基于多目標(biāo)規(guī)劃的生鮮農(nóng)產(chǎn)品物流園區(qū)選址研究

丁玉嬌

摘要：近些年來(lái)，生鮮農(nóng)產(chǎn)品的地位越來(lái)越凸顯，但因運(yùn)送不當(dāng)造成的事件也時(shí)有發(fā)生，這也反映出冷鏈物流在銜接處存在漏洞，而物流園區(qū)能夠承接上下游，并對(duì)整個(gè)物流網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化起著非常重要的作用。因此，合理地進(jìn)行生鮮農(nóng)產(chǎn)品物流園區(qū)的選址，有利于降低物流成本，提高物流服務(wù)質(zhì)量，提高物流響應(yīng)速率，現(xiàn)實(shí)意義巨大。本文建立生鮮農(nóng)產(chǎn)品物流園區(qū)選址的多目標(biāo)規(guī)劃模型，使運(yùn)營(yíng)成本最低，并實(shí)例分析驗(yàn)證了模型的可靠性，為相關(guān)企業(yè)及部門(mén)決策提供借鑒意義。

Abstract： In recent years， the status of fresh agricultural products is more and more prominent， but due to improper delivery of events have occurred， which also reflects that there are loopholes in the connection of cold chain logistics. Logistics park can undertake upstream and downstream， and play a very important role in the optimization of the whole logistics network. Therefore， it is of great practical significance to select a reasonable location for the logistics park of fresh agricultural products to help reduce logistics cost， improve logistics service quality and improve logistics response rate. In this paper， a multi-objective planning model for the location selection of fresh agricultural products logistics park is established to minimize the operating cost. The reliability of the model is verified through case analysis， which provides reference for relevant enterprises and departments to make decisions.

關(guān)鍵詞：生鮮農(nóng)產(chǎn)品;物流園區(qū);選址;多目標(biāo)規(guī)劃

Key words： fresh agricultural products;logistics park;location;multiobjective programming

中圖分類(lèi)號(hào)：F326.6 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006-4311（2019）12-0083-03

1 ?研究背景

隨著新技術(shù)高科技的不斷完善與應(yīng)用，人們對(duì)生活質(zhì)量的要求越來(lái)越高，已經(jīng)不僅僅追求生鮮農(nóng)產(chǎn)品的營(yíng)養(yǎng)問(wèn)題，更追求生鮮農(nóng)產(chǎn)品的安全質(zhì)量問(wèn)題。物流園區(qū)起到了加工，倉(cāng)儲(chǔ)的重要作用，對(duì)于生鮮農(nóng)產(chǎn)品的保鮮儲(chǔ)存以及配送階段至關(guān)重要。

近年來(lái)，學(xué)者們?cè)趯?duì)生鮮農(nóng)產(chǎn)品和物流園區(qū)兩個(gè)方面的研究頗多。生鮮農(nóng)產(chǎn)品方面的研究：劉愛(ài)軍（2007）用SUR模型說(shuō)明了物流基礎(chǔ)設(shè)施和技術(shù)的提高可以降低農(nóng)產(chǎn)品流通成本[1]。高悅凱，趙惠（2012） 提出了三種優(yōu)化模式即降低物流成本、提高物流效率、增加農(nóng)產(chǎn)品附加值，來(lái)實(shí)現(xiàn)構(gòu)筑策略和建議[2]。曹倩，邵舉平，孫延安（2015）建立了多目標(biāo)數(shù)學(xué)模型并引入懲罰函數(shù)來(lái)處理約束，并對(duì)遺傳算法進(jìn)行改進(jìn)獲得Pareto最優(yōu)解[3]。趙霞，曹寶明，竇建平（2015）考慮了最小化總成本和最大化客戶(hù)需求滿足率兩個(gè)目標(biāo)，建立了多目標(biāo)混合整數(shù)規(guī)劃數(shù)學(xué)模型[4]。彭劍（2016）通過(guò)提出一種增強(qiáng)的蜂群算法來(lái)優(yōu)化農(nóng)產(chǎn)品基地的多基地、多目標(biāo)供應(yīng)鏈優(yōu)化問(wèn)題，并通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了算法的魯棒性[5]。馮樂(lè)（2017）以S公司農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)行實(shí)例研究，并運(yùn)用近鄰傳播聚類(lèi)算法和粒子群算法進(jìn)行配送路徑的優(yōu)化[6]。陽(yáng)幸宇，鄭國(guó)華，曹靖（2018）從企業(yè)和客戶(hù)兩個(gè)角度進(jìn)行生鮮農(nóng)產(chǎn)品配送網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，并利用LINGO軟件編程進(jìn)行求解，對(duì)模型的有效性進(jìn)行了驗(yàn)證[7]。尹三平（2019）通過(guò)節(jié)約里程法的核算模型，對(duì)A公司進(jìn)行配送路徑優(yōu)化，解決了A公司配送不及時(shí)、配送成本高等問(wèn)題[8]。學(xué)者們對(duì)于物流園區(qū)方面的研究：侯文英，李宣（2007）建立了非線性選址模型，給出了一個(gè)量化方法來(lái)處理配送中心型農(nóng)產(chǎn)品物流園區(qū)選址問(wèn)題[9]。孫淑生，羅寶花（2013）運(yùn)用CCRMP/AHP模型使投資成本最小化并實(shí)現(xiàn)回收率的最大化[10]。胡郭軍，張從翔，高德寶（2015）通過(guò)建立混合整數(shù)數(shù)學(xué)模型對(duì)大慶市的農(nóng)產(chǎn)品物流園區(qū)選址進(jìn)行了合理規(guī)劃和建議[11]。卞興超，張濱麗（2017）利用SLP法把數(shù)據(jù)通過(guò)單元的相互關(guān)系量化指標(biāo)表現(xiàn)出來(lái)，實(shí)現(xiàn)園區(qū)規(guī)劃[12]。陳明泉（2017）通過(guò)價(jià)值鏈管理理論，發(fā)展上下游企業(yè)，實(shí)現(xiàn)突破[13]。胡昌輝，戴義（2018）采用GIS中的網(wǎng)絡(luò)分析技術(shù)并通過(guò)最短路徑和時(shí)間最少進(jìn)行了模型求解[14]。

