張迦南

（中國(guó)中化集團(tuán)有限公司 農(nóng)業(yè)事業(yè)部，北京 100031）

1 問(wèn)題的提出

新冠肺炎疫情對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)的沖擊，使全球糧食安全面臨異常嚴(yán)峻的形勢(shì)。黨的十八大以來(lái)，習(xí)近平總書記多次強(qiáng)調(diào)糧食安全對(duì)國(guó)家安全的基礎(chǔ)性作用。2013 年12 月23 日習(xí)近平總書記在中央農(nóng)村工作會(huì)議上指出“總體看，我國(guó)糧食安全基礎(chǔ)仍不穩(wěn)固，糧食安全形勢(shì)依然嚴(yán)峻，什么時(shí)候都不能輕言糧食過(guò)關(guān)了”?？梢?，如何妥善應(yīng)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的不確定性，有效保障國(guó)家糧食安全，是關(guān)系國(guó)計(jì)民生的重大問(wèn)題。

中國(guó)中化集團(tuán)有限公司（以下簡(jiǎn)稱“中化集團(tuán)”）旗下農(nóng)業(yè)事業(yè)部于2017年提出并大力推進(jìn)旨在促進(jìn)中國(guó)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型的MAP（Modern Agriculture Platform）戰(zhàn)略，通過(guò)建在田間地頭的MAP 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)服務(wù)中心（以下簡(jiǎn)稱“MAP 技術(shù)服務(wù)中心”），為新型農(nóng)民和專業(yè)農(nóng)民合作社提供線上線下相結(jié)合的“7+3”全程定制化農(nóng)業(yè)服務(wù)方案。

MAP 技術(shù)服務(wù)中心提供的“7+3”服務(wù)方案中，“7”是與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)直接相關(guān)的服務(wù)項(xiàng)目，涵蓋了從優(yōu)質(zhì)品種篩選、植物營(yíng)養(yǎng)套餐、作物保護(hù)方案、先進(jìn)農(nóng)機(jī)作業(yè)到職業(yè)農(nóng)民培訓(xùn)、智慧農(nóng)業(yè)、農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)檢測(cè)在內(nèi)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全過(guò)程，這些項(xiàng)目將有效提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)，幫助農(nóng)戶實(shí)現(xiàn)“種出好品質(zhì)”；而“7+3”中的“3”則包括了中化農(nóng)業(yè)通過(guò)反復(fù)實(shí)踐摸索出的農(nóng)戶最為急需的3 項(xiàng)增值服務(wù)，即：糧食烘干倉(cāng)儲(chǔ)、農(nóng)業(yè)金融服務(wù)和農(nóng)產(chǎn)品銷售訂單對(duì)接，這3 項(xiàng)增值服務(wù)抓住了目前農(nóng)產(chǎn)品銷售過(guò)程中的“卡脖子”問(wèn)題，將很大程度上幫助農(nóng)戶“賣出好價(jià)錢”。

MAP技術(shù)服務(wù)中心廣泛分布于我國(guó)主要農(nóng)業(yè)區(qū)域，緊鄰農(nóng)田、交通便利。為了保障主要農(nóng)業(yè)投入品及時(shí)供應(yīng)，每個(gè)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)服務(wù)中心均配備農(nóng)業(yè)投入品存儲(chǔ)區(qū)域，可存儲(chǔ)化肥、種子、農(nóng)藥等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所需的主要物資，滿足周邊地塊需求。一個(gè)MAP技術(shù)服務(wù)中心可輻射周邊30 到50km 范圍內(nèi)的多個(gè)農(nóng)場(chǎng)，在這種情況下，MAP技術(shù)服務(wù)中心的布局將對(duì)總體建設(shè)投入、運(yùn)營(yíng)費(fèi)用、供應(yīng)及時(shí)性等方面產(chǎn)生顯著影響，因此，如何進(jìn)行MAP技術(shù)服務(wù)中心的科學(xué)合理選址，以達(dá)到滿足需求條件下的總成本最優(yōu)，是實(shí)際經(jīng)營(yíng)過(guò)程中亟待解決的問(wèn)題。本文將這類按照相關(guān)原則，根據(jù)客觀條件確定某一特定區(qū)域內(nèi)的MAP技術(shù)服務(wù)中心的位置、數(shù)量及建設(shè)規(guī)模的問(wèn)題，稱為MAP技術(shù)服務(wù)中心選址問(wèn)題。

