B2C模式下?lián)嶂蒉r產品物流配送路徑優(yōu)化研究

宋月嬋 SONG Yue-chan；黃晨 HUANG Chen

（①贛東學院，撫州 344000；②東華理工大學，南昌 330013）

0 引言

撫州市位于江西省中東部，自古為農桑富庶之地，素有“贛撫糧倉”之稱，現(xiàn)代農業(yè)特色鮮明，有機農產品種類繁多，其中“南豐蜜桔、廣昌白蓮、崇仁麻雞”等更是譽滿海內外。農產品的銷售及配送是決定撫州農業(yè)發(fā)展的一個重要環(huán)節(jié)，是促進撫州鄉(xiāng)村振興的重要途徑，當前，農產品配送領域存在運輸途中農產品易腐爛、損耗率高、資源利用不合理、物流成本高等缺陷，嚴重阻礙了撫州農業(yè)經(jīng)濟的科學化、現(xiàn)代化發(fā)展。

電子商務最早產生于20世紀60年代，是一種通過網(wǎng)絡進行的商業(yè)模式，具有安全性、普遍性、低成本和高效率等特征，包括B2B、C2C、B2C三種模式。隨著B2C電子商務在其他行業(yè)的廣泛應用與快速發(fā)展，農產品的B2C電子商務模式也隨之產生，該模式是指農產品電商企業(yè)通過農產品生產基地供給農產品，然后通過電子商務平臺，以物流配送的方式向消費者進行銷售。農產品電商的快速發(fā)展，使消費者可以更加方便、快捷地通過網(wǎng)絡完成交易，提升了消費者的滿意度。但由于撫州物流配送產業(yè)發(fā)展緩慢，撫州B2C模式下的農產品物流配送體系仍存在許多缺陷，例如隨著消費者需求的變化，配送網(wǎng)絡更加復雜，配送成本增加以及運輸過程中農產品因腐爛引起的損耗等，這些因素已經(jīng)嚴重阻礙了撫州農產品電子商務的發(fā)展，其中優(yōu)化車輛路線是解決物流配送的關鍵環(huán)節(jié)，可以有效地降低配送成本，減少農產品損耗。因此，如何應用現(xiàn)代決策理論和數(shù)學方法，對B2C電子商務模式下物流的配送路線問題進行優(yōu)化和布局不僅具有理論價值，而且有著至關重要的現(xiàn)實意義。為此，本文基于節(jié)約算法對B2C模式下農產品物流配送的路徑問題進行分析研究，為撫州農產品的配送科學地規(guī)劃配送路線，降低物流配送成本，減少農產品物流配送過程中的損耗，進而促進撫州農業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展。

1 B2C模式下農產品物流配送路徑優(yōu)化模型

在B2C電子商務模式下，農產品的物流配送具有服務對象數(shù)量眾多、客戶位置分散等特點，物流配送體系極為復雜。因此如何科學合理的制定B2C模式下的農產品配送路徑，提高資源利用率、降低物流配送成本，提高顧客的滿意度，已成為撫州B2C電子商務發(fā)展的當務之急。車輛路徑問題（Vehicle Routing Problem，VRP）是一類典型的物流配送優(yōu)化問題，自1959年G.Danting和J.Ramser首次提出，便引起了運籌學、計算機應用、圖論等領域學者的廣泛關注與研究，并將其研究成果應用于物流運輸系統(tǒng)等領域。經(jīng)典的VRP問題定義為：對一系列發(fā)貨點或收貨點，組織調用一定數(shù)量的車輛，安排適當?shù)男熊嚶肪€，使車輛有序地通過它們，在滿足貨物需求量、交貨時間、車輛容量限制等約束條件下，達到路程最短、費用最少等目標。

目前對VRP問題的求解方法分為兩大類：精確算法和啟發(fā)式算法，其中精確算法可求出其最優(yōu)解，主要包括割平面法、分枝定界法等。但由于車輛路徑優(yōu)化問題是NP-hard問題，難以得到全局最優(yōu)解，因此，啟發(fā)式算法已成為學者研究的主流。啟發(fā)式算法可求出組合優(yōu)化問題的一個近似解，一般用于解決NP-hard問題，主要包括節(jié)約算法、遺傳算法等。

1.1 B2C模式下物流配送的VRP模型

1.1.1 模型建立的基本思想

B2C模式下物流配送的VRP模型的基本思想描述如下：B2C電子商務企業(yè)通過Internet獲取客戶的訂單情況，包括商品需求量、地理位置等，然后利用信息技術確定實際配送網(wǎng)絡，要求在滿足商品需求量、車輛容量限制等約束條件下，規(guī)劃出最優(yōu)的車輛配送路徑，使得配送總距離最短。

1.1.2 模型建立

根據(jù)上述B2C模式下VRP模型建立的基本思想，建立B2C模式下物流配送路徑優(yōu)化的數(shù)學模型如下：

設現(xiàn)有一物流配送中心P，擁有M輛車，每輛車的載重量為q（=1，2，…，M），現(xiàn)向N個客戶送貨，客戶為P，其對應貨物需求量為r（i=1，2，…，N），配送中心到客戶及各客戶間的距離為d（i=1，2，…，N-1；j=1，2，…，N；i＜j；i=0表示配送中心），要求在同一天內完成配送并返回該配送中心。試確定所需車輛數(shù)K（K≤M）及各車輛的配送路線，使運輸總距離z最短。

