基于CRITIC-熵權(quán)法的冷鏈物流配送中心布局優(yōu)化方法

摘 要：針對(duì)當(dāng)前冷鏈物流配送中心布局的不合理性，導(dǎo)致配送成本高且物流配送距離較長(zhǎng)，為此，提出基于CRITIC

-熵權(quán)法的冷鏈物流配送中心布局優(yōu)化方法。劃分冷鏈物流配送中心功能區(qū)，確定冷鏈物流配送中心布局約束條件，計(jì)算CRITIC權(quán)重，利用CRITIC-熵權(quán)法，求解冷鏈物流配送中心布局目標(biāo)函數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)冷鏈物流配送中心布局優(yōu)化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，利用所提方法完成布局后，其路徑偏差結(jié)果均小于16m；實(shí)載率接近于1，配送距離短于38km，運(yùn)輸費(fèi)用低于11萬(wàn)元，配送時(shí)間短于66min，等待運(yùn)輸時(shí)間短于3天。能夠縮短配送的距離，降低配送的成本，且配送效率較高。

關(guān)鍵詞：CRITIC-熵權(quán)法；冷鏈物流；配送中心；布局優(yōu)化

中圖分類號(hào)：U695.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

DOI：10.13714/j.cnki.1002-3100.2024.19.032

Abstract： In response to the current unreasonable layout of cold chain logistics distribution centers， which leads to high distribution costs and long logistics distribution distances， a CRITIC entropy weight method based optimization method for cold chain logistics distribution center layout is proposed. The functional area of cold chain logistics distribution center is divided， the layout constraints of cold chain logistics distribution center are determined， the CRITIC weight is calculated， and the objective function of cold chain logistics distribution center layout is solved by critical-entropy weight method， so as to realize the optimization of cold chain logistics distribution center layout. The experimental results show that after using the proposed method to complete the layout， the path deviation results are all less than 16 meters; the actual loading rate is close to 1， the delivery distance is less than 38km， the transportation cost is less than 110 000 yuan， the delivery time is less than 66 minutes， and the waiting time for transportation is less than 3 days. It can shorten the delivery distance， reduce the cost of delivery， and have high delivery efficiency.

Key words： CRITIC entropy weight method; cold chain logistics; distribution center; layout optimization

0 引 言

冷鏈物流是指在一定的溫度控制條件下，將生鮮、冷凍、冷藏等商品從生產(chǎn)地或供應(yīng)商處運(yùn)輸?shù)较M(fèi)者手中的物流過(guò)程。隨著人們對(duì)食品安全和品質(zhì)的要求越來(lái)越高，冷鏈物流的重要性日益凸顯。冷鏈物流配送中心是冷鏈物流的重要組成部分，其布局優(yōu)化可以提高物流效率、降低成本、保證貨物質(zhì)量和安全[1-2]。目前，國(guó)內(nèi)冷鏈物流配送中心的建設(shè)和發(fā)展還處于初級(jí)階段，存在諸多問(wèn)題，如布局不合理、設(shè)備陳舊、管理不規(guī)范等，需要進(jìn)行研究和優(yōu)化。因此，對(duì)冷鏈物流配送中心布局優(yōu)化方法的研究具有重要意義，可以為提高冷鏈物流效率、保障食品安全、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展作出貢獻(xiàn)。

曾丹丹等[3]通過(guò)對(duì)某生鮮物流配送中心的布局進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其存在的問(wèn)題并進(jìn)行初步優(yōu)化，接著基于SLP對(duì)初次優(yōu)化的布局進(jìn)行再優(yōu)化，以此達(dá)到物流配送中心高效配送的目的。但這種方法在應(yīng)用過(guò)程中，物流配送布局不合理，配送成本較高。程玉龍等[4]提出基于免疫算法的物流配送中心的選址優(yōu)化方法，可以使用免疫優(yōu)化算法構(gòu)建選址模型，以確定最佳位置建立物流配送中心，以更好地服務(wù)于林果業(yè)的客戶。但這種方法布局過(guò)程中，沒(méi)有充分發(fā)揮各個(gè)作業(yè)功能區(qū)之間相互協(xié)調(diào)的作用，影響配送效果。為此，提出基于CRITIC-熵權(quán)法的冷鏈物流配送中心布局優(yōu)化方法研究，對(duì)冷鏈物流配送中心布局進(jìn)行優(yōu)化改善。