2 影響因素分析

MAP 技術(shù)服務(wù)中心選址過(guò)程中，主要考慮效益和成本兩類因素。效益方面，主要目標(biāo)是及時(shí)足量保障農(nóng)業(yè)投入品供應(yīng)；成本方面，重點(diǎn)考慮交通條件和建設(shè)成本。

2.1 農(nóng)業(yè)投入品需求

MAP技術(shù)服務(wù)中心的建設(shè)目的是為周邊地塊提供具有精準(zhǔn)配方的化肥、種子、農(nóng)藥等農(nóng)業(yè)投入品，同時(shí)為周邊農(nóng)戶提供農(nóng)業(yè)技術(shù)服務(wù)。因此，MAP 技術(shù)服務(wù)中心選址的首要依據(jù)是農(nóng)業(yè)投入品需求計(jì)劃。需求計(jì)劃涵蓋需求時(shí)間和需求量。需求時(shí)間方面，農(nóng)業(yè)投入品具有常年生產(chǎn)、季節(jié)性消費(fèi)的特點(diǎn)，對(duì)于一年耕種一次的地區(qū)，農(nóng)業(yè)投入品使用高峰一般為春季；對(duì)于一年耕種多次的地區(qū)，農(nóng)業(yè)投入品使用高峰一般為春、秋兩季。需求量方面，MAP技術(shù)服務(wù)中心的農(nóng)業(yè)投入品儲(chǔ)備量在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)季節(jié)到來(lái)前會(huì)顯著增加，而在其它季節(jié)則回落至較低水平，同時(shí)由于化肥在農(nóng)業(yè)投入品運(yùn)輸和存儲(chǔ)總量中占絕大部分，因此化肥的儲(chǔ)運(yùn)成本也占農(nóng)業(yè)投入品儲(chǔ)運(yùn)總成本的絕大部分。上述特點(diǎn)決定了MAP技術(shù)服務(wù)中心需配置一定的庫(kù)容，且該庫(kù)容需與當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)投入品存儲(chǔ)峰值相匹配。

2.2 交通條件

與城市相比，我國(guó)農(nóng)村地區(qū)的交通基礎(chǔ)設(shè)施整體水平仍有較大提升空間，且不同區(qū)域的交通條件差異較大，這將直接影響從MAP 技術(shù)服務(wù)中心至目標(biāo)地塊的單位運(yùn)輸成本。此外，MAP 技術(shù)服務(wù)中心的農(nóng)業(yè)投入品向田間供應(yīng)的高峰期，也是整個(gè)社會(huì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)物資運(yùn)輸高峰期，社會(huì)運(yùn)輸車輛的充足程度將在很大程度上影響單位運(yùn)輸成本和運(yùn)輸便利性。因此MAP 技術(shù)服務(wù)中心選址過(guò)程中，需充分考慮各地的交通基礎(chǔ)設(shè)施條件及社會(huì)運(yùn)輸車輛充足程度。

2.3 建設(shè)成本

MAP技術(shù)服務(wù)中心為農(nóng)戶提供“7+3”服務(wù)，需要檢測(cè)、培訓(xùn)、辦公、存儲(chǔ)、試驗(yàn)示范等一系列設(shè)備設(shè)施，選址過(guò)程中，需要考慮各地建設(shè)成本方面的差異。MAP 技術(shù)服務(wù)中心的建設(shè)成本一方面受到土地、建材、人工價(jià)格水平的影響。另一方面，隨著鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的持續(xù)推進(jìn)，各地也制定了針對(duì)涉農(nóng)投資的補(bǔ)貼或優(yōu)惠政策，這些也將對(duì)服務(wù)站的建設(shè)成本產(chǎn)生影響，在實(shí)際選址過(guò)程中應(yīng)結(jié)合實(shí)際予以考慮。

