林 超 張 兵

（徐州工程學(xué)院，江蘇 徐州 221000）

隨著時(shí)代不斷發(fā)展，人民生活水平不斷提高，城市居民對(duì)生鮮農(nóng)產(chǎn)品需求量和品質(zhì)要求也日益提高，冷鏈物流產(chǎn)業(yè)逐漸進(jìn)入人們視野。冷鏈物流本質(zhì)是一條物流鏈，從農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地預(yù)冷到冷藏運(yùn)輸、零售冷藏，最后送到消費(fèi)者手中，這一過程有80%以上的時(shí)間在農(nóng)產(chǎn)品的物流配送上，由此可見，冷藏運(yùn)輸是冷鏈物流的最重要環(huán)節(jié)。歐美發(fā)達(dá)國家由于物流技術(shù)發(fā)展早，同時(shí)對(duì)于食品安全問題的重視，其農(nóng)產(chǎn)品運(yùn)輸保證全程冷藏保鮮，農(nóng)產(chǎn)品耗損率保持在5%以下。1958年，美國學(xué)者Arsdel等人提出冷凍食品的質(zhì)量最終取決于冷藏運(yùn)輸時(shí)間（Time）、流通過程的溫度（Temperature）、容許變質(zhì)度（Tolerance），即“3T”原理，這一原理揭示了冷凍食品的質(zhì)量與冷藏運(yùn)輸時(shí)間及溫度之間的密切聯(lián)系[1]。本文通過研究相關(guān)文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)徐州市城市農(nóng)產(chǎn)品的冷鏈物流運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展現(xiàn)狀仍存在很多問題， 冷鏈物流技術(shù)發(fā)展還不夠完善，冷鏈物流產(chǎn)業(yè)設(shè)備嚴(yán)重不足，無法實(shí)現(xiàn)“從原產(chǎn)地到消費(fèi)者”的一體化體系。本文旨在研究城市農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流的配送及路徑優(yōu)化，通過尋求最優(yōu)的車輛配送和路徑規(guī)劃方案，縮短冷鏈物流配送時(shí)間，減少農(nóng)產(chǎn)品路程耗損率，實(shí)現(xiàn)真正意義上的“全程冷鏈”。本文創(chuàng)新點(diǎn)在于：根據(jù)城市路徑的復(fù)雜性，以城市路線網(wǎng)絡(luò)為研究出發(fā)點(diǎn)，充分考慮城市物流配送存在的各種因素，將其轉(zhuǎn)化為運(yùn)輸距離，結(jié)合時(shí)間成本和距離之間存在的關(guān)系，建立最短路徑模型，并結(jié)合算法對(duì)模型進(jìn)行求解。

一、徐州市農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流的特點(diǎn)

生鮮農(nóng)產(chǎn)品是城市居民日常飲食膳食的重要組成部分，農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量和食品安全也日益成為大眾所關(guān)注的重大健康問題，而冷鏈物流往往可以保證生鮮農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量，所以冷鏈物流發(fā)展關(guān)乎著農(nóng)產(chǎn)品市場和前景，冷鏈物流技術(shù)也逐漸成為當(dāng)今生鮮農(nóng)產(chǎn)品市場發(fā)展的主流研究方向。生鮮農(nóng)產(chǎn)品具有鮮活性、易腐性等特性，同時(shí)，具有季節(jié)性、區(qū)域性等特點(diǎn)，由此造成冷鏈物流運(yùn)輸?shù)膹?fù)雜性，需要對(duì)冷鏈物流設(shè)備、技術(shù)以及人員有著更高的要求，具體體現(xiàn)在以下方面。

1.冷鏈物流布局分散

徐州市農(nóng)產(chǎn)品多集中在鄉(xiāng)鎮(zhèn)或城市外環(huán)地區(qū)，而銷售地多數(shù)集中在城鄉(xiāng)地區(qū)，由于原產(chǎn)地缺乏資金投入，很難吸引銷售商在原產(chǎn)地進(jìn)行投資，從而出現(xiàn)產(chǎn)銷分離情況。大多數(shù)農(nóng)產(chǎn)品的銷售流向都是分散的，很難進(jìn)行集中管理與銷售，為此冷鏈物流布局也是一大難題。同時(shí)，生鮮農(nóng)產(chǎn)品多半具有季節(jié)性和區(qū)域性的特征，這樣要實(shí)現(xiàn)真正的全程冷鏈，需要龐大的冷鏈物流布局網(wǎng)絡(luò)來支持。

2.冷鏈物流成本高

徐州市物流發(fā)展較為迅速，但尚未成熟，冷鏈物流設(shè)備價(jià)格高昂，很多個(gè)體戶難以承擔(dān)，伴隨著冷鏈物流過程的復(fù)雜性，運(yùn)輸成本相比于普通物流要高出30%～40%。國內(nèi)依賴于冷鏈物流技術(shù)發(fā)展還需要漫長的研究開發(fā)過程，當(dāng)今學(xué)者多數(shù)通過研究冷鏈物流路徑優(yōu)化來減少在農(nóng)產(chǎn)品運(yùn)輸過程中的損耗，通過這一途徑降低冷鏈物流的運(yùn)輸成本。

二、徐州市農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流現(xiàn)狀

1.生鮮農(nóng)產(chǎn)品市場難以滿足

國內(nèi)生鮮農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)呈現(xiàn)季節(jié)性和區(qū)域性趨勢，徐州市農(nóng)產(chǎn)品市場想要打破這一束縛得依托于冷鏈物流技術(shù)的發(fā)展，隨著國民經(jīng)濟(jì)的不斷增長，這樣的供需市場矛盾日益顯著，國內(nèi)落后的冷鏈物流體系更加難以城市農(nóng)產(chǎn)品市場的需求，城市農(nóng)產(chǎn)品市場的需求缺口導(dǎo)致農(nóng)產(chǎn)品市場存在不穩(wěn)定供應(yīng)和不正當(dāng)競爭等問題，生鮮農(nóng)產(chǎn)品價(jià)格短時(shí)間也無法下降。

