基于MATLAB的P中值模型提升物流供應(yīng)鏈管理效率的研究

摘 要：為進(jìn)一步提高物流供應(yīng)鏈管理效率，本文提出利用P中值模型優(yōu)化配送路徑及時間，幫助企業(yè)優(yōu)化物流設(shè)施布局，降低運輸成本，提高管理效率，從而在市場競爭中取得優(yōu)勢。實驗結(jié)果表明，P中值模型可以獲得較好的物流配送路徑，提高物流配送速度，降低物流配送的時間傳輸成本，具有較高的實際應(yīng)用價值。且經(jīng)過P中值模型優(yōu)化后的物流單次配送距離縮短49.2km，單次配送總成本降低531.36元。因此，P中值模型可以有效提升物流供應(yīng)鏈管理效率。

關(guān)鍵詞：MATLAB；物流供應(yīng)鏈；管理效率；P中值模型

一、引言

隨著全球化進(jìn)程的加速和電子商務(wù)的蓬勃發(fā)展，物流供應(yīng)鏈管理已經(jīng)成為企業(yè)運營不可或缺的一部分，特別是在運輸和庫存這兩個核心環(huán)節(jié)，其管理效率的高低直接關(guān)系到企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和市場競爭力。物流供應(yīng)鏈管理是一種組織結(jié)構(gòu)，以實現(xiàn)企業(yè)間的貨物、信息、資金、技術(shù)等資源的優(yōu)化配置。如何有效降低成本，提高物流供應(yīng)鏈管理效率，是當(dāng)今社會普遍關(guān)注的問題。對運輸管理而言，MATLAB軟件能夠?qū)崿F(xiàn)運輸過程的優(yōu)化和智能化。通過MATLAB軟件，企業(yè)可以精確地模擬和分析運輸網(wǎng)絡(luò)，找出最優(yōu)的運輸路徑和運輸方式，降低運輸成本和時間。此外，MATLAB軟件還能綜合考慮各種影響因素，如天氣、交通狀況、貨物特性等，為運輸決策提供科學(xué)的依據(jù)。這種智能化的運輸管理不僅可以提高運輸效率，還可以降低運輸風(fēng)險，確保貨物安全、準(zhǔn)時送達(dá)目的地。且在物流供應(yīng)鏈管理中，MATLAB軟件能夠幫助研究人員構(gòu)建高度復(fù)雜的優(yōu)化模型，從而實現(xiàn)成本效益分析、路徑優(yōu)化、資源分配等關(guān)鍵決策的優(yōu)化。MATLAB軟件不僅考慮了物流成本和效率，還能夠模擬不同情況下供應(yīng)鏈的響應(yīng)，為管理者提供科學(xué)的決策支持。同時，物流供應(yīng)鏈管理的效率對企業(yè)的競爭力至關(guān)重要。高效的物流供應(yīng)鏈能確保產(chǎn)品及時、準(zhǔn)確地送達(dá)客戶手中，降低成本，提高客戶滿意度。

基于此，本研究進(jìn)一步探索農(nóng)產(chǎn)品配送中心的路徑管理問題，利用MATLAB軟件建立P中值模型，通過P中值模型為農(nóng)產(chǎn)品物流供應(yīng)鏈配送中心的管理提供科學(xué)依據(jù)，以優(yōu)化農(nóng)產(chǎn)品配送鏈條，提高農(nóng)產(chǎn)品流通效率，并降低物流成本，從而滿足消費者對農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)和時效性的需求。

二、P中值模型在物流供應(yīng)鏈管理中的應(yīng)用

1.P中值模型概述

Hakimi于1964年提出的P中值問題與P-中心問題。P中值模型是指，給定數(shù)量和位置的需求集合，以及一個候選設(shè)施位置的集合，需確保在達(dá)到工廠和需求點之間的運輸費用最低的前提下，為P個設(shè)施找到其合適的位置，并指派每個需求點到特定的設(shè)施，進(jìn)而實現(xiàn)收益最大化。該模型一般適用于工廠、倉庫一類多連線地點的選址問題，使用中值模型計算固定設(shè)施的位置時，需達(dá)到各需求點到相對應(yīng)的目標(biāo)選址平均距離或總距離最小的標(biāo)準(zhǔn)。

經(jīng)典的中值模型假定，無論有幾個需求點，通過合理的布置計劃，每個設(shè)施都可以擁有充足的資源滿足自己的需要，由此假定所有需求點都可以利用就近的設(shè)施，實現(xiàn)節(jié)約成本。