基于以往學(xué)者的研究現(xiàn)狀來(lái)看，對(duì)生鮮農(nóng)產(chǎn)品配送中心選址的研究頗多，有較多是從多目標(biāo)規(guī)劃的角度對(duì)農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，方法比較多變和具有創(chuàng)新性。但也存在一些不足，例如：針對(duì)生鮮農(nóng)產(chǎn)品物流園區(qū)的研究?jī)H僅抓原產(chǎn)地與物流園區(qū)這個(gè)階段，缺乏整體思路，成本的考量也有欠缺。所以本文建立了生鮮農(nóng)產(chǎn)品物流園區(qū)選址的多目標(biāo)規(guī)劃模型，考慮到制冷能耗成本，使總成本最低，達(dá)到利潤(rùn)的最大化，并通過(guò)實(shí)例分析驗(yàn)證了模型的可靠性，為相關(guān)企業(yè)及部門(mén)決策提供借鑒意義。

2 ?問(wèn)題描述與模型構(gòu)建

2.1 問(wèn)題描述與假設(shè)

有m家生鮮農(nóng)產(chǎn)品廠的原產(chǎn)地和k個(gè)農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)，n個(gè)備選園區(qū)，現(xiàn)從n個(gè)備選園區(qū)中選擇一個(gè)園區(qū)，使總成本達(dá)到最低，實(shí)現(xiàn)從原產(chǎn)地——園區(qū)——農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)運(yùn)輸貨物的過(guò)程。其中生鮮農(nóng)產(chǎn)品要保持它的新鮮度，還要防止腐壞，需要進(jìn)行倉(cāng)儲(chǔ)、降溫、分揀和配送，同時(shí)物流園區(qū)在入?yún)^(qū)，加工、倉(cāng)儲(chǔ)、出區(qū)方面也要格外注意，對(duì)其的選址至關(guān)重要。所以選址務(wù)必要保證系統(tǒng)總成本最低同時(shí)運(yùn)行效率最好（如圖1所示）。

在考慮相關(guān)成本要素和服務(wù)效率的同時(shí)，模型基本假設(shè)如下：

①排除各園區(qū)之間相互周轉(zhuǎn)的可能，但可以多園區(qū)為市場(chǎng)提供配送服務(wù);

②備選園區(qū)由專(zhuān)家進(jìn)行初步確定，即原產(chǎn)地——備選園區(qū)——農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)之間的距離、速度和單位運(yùn)輸費(fèi)用作為已知給出;

③運(yùn)輸費(fèi)用與運(yùn)輸量、運(yùn)輸距離三者之間存在線性關(guān)系;

④在農(nóng)產(chǎn)品物流園區(qū)中滿足供應(yīng)大于需求;

