鮮活農(nóng)產(chǎn)品航空冷鏈物流隨機時間Petri網(wǎng)模型構(gòu)建與分析

李 靜

（陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 咸陽 712000）

根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2018年中國水果、蔬菜、肉類等鮮活農(nóng)產(chǎn)品的流通腐損率分別達到了11%、20%、8%，而西方發(fā)達國家，通常能夠在農(nóng)產(chǎn)品全產(chǎn)業(yè)鏈冷鏈物流的支撐體系下將果蔬損失率控制在5%以下，尤其美國更是將這一數(shù)字長期控制在1%～2%［1］。先進的鮮活農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流技術(shù)與利用率的差距，直接決定了農(nóng)產(chǎn)品的最終效益差距。同時，利用先進的農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流技術(shù)也能有效降低最終農(nóng)產(chǎn)品進入百姓餐桌的食物中毒概率，提升食品安全性。

航空冷鏈物流的核心是空中運輸，據(jù)有關(guān)機構(gòu)預(yù)測中國2020年航空冷鏈物流規(guī)模約在200億元，主營業(yè)務(wù)將會覆蓋鮮切花、果蔬、醫(yī)藥和生鮮電商等領(lǐng)域，鮮活農(nóng)產(chǎn)品航空冷鏈物流體系的飛速發(fā)展成為必然［2］。航空冷鏈物流是一項系統(tǒng)化程度極高的工程，由于參與主體具有多元化特征，因而系統(tǒng)的順利、順暢運行需要航空公司、機場、貨運代理、海關(guān)等多主體協(xié)同銜接。針對鮮活農(nóng)產(chǎn)品航空冷鏈物流體系的運行流程進行優(yōu)化成為除設(shè)備與技術(shù)優(yōu)化外該物流體系發(fā)展的另一主要思路。

1 隨機時間Petri網(wǎng)概述

Petri網(wǎng)是對離散并行系統(tǒng)的數(shù)學(xué)表示，因此隨機時間Petri網(wǎng)具有嚴格的數(shù)學(xué)表述方式（式1），滿足該表達式的三元組N=（S，T，F(xiàn)）被稱為一個網(wǎng)［3］。

Petri網(wǎng)能夠表達并發(fā)事件，通常被認為是所有流程定義語言之母，在有關(guān)軟件設(shè)計、工作流管理、工作流模式、并行程序設(shè)計等領(lǐng)域的應(yīng)用極為廣泛。然而，由于Petri網(wǎng)描述模型時對某些具有龐大、復(fù)雜流程體系的模型處理過于繁瑣且稍顯無力，因而部分學(xué)者逐漸在Petri網(wǎng)的基礎(chǔ)上進行了研發(fā)，隨機時間Petri網(wǎng)便是其中最為常見的一種。隨機時間Petri網(wǎng)是一種被用于描述與環(huán)節(jié)運行時間有關(guān)、變遷的發(fā)射時間為隨機且具有因果關(guān)系的Petri網(wǎng)并發(fā)系統(tǒng)。隨機時間Petri網(wǎng)所包含的主要元素有庫所、變遷、有向弧以及令牌等。

隨機時間Petri網(wǎng)能夠通過模型中不同的庫所以及所描述對象包含的變遷元素對某一過程、流程當(dāng)中的復(fù)雜環(huán)節(jié)進行統(tǒng)一描述，從而使Petri網(wǎng)對并發(fā)事件的描述更加清晰。以航空冷鏈物流為例。通常情況下，隨機時間Petri網(wǎng)所描述的冷鏈物流流程中的庫所多用來代表航空冷鏈物流中的資源（如所運輸?shù)呢浳铩⑷藛T、設(shè)備甚至托運單等）的狀態(tài)與條件等。變遷則是對于某些冷鏈物流操作具體到某一時間動作的表述，如簽單、貨物送達、賬款入賬等。利用隨機時間Petri網(wǎng)能夠?qū)Ⅴr活農(nóng)產(chǎn)品航空冷鏈物流中的多種并發(fā)對象和操作進行描述，全面檢錯從而對這一物流流程進行優(yōu)化。

2 鮮活農(nóng)產(chǎn)品航空冷鏈物流現(xiàn)狀及問題分析

鮮活農(nóng)產(chǎn)品具有易腐爛、鮮食度要求高等特征，因而該類型農(nóng)產(chǎn)品運輸、倉儲難度較大。據(jù)不完全統(tǒng)計，自2015年以來中國農(nóng)產(chǎn)品年均損耗率高達30%，約合產(chǎn)后損失金額3 000多億元，相當(dāng)于1 000億m2耕地的投入產(chǎn)出［4］。造成這一現(xiàn)象的原因主要在于中國發(fā)展落后、較不成熟的冷鏈物流體系。隨著航空冷鏈物流事業(yè)的發(fā)展以及消費者對鮮活農(nóng)產(chǎn)品需求的飛速提升，利用航空冷鏈物流進行鮮活農(nóng)產(chǎn)品運輸?shù)那闆r逐漸增多。然而，由于發(fā)展時間尚短，中國部分航空公司在進行鮮活農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流運輸過程中出現(xiàn)了較多問題，在物流流程方面有待優(yōu)化。