3 MAP技術(shù)服務(wù)中心布局優(yōu)化模型

要解決MAP 技術(shù)服務(wù)中心選址問(wèn)題，不僅要考慮化肥流通企業(yè)的實(shí)際銷售需求，還要考慮社會(huì)上適合存儲(chǔ)化肥的倉(cāng)庫(kù)分布情況以及企業(yè)對(duì)經(jīng)營(yíng)成本的要求。本文將根據(jù)MAP技術(shù)服務(wù)中心選址過(guò)程中所需考慮的影響因素，兼顧農(nóng)戶需求與企業(yè)效益，以總成本最優(yōu)為目標(biāo)建立模型，模擬MAP 技術(shù)服務(wù)中心選址布局的決策過(guò)程。

3.1 基本假設(shè)

為便于MAP 技術(shù)服務(wù)中心布局優(yōu)化模型的建立，根據(jù)實(shí)際情況做如下兩點(diǎn)基本假設(shè)：

（1）在模型考察期內(nèi)，MAP技術(shù)服務(wù)中心周邊各地塊的需求計(jì)劃已知，且認(rèn)為MAP 技術(shù)服務(wù)中心的農(nóng)業(yè)投入品供應(yīng)充足，可滿足地塊需求。

（2）農(nóng)業(yè)投入品主要包括化肥、種子和農(nóng)藥，由于種子和農(nóng)藥體積較小，可隨化肥運(yùn)輸車輛運(yùn)至各地塊，因此在模型設(shè)計(jì)中只考慮化肥運(yùn)輸量及運(yùn)輸成本。

（3）未被選中的MAP技術(shù)服務(wù)中心備選點(diǎn)，不再考慮建設(shè)MAP技術(shù)服務(wù)中心。

3.2 定義相關(guān)參數(shù)及決策變量

模型引入相關(guān)參數(shù)如下：m、n 分別為備選的MAP技術(shù)服務(wù)中心數(shù)量和當(dāng)?shù)氐貕K數(shù)量；Dj為考察期內(nèi)地塊j 的化肥需求量，單位：t，j=1,2,...,n；cij為從第i 個(gè)MAP 技術(shù)服務(wù)中心到第j 個(gè)地塊的單位運(yùn)輸費(fèi)用，是考慮了運(yùn)輸距離、淡旺季、運(yùn)輸方式、分品類運(yùn)價(jià)等綜合因素之后確定的廣義費(fèi)用系數(shù)，單位：元/t；wi為第i 個(gè)MAP 技術(shù)服務(wù)中心的裝車費(fèi)用，單位：元/t；Bi為第i 個(gè)MAP 技術(shù)服務(wù)中心在考察期內(nèi)正常工作狀態(tài)下所能處理的裝車量上限，單位：t；Mi為第i 個(gè)MAP 技術(shù)服務(wù)中心的投資額，根據(jù)MAP 技術(shù)服務(wù)中心所處的位置、規(guī)模等因素確定，單位：萬(wàn)元；Ni為第i 個(gè)MAP技術(shù)服務(wù)中心的庫(kù)容，單位：t；T為規(guī)劃的MAP技術(shù)服務(wù)中心建設(shè)投資總額，單位：萬(wàn)元。

定義模型決策變量：xij為考察期內(nèi)第i 個(gè)MAP技術(shù)服務(wù)中心到第j 個(gè)地塊的運(yùn)輸量，單位：t；zi為0-1變量：

3.3 構(gòu)建模型

MAP 技術(shù)服務(wù)中心布局一方面要考慮“安全便捷、成本節(jié)約”的原則，另一方面也要考慮MAP 技術(shù)服務(wù)中心布局的一般性約束條件，主要包括保障供應(yīng)、作業(yè)能力、投資總額等。

（1）在保障供應(yīng)方面，MAP技術(shù)服務(wù)中心對(duì)地塊的農(nóng)業(yè)投入品供應(yīng)量應(yīng)滿足地塊需求，即：

（2）MAP 技術(shù)服務(wù)中心在考察期內(nèi)所存儲(chǔ)的農(nóng)業(yè)投入品平均庫(kù)存不能超過(guò)其庫(kù)容。設(shè)第i 個(gè)MAP技術(shù)服務(wù)中心在考察期的存貨周轉(zhuǎn)率為μi，則：