約束條件：

四要創(chuàng)新集體土地利用制度，研究農村移民承包地和宅基地資源資產化措施，推進承包地和宅基地市場化運作，讓土地成為移民增收致富的新途徑。

①配送所需要的車輛數(shù)不得大于該配送中心所能提供的車輛數(shù)；

②每條線路中客戶的總需求量不能超過配送車輛的載重限制；

③每個客戶的商品都需一次性配送到，并且僅由配送中心的一輛車進行配送；

④車輛從配送中心出發(fā)，完成任務之后都要返回到該配送中心。

決策變量如下：

數(shù)學模型：

1.2 節(jié)約算法

1964 年Wright和Clarke首次提出節(jié)約算法，該算法是一種比較經(jīng)典的啟發(fā)式算法，用來解決車輛數(shù)目不確定的VRP問題。節(jié)約算法的基本原理為三角形任意兩邊之和大于第三邊。設P為配送中心，現(xiàn)分別向配送點P和P配送貨物，P到P和P的距離分別為d和d，兩個配送點P和P的之間的距離為d，現(xiàn)比較兩種配送方案，如圖1的①和②所示。

圖1 節(jié)約算法

節(jié)約算法的基本步驟如下：

①求出配送網(wǎng)絡中各節(jié)點之間的距離，得到配送里程表。

②根據(jù)公式（8），計算所有節(jié)點的節(jié)約里程數(shù)。

③將節(jié)約里程數(shù)按降序排序，得到配送節(jié)約里程排序表。

④在滿足車輛最大載重限制的條件下，根據(jù)節(jié)約里程排序表，依次對回路進行合并，直到獲得最優(yōu)的配送路線方案。

2 案例分析

撫州某大型農產品電子商務企業(yè)位于撫州城區(qū)，該企業(yè)配送商品主要包括蔬菜、水果、禽蛋等農產品，其配送范圍幾乎覆蓋撫州市各個區(qū)域，由于該公司物流配送系統(tǒng)不完善，主要采取一對一的物流配送方式，導致配送時間長、物流成本高、農產品在長時間配送途中損耗大，造成了資源的嚴重浪費。為此，本文應用節(jié)約算法為該企業(yè)進行車輛路徑優(yōu)化。

以撫州某大型農產品電子商務企業(yè)作為配送中心P，現(xiàn)向8個客戶P（j=1，2，…，8）配送貨物，假設配送中心有2臺1噸和1臺2噸的貨車車型可供選用，配送成本為10元/公里，車輛固定出車費用為50元/輛?，F(xiàn)應用節(jié)約算法為該企業(yè)制定最優(yōu)的配送路線及車輛運行方案，使總配送費用最少。

①據(jù)調查，配送中心與客戶的距離，客戶之間的距離及客戶的需求量如表1所示。

表1 配送里程表 單位：公里

②根據(jù)配送里程表，按照節(jié)約算法的計算公式，求出相應的節(jié)約里程數(shù)（表2括號內數(shù)字表示），計算結果如表2所示。

表2 節(jié)約里程表 單位：公里

③節(jié)約里程數(shù)按降序排序，排列結果如表3所示。

表3 配送節(jié)約里程排序表 單位：公里

④按照配送節(jié)約里程排序表，并根據(jù)車輛載重及客戶需求量，不斷修正配送路線，直到得到最優(yōu)配送路線方案。首先確定初始配送方案，配送中心派8輛1噸的貨車對每位客戶采用一對一的配送方式進行送貨，由此產生8條配送路線，總配送里程為2×（8+12+10+16+12+9+15+11）=186（公里）。然后，根據(jù)配送節(jié)約里程排序表，首先連接P-P，形成線路P→P→P→P，車輛載重達到0.2+0.5=0.7（噸），繼續(xù)連接節(jié)點P，形成線路P→P→P→P→P，車輛載重達到0.2+0.5+0.25=0.95（噸），滿足車輛載重限制，因此，確定第一條配送路線：P→P→P→P→P，以此類推，依次對剩余節(jié)點進行合并，進而獲得最優(yōu)配送路線方案，如表4所示。

表4 最優(yōu)配送路線方案

由表4可以看出，線路優(yōu)化前，撫州某大型農產品電子商務企業(yè)對每個客戶都采用一對一的配送方式，配送車輛為8輛1噸的車型，總配送里程達到186公里，配送總費用為2260元。經(jīng)過節(jié)約算法優(yōu)化后，配送路徑為三條，配送車輛為2輛1噸和1輛2噸的車型，配送總里程為101公里，配送總費用為1160元，優(yōu)化后的配送方案共節(jié)約配送里程為85公里，節(jié)約總配送費用為1000元。

由此可見，通過節(jié)約算法優(yōu)化后的配送路徑規(guī)劃方式，解決了迂回運輸和重復運輸?shù)葐栴}，不但節(jié)約了配送的時間，而且有效降低了物流配送的成本，做到資源的合理利用，實現(xiàn)物流科學化，對撫州農產品的物流配送提供理論指導意義。

3 結語

在電子商務快速發(fā)展的大背景下，農產品的物流配送逐步實現(xiàn)了科學化、系統(tǒng)化，但產業(yè)發(fā)展仍處于探索階段，B2C模式下?lián)嶂蒉r產品的物流配送仍然存在物流配送系統(tǒng)不完善，物流配送路徑不合理等問題，為此本文建立了B2C模式下以配送總距離最短為目標的VRP模型，并將該模型對撫州某大型農產品電子商務企業(yè)進行實證研究。仿真結果表明，應用節(jié)約算法優(yōu)化后，不僅配送距離明顯縮短，而且節(jié)約了總的配送成本，提高了物流的總體效益。因此，該模型為優(yōu)化撫州農產品物流配送路徑不僅提供了理論支持，而且具有十分重要的現(xiàn)實意義。但實際的農產品物流配送過程更為復雜，例如配送中心不止一個，車輛種類繁多，客戶對送貨時間有具體要求等，這些將是今后進一步的研究方向。