基于多目標(biāo)優(yōu)化的社區(qū)團(tuán)購(gòu)倉(cāng)配中心選址研究

杜俊杰，何文龍，李 莉 DU Junjie, HE Wenlong, LI Li

（新疆農(nóng)業(yè)大學(xué) 交通與物流工程學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830052）

由于人類(lèi)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的高速發(fā)展，各類(lèi)技術(shù)也在不斷完善和廣泛應(yīng)用，所以，人民群眾對(duì)生命品質(zhì)問(wèn)題的需求也愈來(lái)愈高，人們不僅要求新鮮農(nóng)作物的營(yíng)養(yǎng)豐富，更要求新鮮農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)的安全。社區(qū)團(tuán)購(gòu)管理模式下的倉(cāng)配中心，對(duì)于各類(lèi)產(chǎn)品都發(fā)揮著加工、包裝、臨時(shí)存放等的關(guān)鍵功能。同時(shí)，也對(duì)社會(huì)團(tuán)購(gòu)中生鮮農(nóng)產(chǎn)品的長(zhǎng)期保鮮貯藏和多級(jí)物流配送起到非常重要的作用。

1 研究背景

近些年來(lái)，學(xué)者們?cè)趯?duì)生鮮農(nóng)產(chǎn)品的研究頗多。高悅凱、趙惠提出了能減少物流成本、增強(qiáng)物流效率、加大產(chǎn)品附加值的三種模式，并提出相應(yīng)策略和建議。曹倩、邵舉平、孫延安建立了多目標(biāo)數(shù)學(xué)模型并引入懲罰函數(shù)來(lái)處理約束，對(duì)遺傳算法進(jìn)行改進(jìn)獲得Pareto 最優(yōu)解。趙霞、曹寶明、竇建平建立了考慮最小化總成本和最大化客戶(hù)需求滿(mǎn)足率兩個(gè)目標(biāo)的多目標(biāo)混合整數(shù)規(guī)劃數(shù)學(xué)模型。馮樂(lè)運(yùn)用近鄰傳播聚類(lèi)算法和粒子群算法對(duì)S 公司農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)行配送路徑的優(yōu)化。陽(yáng)幸宇、鄭國(guó)華、曹靖從企業(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。尹三平為了解決A 公司配送不及時(shí)、配送成本高等問(wèn)題，通過(guò)節(jié)約里程法的模型，對(duì)A 公司進(jìn)行了配送路徑優(yōu)化。陳明泉通過(guò)價(jià)值鏈管理理論，發(fā)展上下游企業(yè)，實(shí)現(xiàn)突破。

基于以往學(xué)者的研究現(xiàn)狀來(lái)看，更多的是從多目標(biāo)規(guī)劃角度對(duì)生鮮農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，方法比較多。但也有著一些不足，例如：針對(duì)社區(qū)團(tuán)購(gòu)產(chǎn)品倉(cāng)配設(shè)施的研究只是抓供應(yīng)商與社區(qū)團(tuán)購(gòu)倉(cāng)配中心這個(gè)階段，對(duì)控制成本方面考慮不夠。所以本文建立的多目標(biāo)規(guī)劃模型是針對(duì)社區(qū)團(tuán)購(gòu)生鮮農(nóng)產(chǎn)品倉(cāng)配中心選址并考慮到產(chǎn)品倉(cāng)儲(chǔ)能耗成本，使利潤(rùn)達(dá)到最高，并通過(guò)實(shí)例分析驗(yàn)證了模型的優(yōu)化性，為相關(guān)企業(yè)社區(qū)團(tuán)購(gòu)更好地發(fā)展提供借鑒意義。

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 家產(chǎn)品供應(yīng)商和k 個(gè)網(wǎng)格倉(cāng)，n 個(gè)備選倉(cāng)配中心，現(xiàn)從n 個(gè)備選社區(qū)團(tuán)購(gòu)倉(cāng)配中心中選擇最好的一處，使成本控制最優(yōu)，實(shí)現(xiàn)從供應(yīng)商——倉(cāng)配中心——覆蓋網(wǎng)格倉(cāng)運(yùn)輸產(chǎn)品的過(guò)程。其中產(chǎn)品需要進(jìn)行倉(cāng)儲(chǔ)、分揀和配送，同時(shí)，倉(cāng)配中心在產(chǎn)品入庫(kù)，臨時(shí)加工、存儲(chǔ)、出庫(kù)都要特別注意。所以社區(qū)團(tuán)購(gòu)倉(cāng)配中心選址一定要在使總利潤(rùn)最大的情況下使系統(tǒng)運(yùn)行能力最佳，如圖1 所示。

