棉花物流運輸優(yōu)化方案研究

周長鋒 孫苗

[摘要]物流配送是棉花產(chǎn)品銷售業(yè)務的重要環(huán)節(jié)，運輸成本是其業(yè)務成本的重要組成部分?？紤]到棉花產(chǎn)品作為戰(zhàn)略資源的季節(jié)性生產(chǎn)特征，文章以棉花種植公司的最大化利潤作為目標函數(shù)，構建了基于網(wǎng)絡流的運輸模型，結合算例驗證了模型的可行性和合理性。模型求解得到的運輸配送方案，優(yōu)化了到各加工廠和各分銷商的路徑和配送量，有效降低了加工成本和運輸費用，從而增加了棉花種植公司的利潤，保障物流系統(tǒng)的平衡發(fā)展。同時，文章進一步探索了棉花產(chǎn)品物流網(wǎng)絡運輸優(yōu)化的新思路。

[關鍵詞]棉花；運輸優(yōu)化；農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈管理

[DOI]1013939/jcnkizgsc201915158

1引言

棉花是關系國計民生的重要戰(zhàn)略物資和保證紡織工業(yè)發(fā)展的重要原材料。棉花的產(chǎn)業(yè)鏈長，涉及行業(yè)多，不僅牽涉到上億農(nóng)民的收入，還會影響產(chǎn)業(yè)鏈上的相關企業(yè)和個人的利益。在棉花產(chǎn)業(yè)的發(fā)展上，中國不僅是棉花生產(chǎn)、消費大國，同時也是棉花的進口大國。據(jù)國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)顯示，2016年全國棉花總產(chǎn)量為5343萬噸，比2015年減產(chǎn)260萬噸，下降46%，主要原因是播種面積繼2014、2015年棉花播種面積減少后，又減少了4205千公頃（6308萬畝），下降111%[ZW（]數(shù)據(jù)來源：國家統(tǒng)計局，http：//datastatsgovcn/easyqueryhtm？cn=C01[ZW）]。而國內(nèi)棉花的總消費量為 8200 萬噸，盡管自2007年始近十年來國內(nèi)棉花需求不振，九年間已累計減少 2111%[ZW（]數(shù)據(jù)來源：2017年國內(nèi)外棉花市場需求情況分析， http：//wwwchyxxcom/industry/201705/523629html[ZW）]。總體而言，中國棉花市場上供求矛盾依然突出，國內(nèi)總供給的缺口依然達到近300萬噸。

是什么原因導致棉花產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)的供需不平衡呢？楊蓮娜（2012）認為，隨著市場的開放，從美國和印度進口的棉花價格優(yōu)勢更加明顯，導致國內(nèi)棉花的種植面積和總產(chǎn)量不斷下滑。[1]要提高國產(chǎn)棉花的價格競爭優(yōu)勢，無外乎有三種途徑：一是依靠國家的扶持政策，已有研究表明國家的扶持政策并非明智之舉，事實上國家也在逐漸減少這種扶持政策；其二是在棉花種植技術研發(fā)上下功夫，利用現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術增產(chǎn)和提高棉花品質，然而這種途徑需要科研人員長期的技術積累；其三就是在棉花在產(chǎn)業(yè)鏈過程中的各種成本控制上優(yōu)化，比如降低物流成本。而棉花產(chǎn)品的物流成本控制需要建立合理的物流網(wǎng)絡來提供支撐，核心問題就是路徑優(yōu)化和流量配給，尋找最優(yōu)的運輸和配送方案使成本最低。由于中國的主要棉花生產(chǎn)基地集中在新疆，而新疆本土的深加工能力有限，棉花的初級產(chǎn)品加工卻在中部的武漢和鄭州等地，紡織業(yè)最發(fā)達的地方卻在東部沿海的上海、無錫等地，關聯(lián)產(chǎn)業(yè)的空間跨度非常大，物流成本占了很大比重。因此，科學合理的選擇加工場地，尋找最優(yōu)的物流路徑和流量分配與控制方案，可以顯著降低加工成本和物流成本，對于提高國內(nèi)棉花的價格競爭力以及提高棉花產(chǎn)業(yè)供應鏈的效率有著重要的現(xiàn)實意義。