（3）MAP 技術(shù)服務(wù)中心的裝車能力要受到作業(yè)工人數(shù)量、設(shè)備、空車調(diào)配水平等一系列相關(guān)點(diǎn)線能力限制，即：

（4）當(dāng)?shù)豈AP 技術(shù)服務(wù)中心的建設(shè)投資總額應(yīng)不超過(guò)預(yù)算，即：

（5）其它一般性約束：

模型目標(biāo)函數(shù)為MAP技術(shù)服務(wù)中心布局總成本最小化，即：

4 算例分析

為進(jìn)一步驗(yàn)證模型的可行性，以中化農(nóng)業(yè)在我國(guó)東北某地的MAP技術(shù)服務(wù)中心實(shí)際選址為例加以分析。根據(jù)前期考察所得到的實(shí)際情況，在該區(qū)域擬定5 個(gè)MAP 技術(shù)服務(wù)中心備選點(diǎn)。為便于計(jì)算，本文將MAP 技術(shù)服務(wù)中心的建安成本、政策補(bǔ)貼等與前期投資相關(guān)的因素統(tǒng)一考慮并體現(xiàn)在建設(shè)費(fèi)用中，并明確該地區(qū)的建設(shè)投資總額不超過(guò)500 萬(wàn)元。各MAP技術(shù)服務(wù)中心備選點(diǎn)的相關(guān)參數(shù)見表1。

表1 MAP技術(shù)服務(wù)中心備選點(diǎn)參數(shù)

根據(jù)業(yè)務(wù)實(shí)際情況，該區(qū)域的MAP 技術(shù)服務(wù)中心共需要服務(wù)5 個(gè)集中連片地塊。各地塊的農(nóng)業(yè)投入品需求量見表2。

表2 農(nóng)業(yè)投入品需求量

從各MAP技術(shù)服務(wù)中心備選點(diǎn)到各地塊的單位運(yùn)輸費(fèi)用見表3，單位為元/t。

表3 MAP技術(shù)服務(wù)中心備選點(diǎn)到各地塊的單位運(yùn)費(fèi)

輸入數(shù)據(jù)，應(yīng)用優(yōu)化軟件Lingo11.0 對(duì)模型進(jìn)行求解，優(yōu)化結(jié)果見表4。

表4 MAP技術(shù)服務(wù)中心選址方案優(yōu)化結(jié)果

由表4 可見，在文中的參數(shù)選取條件下，在備選點(diǎn)4 和備選點(diǎn)5 建設(shè)MAP 技術(shù)服務(wù)中心是最優(yōu)選址方案，總費(fèi)用為5 528 000 元。分析計(jì)算結(jié)果可見，建設(shè)成本最高的備選點(diǎn)5 被納入選址方案，究其原因，備選點(diǎn)5在裝卸和綜合運(yùn)輸成本方面具備比較優(yōu)勢(shì)。如不經(jīng)模型測(cè)算而對(duì)各備選點(diǎn)的建設(shè)成本進(jìn)行直觀對(duì)比，則備選點(diǎn)5很可能會(huì)被排除在選址方案之外，可見該選址模型依據(jù)各方面客觀數(shù)據(jù)得出最終結(jié)論，對(duì)MAP 技術(shù)服務(wù)中心的實(shí)際選址優(yōu)化具有一定的輔助決策作用。

5 結(jié)論

本文對(duì)MAP技術(shù)服務(wù)中心選址問(wèn)題進(jìn)行了描述和分析。在模擬農(nóng)業(yè)投入品多中心配送系統(tǒng)關(guān)系的基礎(chǔ)上闡述并量化了成本構(gòu)成，構(gòu)建的MAP 技術(shù)服務(wù)中心選址問(wèn)題混合整數(shù)規(guī)劃模型統(tǒng)籌考慮了農(nóng)戶需求、企業(yè)效益和外部條件。實(shí)驗(yàn)表明，使用LINGO軟件可以得到模型的最優(yōu)解，對(duì)計(jì)算結(jié)果的分析顯示本文關(guān)于MAP技術(shù)服務(wù)中心選址的研究符合客觀實(shí)際，為進(jìn)一步研究需求隨機(jī)變化條件下的MAP 技術(shù)服務(wù)中心選址問(wèn)題奠定了基礎(chǔ)。