2.1 接收作業(yè)流程

鮮活農(nóng)產(chǎn)品貨物接收是航空冷鏈物流流程第一步［5］。農(nóng)戶或中間商將鮮活農(nóng)產(chǎn)品交付物流公司，公司負責(zé)對鮮活農(nóng)產(chǎn)品的安全、質(zhì)量、衛(wèi)生等進行嚴格檢驗把關(guān)并承擔(dān)航空冷鏈物流環(huán)節(jié)相應(yīng)責(zé)任。鮮活農(nóng)產(chǎn)品航空冷鏈物流接收作業(yè)流程見圖1。

圖1 接收作業(yè)流程

得益于中國現(xiàn)代信息技術(shù)的飛速發(fā)展，航空冷鏈物流接收作業(yè)流程中的下單以及審核環(huán)節(jié)耗時均較低，客戶滿意度較高，容易出現(xiàn)問題的環(huán)節(jié)主要在于貨物接收環(huán)節(jié)以及貨物倉儲環(huán)節(jié)。由于中國部分航空冷鏈物流公司并沒有針對鮮活農(nóng)產(chǎn)品配備大型的運輸設(shè)備，相當(dāng)一部分鮮活農(nóng)產(chǎn)品需要使用其他一般貨物搬運時所使用的小型叉車或人力搬運［6］。然而，鮮活農(nóng)產(chǎn)品是一種不適合長時間暴露于高溫以及陽光直射環(huán)境下的貨物，因而部分物流企業(yè)選擇在夜間或清晨時搬運貨物盡可能降低鮮活農(nóng)產(chǎn)品在外界暴露的時間。這一工作流程需要大量機場工人倒班或加班進行作業(yè)，極易形成員工不滿或工作倦怠等現(xiàn)象，最終對整個鮮活農(nóng)產(chǎn)品物流產(chǎn)生負面影響。

2.2 倉儲物流流程

一般航空冷鏈物流倉儲環(huán)節(jié)主要包含貨物入庫、盤點以及補貨和移庫等（圖2）。鮮活農(nóng)產(chǎn)品對溫濕度要求極高，冷鏈物流倉儲部門需要配備恒溫設(shè)施保證倉儲環(huán)境的穩(wěn)定。這一點大部分航空冷鏈物流企業(yè)均可以做到。容易出現(xiàn)問題的環(huán)節(jié)集中在倉儲物流補貨與移庫環(huán)節(jié)，部分物流企業(yè)在補貨與移庫環(huán)節(jié)并沒有進行充分的監(jiān)控設(shè)備布置，在沒有充分監(jiān)管的條件下，時常會有工人胡亂堆放貨物以及補貨不及時等現(xiàn)象出現(xiàn)。

圖2 倉儲物流流程

2.3 配送作業(yè)流程

鮮活農(nóng)產(chǎn)品的配送過程也被稱為發(fā)運過程，主要囊括了鮮活農(nóng)產(chǎn)品的出庫、搬運上機、在途運輸三個流程。由于中國鮮活農(nóng)產(chǎn)品航空物流發(fā)展較不成熟，搬運員以及部分物流企業(yè)尚未能形成鮮活農(nóng)產(chǎn)品與其他一般物流貨物的差異性認知，較為顯著的問題表現(xiàn)在貨物暫存區(qū)直接套用一般貨物，沒有建設(shè)專門的冷藏區(qū)暫存貨物，只能將鮮活農(nóng)產(chǎn)品暴露于室溫下，這一過程一般為5 min左右；裝機過程缺乏大型機械設(shè)備，裝車效率較低且在室溫下進行，這一過程一般為10～15 min［7］。

2.4 安檢作業(yè)流程

鮮活農(nóng)產(chǎn)品安檢環(huán)節(jié)與一般貨物安檢存在一定差異，主要體現(xiàn)在對安檢門尺寸要求較高、安檢時間不能太久、貨物易損不能擠壓等。部分鮮活農(nóng)產(chǎn)品在安檢環(huán)節(jié)需要暴露時間長達25 min甚至更久，對鮮活農(nóng)產(chǎn)品造成了不可逆損害。

2.5 裝機作業(yè)流程

鮮活農(nóng)產(chǎn)品安檢重新包裝完成以后，需要由機場地勤人員運輸至停機坪。由于中國部分停機坪裝艙設(shè)備落后并未配備冷藏條件，因此相當(dāng)比例的鮮活農(nóng)產(chǎn)品只能露天擺放，一旦飛機出現(xiàn)延誤，往往會造成極大經(jīng)濟損失。通常貨物在飛機準備好以后也需要25～30 min的搬運時間［8］。