圖1 由供應(yīng)商、倉(cāng)配中心和網(wǎng)格倉(cāng)構(gòu)成的物流配送規(guī)劃圖

模型假設(shè)如下：

（1） 各倉(cāng)配中心不可互相送貨，但可以多個(gè)中心為一個(gè)覆蓋網(wǎng)格倉(cāng)提供配送服務(wù)；

（2） 選定備選中心，即假設(shè)各級(jí)之間的距離、配速和運(yùn)輸費(fèi)用已知；

（3） 運(yùn)費(fèi)、運(yùn)量和運(yùn)距之間存在一定的線性相關(guān)性；

（4） 社區(qū)團(tuán)購(gòu)倉(cāng)配中心中應(yīng)滿(mǎn)足供應(yīng)大于需求；

（5） 固定建設(shè)費(fèi)用已知。

2.2 模型構(gòu)建

參數(shù)定義：

i 表示第i 個(gè)產(chǎn)品供應(yīng)商，i∈(1,2 ,…,m )；j 表示第j 個(gè)社區(qū)團(tuán)購(gòu)倉(cāng)配中心備選地，j∈(1,2 ,…,n )；k 表示第k 個(gè)網(wǎng)格倉(cāng)，k∈(1,2 ,…,p )；X表示從供應(yīng)商i 到倉(cāng)配中心j 的產(chǎn)品運(yùn)量；Y表示從倉(cāng)配中心j 到網(wǎng)格倉(cāng)k 的產(chǎn)品運(yùn)量；D表示從供應(yīng)商i到倉(cāng)配中心j 的運(yùn)輸距離；L表示從倉(cāng)配中心j 到網(wǎng)格倉(cāng)k 的運(yùn)輸距離；q表示從供應(yīng)商i 到倉(cāng)配中心j 的單位產(chǎn)品運(yùn)輸費(fèi)率；r表示從倉(cāng)配中心j 到網(wǎng)格倉(cāng)k 的單位產(chǎn)品運(yùn)輸費(fèi)率；h表示網(wǎng)格倉(cāng)k 的需求量；U表示倉(cāng)配中心建設(shè)固定投資；v表示車(chē)輛從供應(yīng)商處到倉(cāng)配中心的運(yùn)輸速度；v表示車(chē)輛從倉(cāng)配中心到網(wǎng)格倉(cāng)的運(yùn)輸速度；Z表示倉(cāng)配中心是否建立的情況；E表示是否存在庫(kù)存；e 表示基礎(chǔ)單元里程能耗成本；p 表示單位產(chǎn)品價(jià)值；b 表示配送過(guò)程商品損耗系數(shù)。

決策變量：

設(shè)Z為0-1 規(guī)劃，通過(guò)倉(cāng)配中心j 中倉(cāng)配總量來(lái)決定是否在j 點(diǎn)設(shè)立倉(cāng)配中心，如下所示：

這里取1 說(shuō)明在j 點(diǎn)設(shè)有倉(cāng)配中心，取0 則不成立。為迎合用戶(hù)需要，倉(cāng)配中心的共享倉(cāng)中也會(huì)有相應(yīng)的庫(kù)存成本發(fā)生。列式為C=Q*c。其中c代表企業(yè)存貨成本，Q代表在第j 個(gè)倉(cāng)配中心的貨物存貨量。設(shè)E代表是否有庫(kù)存，則：

約束條件：

式（1） 是目標(biāo)函數(shù)，表明總成本最低（即運(yùn)輸、損耗、倉(cāng)儲(chǔ)、建造費(fèi)和能耗費(fèi)五項(xiàng)費(fèi)用的總和）；式（2） 表明項(xiàng)目能否選擇在j 建造倉(cāng)配中心；式（3） 表明在j 點(diǎn)倉(cāng)庫(kù)是否存在；式（4） 表明商品庫(kù)存量；式（5） 表明供大于求。

3 案例分析

3.1 公司問(wèn)題描述

某市是S 省的重要交通運(yùn)輸中樞，城市正在大力發(fā)展農(nóng)副產(chǎn)品、商業(yè)服務(wù)，不斷完善倉(cāng)配中心和物流配送中心。某企業(yè)在該城市的社區(qū)團(tuán)購(gòu)中有五大供應(yīng)商G1、G2、G3、G4、G5，以及三個(gè)備選倉(cāng)配中心C1、C2、C3 和五個(gè)主要覆蓋網(wǎng)格倉(cāng)H1、H2、H3、H4、H5，現(xiàn)在需要從三個(gè)備選倉(cāng)配中心中，挑選一個(gè)成本最低的倉(cāng)配中心。下面是已知條件：表1 表示供應(yīng)商到備選倉(cāng)配中心的距離和單位運(yùn)費(fèi)情況，表2 表示備選中心到網(wǎng)格倉(cāng)的距離和單位運(yùn)費(fèi)，還有網(wǎng)格倉(cāng)所在地區(qū)的需求量、配送車(chē)從供應(yīng)商到倉(cāng)配中心的運(yùn)輸速度V設(shè)定為90km/h、運(yùn)輸車(chē)從倉(cāng)配中心到網(wǎng)格倉(cāng)的運(yùn)輸速度V設(shè)定為55km/h、能耗e 設(shè)定為4.2（元/h）、產(chǎn)品的平均價(jià)值P 設(shè)定為95（元/kg）、產(chǎn)品變質(zhì)系數(shù)b 設(shè)定為0.012。