1 冷鏈物流配送中心布局優(yōu)化方法研究

目前，許多物流配送中心的布局存在一些問(wèn)題。其中一個(gè)問(wèn)題是忽視作業(yè)區(qū)間的信息交流，隨意布置作業(yè)區(qū)，并未考慮作業(yè)區(qū)間的互通性。例如，某些中心的辦公區(qū)位于大門附近，而揀選區(qū)位置則位于遠(yuǎn)離物流配送中心大門的最里端[5]。這意味著配送人員需要從大門走到最里端才能取貨，導(dǎo)致取貨距離增加，配送時(shí)間變長(zhǎng)，容易引起顧客的不滿。此外，許多物流配送中心僅有揀貨區(qū)，揀貨和檢驗(yàn)復(fù)核都在同一個(gè)區(qū)，這容易造成現(xiàn)場(chǎng)混亂，而且沒(méi)有專門的退貨區(qū)。因此，需要對(duì)現(xiàn)有的物流配送中心布局進(jìn)行優(yōu)化。

1.1 冷鏈物流配送中心功能區(qū)劃分

物流配送中心的作業(yè)流程設(shè)計(jì)是其設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。一般物流配送中心的基本作業(yè)包括入庫(kù)、出庫(kù)、補(bǔ)貨和退貨等。然而，相比于單一功能的冷鏈配送中心，冷鏈物流配送中心的作業(yè)活動(dòng)更加復(fù)雜[6]。除了基本的作業(yè)活動(dòng)外，還需要增加針對(duì)性的作業(yè)環(huán)節(jié)，如檢驗(yàn)分級(jí)和保鮮倉(cāng)儲(chǔ)管理等。這些額外的作業(yè)環(huán)節(jié)可以確保產(chǎn)品的質(zhì)量和安全，并且可以滿足顧客對(duì)于高品質(zhì)服務(wù)的需求。

為適應(yīng)冷鏈物流配送中心的運(yùn)營(yíng)特性和作業(yè)流程，將其功能區(qū)劃分為物流功能區(qū)和非物流功能區(qū)。物流功能區(qū)包括冷藏、冷凍、預(yù)處理、貨運(yùn)、設(shè)備、檢測(cè)、退貨、揀選和復(fù)核打包等區(qū)域。非物流功能區(qū)包括辦公管理區(qū)和輔助作業(yè)區(qū)。具體的功能區(qū)劃分如圖1所示。

通過(guò)圖1可以看出，冷鏈物流配送中心功能區(qū)的具體功能如下：

（1）冷藏區(qū)

用于存放需要保持在低溫狀態(tài)下的產(chǎn)品，例如蔬菜、水果、肉類等。冷藏區(qū)一般維持0℃～10℃的溫度，以確保產(chǎn)品的新鮮度和質(zhì)量。

（2）冷凍區(qū)

用于存放需要冷凍保存的產(chǎn)品，例如冰淇淋、冷凍肉類、海鮮等。冷凍區(qū)一般維持-18℃以下的溫度，以確保產(chǎn)品的品質(zhì)和安全。

（3）預(yù)處理區(qū)

用于對(duì)生鮮產(chǎn)品進(jìn)行初步處理，例如削皮、切塊、分裝、清洗等。預(yù)處理區(qū)需要保持清潔衛(wèi)生，并且在處理過(guò)程中要注意食品安全和衛(wèi)生問(wèn)題。該區(qū)域面積較小。

（4）貨運(yùn)區(qū)