3 基于隨機時間Petri網(wǎng)的航空冷鏈物流流程優(yōu)化

3.1 隨機時間Petri網(wǎng)模型構(gòu)建

通過對以上航空冷鏈物流企業(yè)工作流程及問題分析，可以得到圖3所示的航空冷鏈物流隨機時間Petri網(wǎng)庫所模型，設(shè)為s（nn=1，2，…，21），表1為各庫所所代表航空冷鏈物流模型含義。表2為流程圖各元素對應(yīng)Petri網(wǎng)變遷，設(shè)為t（nn=1，2，…，19）。表3為各個變遷發(fā)生時延，設(shè)為F（nn=1，2，…，19）；表4為對應(yīng)變遷的發(fā)生概率，設(shè)為λ（nn=1，2，…，19）。

圖3 航空冷鏈物流隨機時間Petri網(wǎng)模型

表1 各庫所代表航空冷鏈物流含義

表2 各變遷代表航空冷鏈物流含義

表3 各變遷發(fā)生的時延

表4 各變遷發(fā)生概率

3.2 隨機時間Petri網(wǎng)模型優(yōu)化

由于隨機時間Petri網(wǎng)模型在流程環(huán)節(jié)分析數(shù)量上存在一定的局限性，綜合上述對中國部分鮮活農(nóng)產(chǎn)品航空冷鏈物流中存在的問題，本研究利用隨機時間Petri網(wǎng)模型性能分析原理，將圖3所示的模型進行部分合并簡化，得到圖4所示優(yōu)化后的隨機時間Petri網(wǎng)模型。優(yōu)化以后的各庫所代表航空冷鏈物流含義見表5。

圖4 優(yōu)化后的隨機時間Petri網(wǎng)模型

表5 優(yōu)化以后各庫所代表航空冷鏈物流含義

3.2.1 接收環(huán)節(jié)優(yōu)化 鮮活農(nóng)產(chǎn)品接收環(huán)節(jié)（壓縮為S1、S2），航空冷鏈物流公司可以通過大數(shù)據(jù)技術(shù)對客戶的訂單安排進行協(xié)調(diào)，避免多個訂單同時抵達；合并收貨驗貨環(huán)節(jié)，加強智能化便攜式驗貨設(shè)備使用頻率，進一步減少鮮活農(nóng)產(chǎn)品暴露時間；建設(shè)全流程收貨驗貨冷鏈設(shè)備，保證正常工作日工人工作，避免因加班、倒班造成員工倦怠。

3.2.2 倉儲物流環(huán)節(jié)優(yōu)化 倉儲物流環(huán)節(jié)中的貨物亂堆亂放問題是困擾許多航空冷鏈物流企業(yè)重點問題。對于資金有限的航空物流企業(yè)而言，通過大幅資金投入增設(shè)全流程冷鏈設(shè)備并不現(xiàn)實，企業(yè)需要通過科學(xué)有效的方法增強員工工作積極性和自覺性；對于資金較為充裕的企業(yè)而言，應(yīng)通過使用機械化搬運設(shè)備代替人工等手段使倉儲物流環(huán)節(jié)按照更加嚴格的標準進行。

3.2.3 配送環(huán)節(jié)優(yōu)化 對于即將出庫的鮮活農(nóng)產(chǎn)品，航空物流公司必須建設(shè)冷藏區(qū)用于暫存貨物，從而避免鮮活農(nóng)產(chǎn)品在非冷藏環(huán)境下變質(zhì)或被污染；此外，可通過智能化調(diào)度調(diào)整貨物的發(fā)貨時間，盡量避免發(fā)貨階段大量車輛聚集占用貨物暫存區(qū)等現(xiàn)象；企業(yè)可采用RFID技術(shù)與每單鮮活農(nóng)產(chǎn)品進行對接，準確采集貨物數(shù)據(jù)，實現(xiàn)鮮活農(nóng)產(chǎn)品的配送數(shù)字化，將貨物復(fù)核與驗貨階段合并。

3.2.4 安檢與裝機環(huán)節(jié)優(yōu)化 將鮮活農(nóng)產(chǎn)品安檢、入庫、包裝以及在冷鏈倉庫中的停留、裝機等環(huán)節(jié)進行壓縮合并，得到S9、S10、S113個主要流程，可以大幅降低該階段鮮活農(nóng)產(chǎn)品暴露在室溫下的時間。一方面針對鮮活農(nóng)產(chǎn)品，航空冷鏈物流企業(yè)需要對安檢門的數(shù)量和大小進行調(diào)整，在提高鮮活農(nóng)產(chǎn)品安檢效率的同時，降低因安檢門過小給貨物帶來的損害；另一方面物流企業(yè)可以在貨物通過安檢以后的環(huán)節(jié)建立貨物暫存區(qū)，降低鮮活農(nóng)產(chǎn)品待機時期暴露在室溫環(huán)境下的危害。

4 小結(jié)

研究利用隨機時間Petri網(wǎng)對中國部分航空冷鏈物流企業(yè)工作流程進行了分析，總結(jié)了部分企業(yè)在鮮活農(nóng)產(chǎn)品接收、倉儲物流、配送、安檢與裝機等環(huán)節(jié)出現(xiàn)的問題，利用Petri網(wǎng)模型對航空冷鏈物流企業(yè)工作流程進行了優(yōu)化，壓縮合并了部分冗余環(huán)節(jié)，并給出了具體的流程優(yōu)化方法。