P中值模型是一種離散選址模型，其目標(biāo)是在給定的需求點集合和候選設(shè)施位置集合中，選擇P個設(shè)施位置，使需求點到最近設(shè)施的加權(quán)距離之和最小。并結(jié)合實時交通信息，避開擁堵路段，選擇最短路徑或多式聯(lián)運方式，以提高運輸效率。其中，需求點的權(quán)重可以表示需求點的需求量、重要性或優(yōu)先級等因素。

在此模型中，假設(shè)各物流中心到各個需求點花費的成本相同；假設(shè)距離為最短直線距離；假設(shè)每個需求點的需求量與實際銷售成正比；假設(shè)除新建物流中心其他各個舊址輻射的范圍是周圍10公里的距離，由于需求點相對分散，所以新建物流中心覆蓋的區(qū)域相對較大，可覆蓋范圍5公里以內(nèi)。

通過構(gòu)建P中值模型，可以對冷鏈物流配送中心的配送問題進(jìn)行量化分析，為決策者提供科學(xué)的決策依據(jù)。同時，模型的應(yīng)用還可以優(yōu)化配送網(wǎng)絡(luò)，降低運輸成本，提高冷鏈物流的效率和可靠性。且本文利用P中值模型進(jìn)一步研究物流配送路徑，以降低物流配送成本和時間。

在對新鮮農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)行冷鏈配送時，往往要考慮綜合成本、經(jīng)濟(jì)效益以及顧客滿意度等。因此，在對生鮮農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)行冷鏈運輸時，要對其進(jìn)行優(yōu)選，選取一個較合理的運輸路線。假設(shè)物流分配的道路長度為L，路段行駛時間為路段權(quán)重，則路段權(quán)重函數(shù)如下：

式中，Q為交通流量，V為與交通流量Q相對應(yīng)的路段的平均行駛速度，T為交通流量為Q時通過路段L所需的時間。解決電子物流配送系統(tǒng)配送最佳路徑的關(guān)鍵是找到交通流量Q與平均道路速度v之間的關(guān)系。而交通流量Q、行駛速度V和交通密度K是表征交通流特征的三個基本參數(shù)。

2.模型假設(shè)

（1） 假設(shè)物流需求是確定的，即每個需求點的需求量已知且在一定時期內(nèi)保持穩(wěn)定。這可以簡化模型的復(fù)雜性，便于進(jìn)行分析和求解。

（2） 假設(shè)各個需求點的需求相互獨立，不考慮需求之間的相關(guān)性。這樣可以分別考慮每個需求點的需求滿足情況，而不必考慮需求之間的相互影響。

（3） 假設(shè)物流設(shè)施（如倉庫、配送中心等）具有一定的容量限制。超過設(shè)施容量的需求無法被滿足，需要考慮合理分配需求，確保設(shè)施不超載。

（4） 假設(shè)運輸成本與運輸距離呈線性關(guān)系，即運輸成本等于單位運輸成本乘以運輸距離。這樣可以方便地計算運輸成本，并將其納入模型的目標(biāo)函數(shù)中。

（5） 假設(shè)決策變量為整數(shù)，即設(shè)施的選擇和需求的分配都是整數(shù)決策。這樣可以使模型的結(jié)果更加符合實際情況，便于實施。

三、結(jié)果與討論

1.物流供應(yīng)鏈配送路線及配送距離優(yōu)化

合理規(guī)劃配送路線可以避免交通擁堵和路況不佳的區(qū)域，使貨物能夠更快地送達(dá)目的地，且優(yōu)化配送路線可以減少車輛的行駛里程，從而降低燃油消耗。因此，為進(jìn)一步物流供應(yīng)鏈配送路線及配送距離優(yōu)化效果，利用P中值模型對冷鏈物流配送路徑優(yōu)化，對初始配送路線及配送距離與優(yōu)化后配送路線及配送距離進(jìn)行對比。

本文利用MATLAB軟件構(gòu)建生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流配送路徑優(yōu)化模型（P中值模型），并設(shè)置群體規(guī)模設(shè)為100，交叉概率為0.9，選擇順序交叉法，在MATLAB軟件中設(shè)定好的最高迭代次數(shù)為5000，到達(dá)最高迭代次數(shù)后停止運行。使用實數(shù)編碼表示配送路徑，1代表物流配送中心，2-21代表門店，但本文設(shè)定配送車輛從配送中心發(fā)車完成配送任務(wù)后，須返回冷鏈物流配送中心，于是用配送中心與配送中心之間的數(shù)字表示需配送的門店，假設(shè)編碼表示為1-3-5-7-1，則表示貨車從冷鏈物流配送中心發(fā)車后，先進(jìn)行門店3的配送任務(wù)，工作完成后，再進(jìn)行門店5的配送，最后再完成門店7的配送，并返回到配送中心1。