黃季焜等（2014）使用分層隨機抽樣方法對新疆進行了調查，指出棉花目標價格政策有利于穩(wěn)定新疆的棉花生產(chǎn)，保護棉農(nóng)的收益。[2]馬瓊等（2013）調查了新疆棉花生產(chǎn)的正外部性，運用條件價值法（CVM），測算了棉花生產(chǎn)的補貼標準，從而提高農(nóng)戶種植棉花的積極性。[3]譚硯文和關建波（2013）闡述了宏觀經(jīng)濟因素、消費需求和市場信息會對棉花市場產(chǎn)生波動影響。[4]國內(nèi)對于棉花物流配送的文獻較少，研究也主要是采用定性分析的手段來闡述棉花產(chǎn)品的物流管理，如李文榮等（2008）通過棉花產(chǎn)銷的地域性分析，提出了對棉花物流發(fā)展模式，[5]王凱、顏加勇（2003）以江蘇省農(nóng)墾集團棉花產(chǎn)業(yè)鏈為例，運用農(nóng)業(yè)供應鏈的理論進行了分析，[6]衛(wèi)斐、王喜成（2010）年建立了棉花聯(lián)合運輸路徑模型，使棉花的需求點到供應點的運輸費用最小的優(yōu)化方案。[7]

基于以上文獻所述，關于棉花產(chǎn)品運輸成本優(yōu)化控制的文獻較少，而且主要集中在定性研究上，而利用數(shù)學優(yōu)化模型來解決棉花運輸成本控制和流量配置的研究較少，盡管這類方法在其他領域得到了廣泛運用。本文構建了農(nóng)場—軋棉廠—分銷商的三級運輸網(wǎng)絡模型，以棉花種植公司收益最大化作為目標函數(shù)，以農(nóng)場的生產(chǎn)能力、加工廠的加工能力、棉花產(chǎn)品的銷售價格等作為約束條件，建立了棉花網(wǎng)絡流運輸模型并進行求解，得到了最優(yōu)的運輸路徑和流量配給方案，并以新疆某棉花種植公司的物流網(wǎng)絡為例，進行了算例分析。

2模型構建

21模型范圍

根據(jù)棉花從農(nóng)場—加工廠—分銷商的供應鏈物流網(wǎng)絡模式，通過構建棉花物流網(wǎng)絡優(yōu)化的數(shù)學模型，以棉花生產(chǎn)者的最大利潤作為目標函數(shù)，考慮農(nóng)場的生產(chǎn)能力、加工廠的加工能力、棉花產(chǎn)品的銷售價格、銷售商的需求情況等作為約束條件下，達到在棉花物流網(wǎng)絡中棉花生產(chǎn)的最大利潤和運輸總費用最小的目標，并使用LINGO 160 軟件對模型進行求解，得到最優(yōu)的運輸路徑和流量配給方案。

22問題描述

棉花的物流網(wǎng)絡如圖1所示，圖中有m個農(nóng)場，農(nóng)場i的供給量為Si（i=1，2，…，m），有n個分銷商，分銷商j的需求量為Dj（j=1，2，…，n），有k個加工廠，加工廠r的能力為Mr（r=1，2，…，k）。從農(nóng)場i到加工廠r的運輸量為Xir，運輸費用為Eir元/噸，從農(nóng)場i到加政府倉庫的運輸量為Xig，運輸費用為Eig元/噸，從加工廠r到分銷商j的運輸量為Xij，運輸費用為Erj元/噸。農(nóng)場j的種植和收割的成本為Ci元/噸，加工廠r的加工成本為Cr元/噸，分銷商j對加工后棉花產(chǎn)品的收購價格為Pj元/噸，政府倉庫的收購價格為Pg?；谝韵录僭O條件，構建了棉花物流網(wǎng)絡數(shù)學模型。

假設1：由于棉花采摘具有季節(jié)性特征，農(nóng)戶在棉花采摘后都希望盡快地把棉花交售出去，短期內(nèi)棉花的供給大于需求，但是有足夠的運輸能力保障需求；