⑤固定建設(shè)費(fèi)用作為已知條件給出。

3 ?算例分析

3.1 公司問(wèn)題描述

煙臺(tái)、濰坊、臨沂、日照、濟(jì)南是山東物流園區(qū)重點(diǎn)布局城市，其中某城市是重要交通樞紐，并且也是陸路中轉(zhuǎn)物流中心城市，同時(shí)它也是國(guó)家級(jí)物流園區(qū)和物流中心并以大力發(fā)展農(nóng)產(chǎn)品、商貿(mào)、機(jī)電、汽車(chē)、建材為主。此城市中的某公司現(xiàn)有G1，G2，G3，G4，G5五個(gè)原產(chǎn)地，F(xiàn)1，F(xiàn)2，F(xiàn)3三個(gè)備選園區(qū)，H1，H2，H3，H4，H5五個(gè)農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)，現(xiàn)在需要從三個(gè)備選園區(qū)中選擇一個(gè)園區(qū)。下面是算例給出的已知量：表1表示原產(chǎn)地到備選園區(qū)的距離及單位運(yùn)費(fèi)情況、表2表示備選園區(qū)到農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)的距離及單位運(yùn)費(fèi)還有市場(chǎng)的需求量、車(chē)輛從原產(chǎn)地到物流園區(qū)的運(yùn)輸速度V1為90km/h、車(chē)輛從物流園區(qū)到市場(chǎng)的運(yùn)輸速度V2為55km/h、生鮮農(nóng)產(chǎn)品價(jià)值P為100（元/kg）、制冷能耗e為4.2（元/h），變質(zhì)速率系數(shù)b為0.012。

3.2 求解方法

常用的多目標(biāo)優(yōu)化方法有加權(quán)法、約束法、理想點(diǎn)法、目標(biāo)達(dá)成法、目標(biāo)規(guī)劃法等。本文采用的加權(quán)法，一般地，用加權(quán)法求得的最優(yōu)解有如下性質(zhì)：給定一個(gè)權(quán)重向量W，由單目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題，求得的一最優(yōu)解X*（W），當(dāng)X*（W）是單目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題的唯一最優(yōu)解，或者W>0，則X*（W）是多目標(biāo)問(wèn)題的一個(gè)非劣解。

這個(gè)結(jié)果意味著不管目標(biāo)函數(shù)和可行域是否是凸的，適當(dāng)?shù)剡x擇總能產(chǎn)生一些非劣解。當(dāng)目標(biāo)函數(shù)和可行域的凸性條件成立時(shí)，則理論上所有的非劣解都能從求解加權(quán)法的問(wèn)題中找到。我們要計(jì)算的目標(biāo)函數(shù)是求極小，根據(jù)層次分析法與估算本文取W1=（0.228，0.285，0.487）代入計(jì)算，矩陣的一致性指標(biāo)較高，有很好的一致性。套用本文中的生鮮農(nóng)產(chǎn)品物流園區(qū)選址模型，利用LINGO編程得出結(jié)果。

3.3 求解結(jié)果分析

本文建立的是非線性混合整數(shù)規(guī)劃模型，經(jīng)過(guò)73次迭代后得到全局最優(yōu)解，最低總運(yùn)營(yíng)成本是297750.9元，此時(shí)應(yīng)選擇備選園區(qū)F2建立農(nóng)產(chǎn)品物流園區(qū)。為了使模型更加可靠，再取W1=（0.5，0.35，0.15）代入重新計(jì)算，得最低總運(yùn)營(yíng)成本是299664.6元，選擇F2備選園區(qū);另取 W1=（0.31，0.51，0.18）代入重新計(jì)算，得最低總運(yùn)營(yíng)成本是 304375.3元，也選擇F2備選園區(qū)，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)比較，都是選擇F2備選區(qū)，因此本模型具有合理性和可靠性。于此同時(shí)，充分考慮F2地區(qū)的客觀條件，F(xiàn)2地區(qū)靠近國(guó)道，交通便利，而且F2區(qū)靠近農(nóng)村，土地價(jià)格相對(duì)便宜，為以后園區(qū)的建設(shè)提供了充足的人力資源保障。綜上所述，在F2建立物流園區(qū)對(duì)該區(qū)域的發(fā)展有極大的促進(jìn)作用，有利于推動(dòng)物流園區(qū)的資源整合、發(fā)展規(guī)劃，推進(jìn)信息化建設(shè)。

4 ?結(jié)論

基于生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈運(yùn)輸?shù)奶厥庑?，以及越?lái)越受大眾所喜愛(ài)，生鮮農(nóng)產(chǎn)品的安全保鮮以及選址重要性凸顯。結(jié)果表明，在總成本中，將腐爛成本，制冷能耗成本作為重要因素考慮在內(nèi)，使成本計(jì)算更準(zhǔn)確，能有效提高客戶(hù)滿意度，在保證物流園區(qū)績(jī)效的同時(shí)，提升冷鏈物流的服務(wù)水平。通過(guò)此模型，可以解決生鮮農(nóng)產(chǎn)品物流園區(qū)選址這一類(lèi)的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)運(yùn)營(yíng)成本最小化的目標(biāo)，為其他物流園區(qū)的選址提供借鑒意義。

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