實驗結(jié)果如表1、表2所示。根據(jù)表1得出，生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流初始配送路線車輛行駛距離為287.9km，經(jīng)計算得出5輛車單次配送成本為3769.32元。根據(jù)表2得出，優(yōu)化后的配送路線車輛行駛距離為238.7km，經(jīng)計算得出5輛車單次配送成本為3237.96元。且對表1和表2對比后得出，優(yōu)化后的方案有3輛車的裝載率超過95%，其中1號車裝載率達(dá)到99.25%，接近滿載，其余兩輛車裝載率分別在90%及80%以下，且優(yōu)化前的方案車輛裝載率都在90%徘徊，最高裝載率僅為96%，剩余空間無法繼續(xù)裝載大型貨物。同時，對優(yōu)化后與優(yōu)化之前的配送路徑對比，經(jīng)過優(yōu)化后的路徑單次配送距離縮短49.2km，單次配送總成本降低531.36元，生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流的配送頻次為半月配送1次，平均每年配送24次，如此推算可得每年配送總距離減少1180.8km，配送總成本節(jié)省12753元。

2.物流配送路徑長度優(yōu)化

為進(jìn)一步探究物流配送路徑長度優(yōu)化效果，本文將P中值模型（RNN）與布谷鳥算法（CSA）和傳統(tǒng)的群體智能算法（ACO）等方法進(jìn)行對比。由圖1可知，P中值模型下的最佳物流路線的平均距離為111km。用群體智能得到的最優(yōu)化路線的均值為114.7km，而用布谷鳥算法得到的最優(yōu)路線則為114.5km。而P中值模型能得到更優(yōu)的運輸路線，加快運輸速率，減少運輸費用，因而更有實用價值。與群體智能算法和布谷鳥搜索算法相比，P中值模型的最優(yōu)路徑長度分別減少3.7km和3.5km。且在迭代200次數(shù)的條件下，P中值模型可以獲得最短配送路徑。通過以上試驗可以證明P中值模型在優(yōu)化效率上優(yōu)于布谷鳥搜索算法、群體智能算法。當(dāng)?shù)螖?shù)增加時，P中值模型可以更好地解決配送時間長、路徑優(yōu)化難等問題，并且能夠有效減少配送時間，減少配送路徑距離，加快算法收斂速度，最大限度地提高物流企業(yè)的整體效率和運輸效率。

3.物流配送路徑優(yōu)化時間比較

競爭激烈的物流市場中，客戶對配送速度的要求越來越高，而較短的路徑優(yōu)化時間能夠使物流企業(yè)更迅速地確定最佳配送路線，從而及時響應(yīng)客戶訂單，提高客戶滿意度。且快速的路徑優(yōu)化可以使企業(yè)增加配送頻次，確保生鮮食品在最短的時間內(nèi)送達(dá)客戶手中，保持食品的新鮮度。因此，本節(jié)進(jìn)一步探究P中值模型（RNN）與布谷鳥算法（CSA）和傳統(tǒng)的群體智能算法（ACO）的物流配送路徑優(yōu)化時間，實驗結(jié)果如圖2所示。由圖2可知，在較低的迭代次數(shù)條件下，三種算法的物流配送路徑優(yōu)化時間較長，主要因為算法在較少的迭代過程中進(jìn)行的計算量相對較小，無法有效尋求最優(yōu)物流配送路徑。迭代次數(shù)100次時，布谷鳥算法和群于體智能算法的優(yōu)化時間均大P中值模型，P中值模型的優(yōu)化時間為32ms，較布谷鳥算法與傳統(tǒng)的群體智能算法分別下降33.33%、38.46%。隨著迭代次數(shù)增加，物流配送路徑優(yōu)化時間逐漸下降，當(dāng)?shù)螖?shù)為400次時，P中值模型的優(yōu)化時間為20ms，較迭代次數(shù)100下降37.5%。而布谷鳥算法與傳統(tǒng)的群體智能算法的優(yōu)化時間仍大于35ms，表明P中值模型可以有效優(yōu)化物流配送路徑優(yōu)化時間，且較短的路徑優(yōu)化時間可以減少物流調(diào)度人員的工作時間和工作量，可以更快地完成路徑規(guī)劃和調(diào)度任務(wù)，提高工作效率，從而降低人力成本。而當(dāng)?shù)螖?shù)為500次時，三種算法的物流配送路徑優(yōu)化時間均大于迭代次數(shù)400次，其中P中值模型的優(yōu)化時間較迭代次數(shù)400次增加0.91%，增加幅度較小。隨著時間的增加，計算資源的消耗也會變得非常大。