表1 供應(yīng)商到生鮮農(nóng)產(chǎn)品備選倉(cāng)配中心的距離及單位運(yùn)費(fèi)

表2 備選倉(cāng)配中心到網(wǎng)格倉(cāng)的距離及單位運(yùn)費(fèi)

3.2 求解方法

人們所熟悉的多目標(biāo)優(yōu)化方法一般有加權(quán)法、分層排序法、理想點(diǎn)法等。本文使用了加權(quán)法來(lái)解決，一般使用加權(quán)法所得到的最佳預(yù)測(cè)解都具有如下特性：首先選取權(quán)重W，由單目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題中求出一套最佳預(yù)測(cè)解X*(W )，當(dāng)X*(W )是單目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題的惟一最優(yōu)解或當(dāng)W＞0 時(shí)，一定有X*(W )是某多目標(biāo)問(wèn)題的一種非劣解。這也表明了不管目標(biāo)函數(shù)和有效域是不是凸性的，正確的選擇方法總會(huì)生成非劣解。當(dāng)目標(biāo)函數(shù)和有效域都是凸性時(shí)，理論上任何的非劣解都可以在計(jì)算加權(quán)法的問(wèn)題中找出。由于本文所要計(jì)算的目標(biāo)函數(shù)問(wèn)題都是求極小的問(wèn)題，所以，在通過(guò)層次分析法以及估計(jì)，本文中選取W=0.228,0.285,0.487 三個(gè)數(shù)值代入其中計(jì)算，看出該矩陣的一致性較好。針對(duì)本文中的社區(qū)團(tuán)購(gòu)倉(cāng)配中心選址模型，利用LINGO 編程得出結(jié)果。

3.3 求解結(jié)果分析

本文所建立的模式，通過(guò)67 次迭代得出最優(yōu)解，倉(cāng)配中心最低的運(yùn)營(yíng)成本約為237 750.9 萬(wàn)元，此時(shí)應(yīng)該選C2 地區(qū)建社區(qū)團(tuán)購(gòu)的倉(cāng)配中心。為使其更為可信，再取W=0.5,0.35,0.15 三個(gè)值代入再次計(jì)算結(jié)果，得出倉(cāng)配中心最低總成本為239 664.6元，又選擇C2 地區(qū)建社區(qū)團(tuán)購(gòu)的倉(cāng)配一體中心；另取W=0.31,0.51,0.18 三個(gè)數(shù)值代入再次計(jì)算結(jié)果，得最低總成本為244 375.3 元，又選擇C2 地區(qū)建社區(qū)團(tuán)購(gòu)的倉(cāng)配一體中心，再經(jīng)過(guò)對(duì)比后，均是選取了C2 地區(qū)作為倉(cāng)配中心，所以，本模式非?？尚?。同時(shí)，考慮到C2 區(qū)域的客觀條件也非常良好，因此C2 區(qū)域不僅交通比較方便，并且C2 區(qū)域也更接近于農(nóng)村，因此土地價(jià)格比較低廉，勞動(dòng)力也比較豐富，不僅節(jié)省了建筑成本費(fèi)用，同時(shí)也為倉(cāng)配中心的建立提供了充分的勞力資源保證。綜上所述，在C2 區(qū)域設(shè)立倉(cāng)配中心是最優(yōu)的選擇。

4 結(jié) 論

基于社區(qū)團(tuán)購(gòu)對(duì)主要商品運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)，以及社區(qū)團(tuán)購(gòu)模式日益被大眾所青睞，其商品的安全性保證及其倉(cāng)配中心選址意義越來(lái)越明顯。結(jié)果表明，在總成本中，將產(chǎn)品損耗成本、能耗成本這些關(guān)鍵因素考量進(jìn)來(lái)，使成本計(jì)算更加精細(xì)，從而能夠更有效提升顧客滿(mǎn)意度，在提高倉(cāng)配中心業(yè)績(jī)的同時(shí)，也提升了該模式物流的整體服務(wù)質(zhì)量。通過(guò)此模型，可以解決社區(qū)團(tuán)購(gòu)倉(cāng)配中心選址這一類(lèi)的問(wèn)題，達(dá)到經(jīng)營(yíng)成本最低的目標(biāo)，為其他社區(qū)團(tuán)購(gòu)倉(cāng)配中心的選址提供借鑒意義。