fā)商、零售商和該二級(jí)冷鏈的收益影響。

圖2 C iot(t)對(duì)訂貨量的影響

圖3 C iot(t)對(duì)批發(fā)商、供應(yīng)商和供應(yīng)鏈單位產(chǎn)品

由圖4可知:隨著r增加,批發(fā)商收益幾乎呈現(xiàn)零變化的趨勢(shì);而r值的變化對(duì)零售商的收益影響較明顯。但隨著r值增加,批發(fā)商和零售商的收益都相應(yīng)不同程度地減少。由圖5可知,該二級(jí)冷鏈的收益隨著r值的增加而降低。結(jié)果表明,r值為零時(shí),即零售商分擔(dān)所有采納物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的成本,該二級(jí)冷鏈的總收益最大。

四 結(jié)論與展望

研究了生鮮農(nóng)產(chǎn)品二級(jí)冷鏈物流中物聯(lián)網(wǎng)采納成本分擔(dān)比例問(wèn)題,對(duì)相關(guān)物流決策構(gòu)建了數(shù)學(xué)解析模型。通過(guò)數(shù)值分析,筆者得出了結(jié)論:① 批發(fā)價(jià)格、零售價(jià)格隨著采納物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)單位成本的增加而增加,零售商對(duì)采納物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)單位成本的反應(yīng)更加敏感;② 最優(yōu)訂貨量與采納物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)單位成本間呈現(xiàn)二次凹函數(shù)關(guān)系;③ 零售商分擔(dān)所有采納物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的成本,該二級(jí)冷鏈的總收益最大。

圖4 r對(duì)批發(fā)商和零售商收益的影響

圖5 r對(duì)供應(yīng)鏈?zhǔn)找娴挠绊?/p>

筆者僅以生鮮農(nóng)產(chǎn)品二級(jí)冷鏈物流系統(tǒng)為研究對(duì)象,進(jìn)行了相關(guān)研究。在未來(lái)研究中可考慮帶有分銷(xiāo)商的三級(jí)供應(yīng)鏈的各級(jí)主體承擔(dān)物聯(lián)網(wǎng)采納成本比例問(wèn)題。此外,討論由于采納物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)引起的農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)變化,引入折扣策略控制零售價(jià)格,構(gòu)建靈活精確的補(bǔ)貨、訂貨模型也是一個(gè)重要的研究方向。