用于存放已經(jīng)包裝好的貨物，準(zhǔn)備發(fā)往目的地，也是配送員取貨和裝車的區(qū)域。貨運(yùn)區(qū)需要保持整潔有序，以便于貨物的分類和配送。該區(qū)域所占面積較大。

（5）設(shè)備區(qū)

用于存放和維護(hù)冷鏈物流配送中心所需的設(shè)備和工具，例如叉車、保鮮箱、冷藏車等。設(shè)備區(qū)需要保持整潔有序，以便于設(shè)備和工具的管理和維護(hù)。

（6）檢測(cè)區(qū)

用于對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)和衛(wèi)生檢查。檢測(cè)區(qū)需要提供相應(yīng)的設(shè)備和工具，以確保產(chǎn)品的質(zhì)量和安全。

（7）退貨區(qū)

用于接收和處理顧客退回的產(chǎn)品。退貨區(qū)需要對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行分類和檢驗(yàn)，以便于及時(shí)處理和維護(hù)顧客關(guān)系。

（8）揀選區(qū)

用于從庫(kù)存中選取所需的產(chǎn)品，準(zhǔn)備發(fā)往目的地。揀選區(qū)需要根據(jù)訂單要求和產(chǎn)品特征進(jìn)行分類和標(biāo)識(shí)，以方便揀選員的操作。

（9）復(fù)核打包區(qū)

用于對(duì)已經(jīng)揀選好的產(chǎn)品進(jìn)行復(fù)核和打包，準(zhǔn)備發(fā)往目的地。復(fù)核打包區(qū)需要保持整潔有序，并且要注意產(chǎn)品的分類和標(biāo)識(shí)，以確保產(chǎn)品的正確性和安全性。

（10）辦公管理區(qū)

用于管理和協(xié)調(diào)冷鏈物流配送中心的各項(xiàng)工作，例如人事管理、財(cái)務(wù)管理、業(yè)務(wù)管理等。辦公區(qū)需要提供舒適的工作環(huán)境，以提高員工的工作效率和工作質(zhì)量[7]。

（11）輔助作業(yè)區(qū)

在配送中心的正常運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，輔助作業(yè)區(qū)是一個(gè)必不可少的重要組成部分，它提供了可靠的保障。輔助作業(yè)區(qū)包括食堂、員工宿舍、停車場(chǎng)和值班室等。

1.2 基于CRITIC-熵權(quán)法的冷鏈物流配送中心布局優(yōu)化方案

依據(jù)上述冷鏈物流配送中心功能區(qū)劃分的基礎(chǔ)上，根據(jù)物流配送的要求，以配送服務(wù)的可靠性最大化為目標(biāo)，利用CRITIC-熵權(quán)法求解冷鏈物流配送中心布局目標(biāo)函數(shù)，由此實(shí)現(xiàn)冷鏈物流配送中心布局優(yōu)化。

1.2.1 確定冷鏈物流配送中心布局約束條件

配送中心布局優(yōu)化的目標(biāo)是使物流成本最低，為優(yōu)化冷鏈物流配送中心布局，建立冷鏈物流配送中心布局目標(biāo)函數(shù)。目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化目標(biāo)是最大限度地提高冷鏈物流的效益和運(yùn)作效率，以滿足冷鏈產(chǎn)品的質(zhì)量要求、降低物流成本和減少能源消耗[8]。目標(biāo)函數(shù)形式可以表示為：

minD=min∑∑fcd （1）

式中：f為需求點(diǎn)a與需求點(diǎn)b的物流流量，c為需求點(diǎn)a與需求點(diǎn)b的物流運(yùn)輸成本，d為從需求點(diǎn)a出發(fā)，與離它最近的需求點(diǎn)b之間的距離。

為了滿足實(shí)際情況下的需求，需要對(duì)約束條件進(jìn)行確定。一般來(lái)說(shuō)，約束條件主要考慮以下三個(gè)方面，約束條件見(jiàn)式（2）至式（4）：

