周萬洋，王力鋒

（1.江西應(yīng)用科技學(xué)院，江西 南昌 33044；2.江西農(nóng)業(yè)大學(xué)南昌商學(xué)院，江西 南昌 330044）

引言

我國冷鏈配送物流發(fā)展仍處于初期階段，還未形成實用度較高的配送體系。本文以南昌冷鏈配送中心選址作為研究對象，從雙層規(guī)劃模型入手，建立配送中心選址模型，為冷鏈配送中心選址提供參考性優(yōu)化方案。為配送中心地址的選擇提供更多可行性備案，以此減少成本，提高效益。

一、冷鏈配送特性與原則

（一）特性

冷鏈配送主要由五個環(huán)節(jié)構(gòu)成，分別是冷凍生產(chǎn)、加工、存儲、配送傳輸以及銷售。每個環(huán)節(jié)皆需滿足冷鏈物流的必須溫度，且冷鏈配送的要求較為特殊，要將其與普通物流進行區(qū)分。冷鏈配送過程對配送時間與配送溫度具有嚴(yán)格的要求，不僅要保持穩(wěn)定性，亦要具有超高的可控性。因此在冷鏈配送選址過程中要全面思考，并配備更加專業(yè)化的冷鏈配送工具。此外，冷鏈配送符合物流系統(tǒng)的時效性特點，可對食品進行合理化的轉(zhuǎn)運與配送。但其成本較高，整個配送過程的環(huán)境皆需溫控裝置監(jiān)控，保障冷鏈傳輸過程中食品的新鮮。

（二）原則

冷鏈配送中心具有適應(yīng)性、統(tǒng)籌協(xié)調(diào)性、經(jīng)濟性、前瞻性以及競爭性原則。對于國家與消費者來說，冷鏈配送中心是極具意義的物流配送基地，對城市的發(fā)展亦有現(xiàn)實意義，因此在選址時要采納各類建議，以城市的發(fā)展作為最終目標(biāo)，以此有效調(diào)配各地區(qū)物流資源。促進當(dāng)?shù)亟?jīng)濟符合國情，體現(xiàn)出一定的適應(yīng)性原則。而當(dāng)部分企業(yè)具備統(tǒng)籌協(xié)調(diào)意識時，此時的冷鏈概念已逐漸發(fā)展并完善，因此在選址時要周全考慮當(dāng)?shù)匚锪骶W(wǎng)與經(jīng)濟利益，從而協(xié)調(diào)好技術(shù)水平以及配送能力。經(jīng)濟性原則主要體現(xiàn)在冷鏈配送中心選址規(guī)劃過程的經(jīng)濟問題上，因此在選址過程中要著重注意區(qū)域與配送中心規(guī)模的問題。前瞻性原則則主要體現(xiàn)在冷鏈配送中心在籌建時的長遠(yuǎn)打算上，不僅要考慮現(xiàn)實問題，亦要對未來進行長遠(yuǎn)規(guī)劃。而現(xiàn)如今，競爭遍布各個角落，因此在選址時亦要充分考慮各行業(yè)之間的競爭力，體現(xiàn)出明顯的競爭力原則。

二、南昌冷鏈配送中心選址影響因素

（一）經(jīng)濟

經(jīng)濟因素是冷鏈配送中心選址過程的主要影響因素，具體體現(xiàn)在土地價格、拆遷成本以及配送成本三個方面。南昌冷鏈配送中心在建造過程中用地很多，因此在選址過程中首先要考慮土地來源與價格是否合適。而當(dāng)?shù)乩砦恢貌煌瑫r，土地價格亦有所不同，尤其在未來土地價格變化趨勢中，土地價格的高低對配送中心的規(guī)模與成本有著直接的影響。其次，南昌冷鏈配送中心選址過程已存在拆遷風(fēng)險，合適的配送地區(qū)亦不一定是空地，拆遷成本也因此成為影響因素之一。最后，南昌冷鏈配送過程主要配送生鮮食品，因此在選址時必須選在公共設(shè)施較為齊全的地段。此類地段的路況與交通會在一定程度上影響能耗成本，亦可能使配送商品出現(xiàn)問題，從而提高了成本。可見，配送成本在影響經(jīng)濟因素中亦占據(jù)較大的比重。

（二）經(jīng)營

經(jīng)營因素主要包括商圈飽和度以及服務(wù)水平兩個層面，冷鏈配送選址前，應(yīng)該首先對南昌該地區(qū)冷鏈?zhǔn)袌龇蓊~以及飽和度進行測算與估計，飽和度的大小關(guān)系著市場開拓空間的大小。而服務(wù)水平的重要指標(biāo)取決于冷鏈配送過程是否準(zhǔn)時。因此，在選址時，要保證對消費者提出的配送要求予以滿足，為其提供高速率、高標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)。