四、結(jié)論及建議

1.結(jié)論

提升物流供應(yīng)鏈管理效率是企業(yè)在競爭激烈的市場環(huán)境中取得成功的關(guān)鍵。而P中值模型作為一種經(jīng)典的設(shè)施選址模型，在物流供應(yīng)鏈管理中具有重要的應(yīng)用價值。P中值模型通過確定一組設(shè)施的位置，使需求點到設(shè)施的加權(quán)距離之和最小，從而實現(xiàn)物流成本的優(yōu)化。MATLAB作為一種強大的數(shù)學(xué)計算軟件，具有豐富的函數(shù)庫和高效的計算能力，為P中值模型的求解提供了有力的工具。將P中值模型應(yīng)用在物流供應(yīng)鏈中的配送路徑優(yōu)化，可以合理規(guī)劃運輸路線、提高倉儲空間利用率和精確控制庫存水平，企業(yè)可以降低物流成本，提高盈利能力。

2.建議

（1） 完善物流供應(yīng)鏈體系

物流供應(yīng)鏈需要按照專業(yè)化要求進(jìn)行構(gòu)建，首先，需要對物流供應(yīng)鏈中的各環(huán)節(jié)進(jìn)行合理分工，同時將其明確劃分為各個環(huán)節(jié)。其次，物流供應(yīng)鏈要構(gòu)建信息平臺，通過平臺能夠?qū)ξ锪鞴?yīng)鏈的相關(guān)信息進(jìn)行了解和掌握。最后，需要對物流供應(yīng)鏈體系進(jìn)行不斷完善，通過優(yōu)化供應(yīng)鏈體系能夠提升物流供應(yīng)鏈管理效率。而在完善物流供應(yīng)鏈體系過程中，需要建立一個專業(yè)化的物流服務(wù)平臺，進(jìn)一步提高信息流通的速度，同時還能夠為客戶提供更加優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。在此基礎(chǔ)上，還應(yīng)建立一個信息系統(tǒng)，實現(xiàn)對客戶和供應(yīng)商之間信息的共享以及交互作用，從而更好地促進(jìn)物流行業(yè)的發(fā)展。

（2） 構(gòu)建信息共享平臺

企業(yè)需要重視構(gòu)建物流信息共享平臺，通過信息共享平臺的構(gòu)建能夠?qū)崿F(xiàn)企業(yè)物流供應(yīng)鏈管理效率提升，從而推動物流行業(yè)的快速發(fā)展。同時，應(yīng)需要加強對物流信息平臺的建設(shè)，通過信息共享平臺的構(gòu)建能夠?qū)崿F(xiàn)供應(yīng)鏈上各個企業(yè)之間的信息傳遞與溝通，從而提升供應(yīng)鏈管理效率，通過利用自動化立體倉庫，實現(xiàn)貨物的自動存儲和檢索，提高倉儲空間的利用率和作業(yè)效率；采用條形碼、射頻識別（RFID）等技術(shù)，實現(xiàn)對貨物的快速識別和跟蹤，提高庫存盤點的準(zhǔn)確性和及時性，并借助信息共享平臺采用車輛跟蹤系統(tǒng)，實時監(jiān)控車輛的位置和狀態(tài)，合理安排車輛的行駛路線和裝卸貨時間。

（3） 優(yōu)化物流供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)

供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)是供應(yīng)鏈管理效率提升的基礎(chǔ)，只有對供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化才能夠保證供應(yīng)鏈管理效率提升。在優(yōu)化供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)的過程中，要對物流供應(yīng)鏈進(jìn)行合理規(guī)劃，在規(guī)劃過程中需要結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡乩憝h(huán)境和氣候特點，并需要考慮當(dāng)?shù)氐奈锪鞒杀尽⑦\輸成本以及產(chǎn)品的市場需求等；同時，要對物流供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效優(yōu)化，在優(yōu)化過程中需要對物流企業(yè)之間的合作關(guān)系進(jìn)行合理確定，使企業(yè)之間形成良好的合作關(guān)系。通過合理規(guī)劃倉庫和配送中心的位置，選擇最佳的運輸路線和運輸方式，降低運輸成本和時間。可以利用地理信息系統(tǒng)（GIS）和數(shù)學(xué)優(yōu)化模型，對物流網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。

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