形狀約束條件：

mina<<maxa （2）

式中：L、W分別為需求區(qū)域的長(zhǎng)和寬；mina和maxa分別為最小、最大長(zhǎng)寬比。

位置約束條件：

?X∈0，X， ?Y∈0，Y （3）

式中：X、Y分別為各需求區(qū)域的實(shí)際坐標(biāo)，X、Y為理想坐標(biāo)。

面積約束條件：

S=S*k （4）

式中：S為各需求區(qū)域的實(shí)際面積，S為理想面積，k為寬放比。

1.2.2 應(yīng)用CRITIC-熵權(quán)法求解

CRITIC法考慮了兩個(gè)指標(biāo)之間的比較強(qiáng)度，也就是相對(duì)重要性，因此可以更準(zhǔn)確地反映各個(gè)指標(biāo)的權(quán)重。熵權(quán)法沒(méi)有直接考慮指標(biāo)之間的比較關(guān)系，而是通過(guò)指標(biāo)的分散程度來(lái)反映其重要性，可能會(huì)忽略指標(biāo)之間的關(guān)聯(lián)性。因此，本文將兩種方法進(jìn)行組合賦權(quán)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)劣互補(bǔ)，并假定兩種方法具有同等的重要性。采用CRITIC-熵權(quán)法求解冷鏈物流配送中心布局目標(biāo)函數(shù)，以獲取布局規(guī)劃最終結(jié)果。其求解過(guò)程如下：

步驟一：計(jì)算CRITIC權(quán)重。首先對(duì)各指數(shù)進(jìn)行歸一化和無(wú)量綱化，將各指數(shù)的數(shù)據(jù)歸一化為0，1范圍，利用CRITIC-賦權(quán)法計(jì)算權(quán)重，公式如下：

w=1-E1-σt （5）

式中：E為信息熵，σt為t時(shí)刻的標(biāo)準(zhǔn)差。

步驟二：計(jì)算組合權(quán)重。因縱橫向維度下原始數(shù)據(jù)在時(shí)間上的動(dòng)態(tài)變化不同，需要對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行重構(gòu)，基于加法集成思想，組合權(quán)重計(jì)算公式：

w=βw+1-βw （6）

式中：β為相關(guān)系數(shù)，取β=0.5，w為時(shí)間熵權(quán)重。

步驟三：CRITIC-熵權(quán)法求解。在求解過(guò)程中，設(shè)置調(diào)節(jié)系數(shù)η，并計(jì)算第a個(gè)需求點(diǎn)與理想解的相對(duì)貼近度：

δ= （7）

式中：δ、δ分別為正、負(fù)理想解的距離。其中，0≤δ≤1，根據(jù)δ數(shù)值大小對(duì)算法結(jié)果進(jìn)行排序，數(shù)值越大表示該結(jié)果越接近最優(yōu)水平。

步驟四：判斷是否達(dá)到最優(yōu)。判斷操作效果是否為最佳，主要有兩種方法：①目標(biāo)函數(shù)是否為最佳；②判斷該算法是否能夠按照指定的迭代數(shù)進(jìn)行運(yùn)算，若滿足其中一個(gè)，則完成該算法的運(yùn)算；否則，回到步驟三。

通過(guò)上述論述，對(duì)冷鏈物流配送中心布局進(jìn)行優(yōu)化，引入加法集成思想，利用

CRITIC-賦權(quán)法對(duì)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行求解，根據(jù)求解結(jié)果，從而實(shí)現(xiàn)冷鏈物流配送中心布局優(yōu)化。物流配送中心布局優(yōu)化方案如圖2所示。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

為了證明本文所提基于CRITIC-熵權(quán)法的冷鏈物流配送中心布局優(yōu)化方法的可行性和實(shí)際應(yīng)用效果，以某冷鏈物流配送中心為實(shí)際研究對(duì)象。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，使用Automod三維物流仿真軟件，作為模擬優(yōu)化初步布局的仿真平臺(tái)。實(shí)驗(yàn)參數(shù)設(shè)定如下：物流車輛最大承重為8t，最大行駛距離為78km，耗油量為每公里0.48L，最大迭代次數(shù)為100次，最大路徑偏差小于30m，冷鏈物流配送中心布局優(yōu)化目標(biāo)為冷藏區(qū)、冷凍區(qū)、預(yù)處理區(qū)、貨運(yùn)區(qū)、辦公區(qū)、設(shè)備區(qū)、檢測(cè)區(qū)、退貨區(qū)、揀選區(qū)、復(fù)核打包區(qū)，詳情如表1所示。