（三）基礎(chǔ)設(shè)施

交通條件、公共設(shè)施兩個方面是基礎(chǔ)設(shè)施因素中重點項目之一，交通條件主要指配送過程所需成本與速度對冷鏈配送過程的影響。因此，交通條件是南昌冷鏈配送中心選址必須要考慮的因素之一。其中各種交通方式是否緊密銜接以及運輸輸樞的配套應(yīng)用是配送發(fā)展的重點關(guān)注項目。包括火車站、汽車站、碼頭、機場等交通樞紐。因此在選址過程需嚴(yán)格考慮路面狀況以及各樞紐之間的距離，以此提高配送效率。公共設(shè)施主要指電力設(shè)備、污水處理機構(gòu)、廢棄物處理機構(gòu)等，為冷鏈配送提供完善的配送體系，從而促進冷鏈配送的發(fā)展。

（四）自然環(huán)境

自然環(huán)境影響因素主要包括氣象、洪澇、地質(zhì)類型等方面。氣象條件是主要思考因素之一，例如溫度、風(fēng)力、降水量等指標(biāo)對冷鏈配送設(shè)備有著重要的影響。其次，冷鏈配送中心在選址時需要嚴(yán)格查閱該地區(qū)近年來的水文資料，將干旱地區(qū)或是洪澇地區(qū)等兩極化特征地區(qū)進行篩選。此外，冷鏈配送中心對土壤的要求較高。主要體現(xiàn)在土壤承載能力，要嚴(yán)格將淤泥層、流沙層等不夠堅實的土壤進行篩選，保證地面足以承受設(shè)施重力。最后，地勢較高且平坦的地形最為適合冷鏈配送中心地址，不規(guī)則形狀地形亦有一定的弊端。

三、雙層規(guī)劃模型概述

（一）雙層規(guī)劃的含義

雙層規(guī)劃模型作為一種二層階型結(jié)構(gòu)，具有目標(biāo)函數(shù)及約束條件。是多目標(biāo)規(guī)劃中的一種，與其有較多的共同點，但雙層規(guī)劃中上層及下層模型的決策集緊密相連度較高，且具有一定的順序性。且雙層規(guī)劃中具有最高決策者，下層模型亦有不同的目標(biāo)利益?？梢哉f雙層規(guī)劃較為特殊，是其中特例，亦是其中常見且重要的研究對象，研究意義較大，且具有重要的研究地位。雙層規(guī)劃模型通常表現(xiàn)為以下形式:

基于學(xué)習(xí)產(chǎn)出的教育(Outcome Based Education，簡稱OBE)，也稱為目標(biāo)導(dǎo)向的教育，核心教育理念是面向行業(yè)需求，實時動態(tài)的設(shè)計培養(yǎng)目標(biāo)，并及時調(diào)整畢業(yè)能力要求。圍繞學(xué)生畢業(yè)知識、能力、素質(zhì)需達(dá)到的指標(biāo)全面構(gòu)建課程體系，進行教學(xué)設(shè)計以及教學(xué)資源的配置[1-3]。

其中根據(jù)以下形式求得y＝y(tǒng)(x)

（二）雙層規(guī)劃模型的思想

雙層規(guī)劃主要用于對兩個層次系統(tǒng)問題的優(yōu)化研究，雙層規(guī)劃模型具有兩層遞階結(jié)構(gòu)，具有目標(biāo)函數(shù)及其約束條件，亦包含其決策變量。且上層規(guī)劃模型與下層模型具有相輔相成的關(guān)系，上層指導(dǎo)下層，下層承接上層，但都不直接參與對方的決策中，各自有其決策變量及決策空間。因此，在應(yīng)用雙層規(guī)劃模型時，需保證上層規(guī)劃模型的目標(biāo)，亦要考慮下層規(guī)劃模型對上層規(guī)劃模型的具體影響。此外，雙層規(guī)劃模型主要描述層次關(guān)系中對各自層次目標(biāo)進行決策與設(shè)計的過程。上層決策者作為優(yōu)先決策者，下層決策者則利用自己的利益進行相關(guān)決策，下層決策結(jié)束后的結(jié)果亦為上層決策者提供正確的信息，從而使其進行必要的決策。上下層模型互相影響，卻又獨立依存，最終實現(xiàn)自身目標(biāo)。

(三)雙層規(guī)劃模型的分類

雙層規(guī)劃模型主要可分為線性雙層規(guī)劃模型、凸雙層規(guī)劃、混合整數(shù)雙層規(guī)劃、非線性規(guī)劃四類。其中線性雙層規(guī)劃模型的普遍度較高，且具有可實用性，公式較為簡單，應(yīng)用也較為廣泛，主要涉及至交通布局、管理決策等方面。但對其的求解難度較大，有學(xué)者認(rèn)為其是NP–hard問題，且其具有非凸性。凸雙層規(guī)劃是雙層規(guī)劃模型中約束條件是線性的一種規(guī)劃模型，而對其進行求解時，需將原問題適當(dāng)轉(zhuǎn)化為單層規(guī)劃模型問題，以此給出最恰當(dāng)嗯分支與定界的規(guī)則和原則。非線性規(guī)劃與混合整數(shù)線性雙層規(guī)劃模型應(yīng)用率較低，前者將非線性與整數(shù)規(guī)劃結(jié)合，后者則需轉(zhuǎn)化為整數(shù)線性雙層模型才可求解，所以說其是線性規(guī)劃模型中的一個特殊部分。其解大多為分?jǐn)?shù)或小數(shù)。最后，非線性雙層規(guī)劃的一般形式為:

其中，上層變量與下層變量與x,y緊密聯(lián)系，亦分為上下兩層目標(biāo)函數(shù)及約束條件。其中上層約束條件中包含雙層變量，亦是一個特殊的角色，計算空間寬泛，但一旦出現(xiàn)非線性規(guī)劃模型，則將其作為非線性雙層規(guī)劃模型。

四、從雙層規(guī)劃模型的角度探究南昌冷鏈配送中心選址策略

（一）雙層成本模型假設(shè)

構(gòu)建南昌冷鏈配送中心選址模型需滿足下述假定條件，首先，需對設(shè)施成本進行準(zhǔn)確的預(yù)測，其中包括對公共設(shè)施的維護及存儲成本，以及配送設(shè)備的費用以及建造成本等。其次，假設(shè)已有配送中心成立，且數(shù)量較多，而這些配送中心間具有強烈的競爭關(guān)系，因此在配送過重，物品的損失率與物品總量成正比，且損失不可逆。第三，配送中心要全面滿足消費者的需求，假定消費者需求量保持不變，并將其看做常數(shù)參與計算。最后，要求每個消費者的需求點需一次完成，不可多次運輸，且車輛運送速率一致。而在配送過程中，溫度要保持恒定，可發(fā)生一次改變，保障貨物的損失率降到最低。

（二）建立雙層規(guī)劃模型

建立雙層規(guī)劃模型，需建立上層規(guī)劃模型及下層規(guī)劃模型。而在建立前期需對其成本進行分析，上層規(guī)劃模型中的成本大多體現(xiàn)在設(shè)施、運輸、質(zhì)量損失、配送能耗四個方面。其中質(zhì)量損失成本與物品對溫度的要求有關(guān)，大多體現(xiàn)在肉類、生鮮果蔬等食品類別中。下層規(guī)劃模型成本則體現(xiàn)在競爭成本層面，可以說不同的配送中心具有不同的競爭成本。

上層規(guī)劃模型中的設(shè)施成本可表述為下述方程式：

其中fi代表配送中心選址過程的固定投資費用，Zi是對配送中心建立的肯定與否定，是則為1，否則為0，C則是建立新配送中心的總投資數(shù)量。

上層規(guī)劃模型中的運輸成本可表述為：

其中kij是配送點到消費者中的需求量成本，將其看作常數(shù)，ckj為運輸量成本，將其看作常數(shù)，xij為需求量，xkj為貨物量，m則代表供應(yīng)點的數(shù)量，n代表已有酒的配送中心的數(shù)量，p代表新建配送中心的數(shù)量。

上層規(guī)劃模型中的質(zhì)量損失成本可表述為：

其中Q0是配送產(chǎn)品的初始質(zhì)量，△Q而則表示產(chǎn)品質(zhì)量的變化數(shù)量，K指反應(yīng)速度恒量，是一種特征常數(shù)。E則表示活化能量，R為氣體常量，通常為8.314Jmol-1K-1，T為熱力學(xué)中的溫度，t則代表時間。為此，上述函數(shù)方程可簡化為：

產(chǎn)品的全變質(zhì)率則為：

此時的全變質(zhì)率屬于非線性函數(shù)，與時間及溫度的變化成比例關(guān)系，且在配送過程中，外界溫度會對配送內(nèi)部的溫度產(chǎn)生影響，尤其在開啟或關(guān)閉配送車的車廂門時，會使溫度出現(xiàn)兩個階段的變化，容易使物品出現(xiàn)變質(zhì)，兩個階段的變質(zhì)率分別為：