2.1 路徑偏差結(jié)果

為了衡量本文方法在冷鏈物流配送中心布局優(yōu)化中其路徑偏差的實(shí)際情況，實(shí)驗(yàn)獲取了不同數(shù)量功能規(guī)劃區(qū)下的路徑偏差結(jié)果，如圖3所示。

由圖3可知，在不同數(shù)量的功能區(qū)布局下，隨著里程偏差值的不斷增加，利用本文方法完成布局后，其路徑偏差結(jié)果均小于16m。這是因?yàn)樵诓季忠?guī)劃過(guò)程中，本文方法充分考慮了路徑偏差的約束條件。具體來(lái)說(shuō)，只允許存在一條最小路徑偏差的物流配送路徑布局線路，從而最大程度地保證了路徑的偏差結(jié)果最小，可以有效避免路徑偏差對(duì)物流配送過(guò)程的影響，提高物流配送的效率和準(zhǔn)確性。

2.2 對(duì)比測(cè)試結(jié)果

為了考察本文方法在冷鏈物流配送中心布局優(yōu)化中的實(shí)際應(yīng)用效果，引入文獻(xiàn)[3]方法和文獻(xiàn)[4]方法作為對(duì)比對(duì)象進(jìn)行對(duì)比測(cè)試，配送點(diǎn)數(shù)量為3個(gè)，分別為A、B、C，測(cè)試指標(biāo)分別為實(shí)載率、配送距離、運(yùn)輸費(fèi)用、配送時(shí)間和等待運(yùn)輸時(shí)間，具體對(duì)比結(jié)果如表2所示。

通過(guò)表2可知，本文方法的實(shí)載率接近于1，表明本文方法裝載合理；配送距離短于38km，運(yùn)輸費(fèi)用低于11萬(wàn)元，配送時(shí)間短于66min，等待運(yùn)輸時(shí)間短于3天；而文獻(xiàn)[3]方法和文獻(xiàn)[4]方法在配送中心C時(shí)，實(shí)載率超過(guò)1，裝載不合理，配送距離大于40km，運(yùn)輸費(fèi)用較高，配送時(shí)間長(zhǎng)于75min，等待運(yùn)輸時(shí)間長(zhǎng)于3天；相比兩種文獻(xiàn)方法，本文方法的配送距離較短，運(yùn)輸費(fèi)用較低，配送時(shí)間和等待運(yùn)輸時(shí)間較短，表明本文方法能滿足實(shí)際使用需求且應(yīng)用效果較好。

3 結(jié)束語(yǔ)

隨著物流數(shù)量的不斷增加，冷鏈物流配送中心布局方法能夠?qū)ε渌椭行倪M(jìn)行布局規(guī)劃，提高物流配送的質(zhì)量。針對(duì)當(dāng)前冷鏈物流配送中心布局方法存在的車輛配送距離較長(zhǎng)，配送不合理的問(wèn)題，提出一種基于CRITIC-熵權(quán)法的冷鏈物流配送中心布局優(yōu)化方法，確定冷鏈物流配送中心布局約束條件，利用CRITIC-熵權(quán)法實(shí)現(xiàn)冷鏈物流配送中心布局優(yōu)化。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，所提方法能夠減少配送距離，降低配送成本，提高配送效率，為相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展提供理論依據(jù)。在今后的發(fā)展中，結(jié)合人工智能和大數(shù)據(jù)技術(shù)，進(jìn)一步提高模型的準(zhǔn)確性和預(yù)測(cè)能力，以更好地滿足實(shí)際需求。

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