上層結(jié)構(gòu)模型配送能耗成本表達(dá)為以下方程：

上述函數(shù)表達(dá)式中，兩個s分別表達(dá)供應(yīng)點到配送中心的距離及配送中心到消費者需求點的距離。T則分別代表室外環(huán)境的溫度及冷藏溫度，λ為常數(shù)，代表能耗的系數(shù)。綜合上述成本可得總體上層成本的表達(dá)式為：

下層模型表達(dá)式體現(xiàn)如下：

上述表達(dá)式中x代表需求點在配送點所得的需求量，c代表需求點在配送點需支付的單位費用。A代表總需求量。

(三)遺傳算法模型求解

遺傳算法不對函數(shù)具有硬性要求，例如連續(xù)性、可導(dǎo)性等特征應(yīng)用較為靈活，利用結(jié)構(gòu)化對象進行操作，并將其作為操作目標(biāo)，且遺傳算法具有并行性及全局性特征，適用于不同的模型構(gòu)建系統(tǒng)求解。大多可用下述模型表達(dá)：

其中x式?jīng)Q策變量，U則為基本空間，而R是基本空間U的子集。遺傳算法在進行計算時大體分為六個步驟，分別是準(zhǔn)備計算、種群評價、遺傳選擇算子運算、交叉算子運算、變異算子運算、終止判斷等。而在遺傳算法應(yīng)用中，要注意結(jié)合實際問題的情況，對個體基因串進行編碼，設(shè)計適應(yīng)度函數(shù)及遺傳算子等。基因編碼通常與上層模型結(jié)構(gòu)有關(guān)，通常使用二進制編碼形式，并采用固定長度二進制編碼策略，對實際基因型進行映射。使用沸點二進制符號表示個體因素，并根據(jù)現(xiàn)實冷鏈配送的規(guī)模對運量進行估計，以此選擇合適的二進制編碼。其次，初始群體的優(yōu)劣影響著計算的結(jié)果，因此要將初始群體中的個體分散于解空間中，利用標(biāo)準(zhǔn)遺傳算法對初始種群進行重組，將其均勻分布入解空間中，提高遺傳算法的可靠性。此外，遺傳算法的核心是對適應(yīng)度函數(shù)的設(shè)計，它對最終結(jié)果起到?jīng)Q定性的作用，因此上層規(guī)劃模型適應(yīng)度函數(shù)表達(dá)式體現(xiàn)如下：

（四）選址策略發(fā)展實例分析

已知南昌冷鏈配送中心有八個冷鏈產(chǎn)品的需求者，其位置與需求量詳見表1，且此時已有兩個舊的配送中心，坐標(biāo)分別是（35，40），（45，60），可設(shè)T為5，θ為0.13，假設(shè)未來競爭較小，則其新型配送中心的最優(yōu)選址坐標(biāo)為（63，27）、（59，88），且近五年內(nèi)可得到的市場份額為800，超過總數(shù)的三分之一，原有的舊配送中心僅占60%。

需求點 位置坐標(biāo) 需求量 需求點 位置坐標(biāo) 需求量1 10，20 50 5 45，25 60 2 20，80 40 6 60，70 75 3 30，30 35 7 70，55 100 4 30，30 40 8 70，55 50

如果近三年內(nèi)出現(xiàn)競爭者，則其會選擇（70，45）這一坐標(biāo)，并獲得380的市場份額，而新建配送中心近五年內(nèi)會有所損失，損失數(shù)量約為2%。

五、結(jié)語

本文將南昌冷鏈配送中心選址問題作為研究對象，并建立雙層規(guī)劃模型，對選址問題建立風(fēng)險評價體系與模型，具有一定的實踐價值，但仍有需要完善之處，其中未來競爭能力的預(yù)測充滿不穩(wěn)定性，對冷鏈配送中心選址的決策產(chǎn)生影響，需要我們共同研究，為冷鏈配送中心選址的發(fā)展提供可行性建議。

[1]王保華、何世偉.不確定環(huán)境下物流中心選址優(yōu)化模型及其算法[J].交通運輸系統(tǒng)工程與信息，2009(02):69-74.

[2]張貝、高自友、張好智.可持續(xù)發(fā)展條件下的物流中心選址優(yōu)化模型及算法[J].交通運輸系統(tǒng)工程與信息，2005(05):63-69.

[3]孫會君、高自友.一類有競爭的物流配送中心選址模型[J].交通運輸工程學(xué)報，2002(02):54-57.