2.生鮮農(nóng)產(chǎn)品運(yùn)輸過程耗損嚴(yán)重

由于國內(nèi)冷鏈物流技術(shù)發(fā)展還不夠完善，冷藏設(shè)備嚴(yán)重不足，導(dǎo)致國內(nèi)冷鏈物流很難實(shí)現(xiàn)“全程冷鏈”，多數(shù)是采取“半程冷鏈”，常溫運(yùn)輸過程下的農(nóng)產(chǎn)品很難保證其最初的品質(zhì)和質(zhì)量，農(nóng)產(chǎn)品耗損嚴(yán)重。徐州冷鏈物流技術(shù)發(fā)展尚未成熟，農(nóng)產(chǎn)品原產(chǎn)地多數(shù)沒有專門用于貯藏的冷庫和保溫場所，同時(shí)，國內(nèi)冷藏運(yùn)輸車數(shù)量較少，多數(shù)農(nóng)產(chǎn)品商家采取普通貨車對(duì)農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)行運(yùn)輸，冷藏運(yùn)輸率僅有10%～20%左右，這樣運(yùn)輸過程中所造成的農(nóng)產(chǎn)品損失很難通過技術(shù)方面進(jìn)行彌補(bǔ)，城市農(nóng)產(chǎn)品成本居高不下，導(dǎo)致農(nóng)產(chǎn)品市場難以打開。

3.冷鏈物流缺乏專業(yè)化、規(guī)劃化的市場體系

我國冷鏈物流相較于西方發(fā)達(dá)國家而言，起步較晚，冷鏈物流的科學(xué)技術(shù)還不夠先進(jìn)，尚未建立標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的冷鏈物流市場體系。徐州市冷鏈物流總體上采取粗放式操作管理，與國際冷鏈標(biāo)準(zhǔn)仍有很大差距。同時(shí)，從業(yè)人員缺乏專業(yè)性培訓(xùn)，在農(nóng)產(chǎn)品裝運(yùn)過程中的操作不規(guī)范導(dǎo)致冷鏈物流達(dá)不到預(yù)計(jì)效果和增加農(nóng)產(chǎn)品耗損率。

三、徐州市農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流配送問題及路徑優(yōu)化研究

1.車輛路徑問題定義

城市農(nóng)產(chǎn)品車輛路徑問題是優(yōu)化城市農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流配送的有效途徑[2]，車輛路徑問題也是如今冷鏈物流發(fā)展的主流方向，通過建立路徑優(yōu)化模型，對(duì)城市農(nóng)產(chǎn)品配送路徑進(jìn)行優(yōu)化，合理規(guī)劃配送路徑，選擇最優(yōu)路徑方案，達(dá)到縮短配送時(shí)間，提高配送效率，降低冷鏈物流配送成本的效果。城市農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流車輛路徑問題屬于VRP問題的特殊情況，具有運(yùn)輸時(shí)間要求高、城市路徑復(fù)雜、受道路環(huán)境影響大等特點(diǎn)。

車輛路徑問題，及VRP問題主要是由以下幾個(gè)因素進(jìn)行一個(gè)或多個(gè)的組合。

（1）道路因素。道路是物流運(yùn)輸?shù)幕A(chǔ)，是車輛路徑問題的核心要素。本文用從始發(fā)物流園出發(fā)按照一定路線到達(dá)另一個(gè)下家物流園進(jìn)行冷鏈物流的周轉(zhuǎn)及配送。

（2）客戶因素?？蛻酎c(diǎn)代表運(yùn)輸問題中的配送對(duì)象，一般情況下包含以下要素：對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行接收以及接收和需求服務(wù)的時(shí)間段。同時(shí)在冷鏈物流運(yùn)輸配送過程中，需要考慮有些客戶的確定性及不確定性需求，保證農(nóng)產(chǎn)品在城市冷藏運(yùn)輸配送過程中的質(zhì)量和新鮮度不會(huì)受到影響。

（3）中心倉庫。每條冷鏈運(yùn)輸車輛的起點(diǎn)或終點(diǎn)。車輛從中心倉庫對(duì)輻射范圍的客戶點(diǎn)進(jìn)行配送，實(shí)現(xiàn)冷鏈運(yùn)輸?shù)淖詈笠还铩?/p>

（4）車輛。冷鏈配送所需要的特定車輛，也是提高冷鏈物流效用的重要因素之一。各物流園設(shè)置專門的冷鏈物流配送路徑及停放地點(diǎn)，提供給進(jìn)行冷藏運(yùn)輸?shù)奶囟ㄜ囕v，可以很好地提高冷鏈物流的配送效率。

2.問題描述與假設(shè)

本文主要研究城市農(nóng)產(chǎn)品車輛配送路徑問題，針對(duì)各個(gè)物流園之間路徑距離提供農(nóng)產(chǎn)品周轉(zhuǎn)運(yùn)輸服務(wù)，以合理規(guī)劃冷藏車輛最優(yōu)路徑，縮短配送時(shí)間，確保農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量為最終目標(biāo)。結(jié)合城市農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流配送問題的復(fù)雜性，本文提出以下幾點(diǎn)基本假設(shè)：假設(shè)1，冷鏈物流配送為單車配送路線；假設(shè)2，已知各個(gè)配送點(diǎn)需求量和地理位置；假設(shè)3，客戶對(duì)于物流配送時(shí)間沒有限制，忽略因?yàn)榕渌统瑫r(shí)所造成的懲罰成本及時(shí)間窗成本；假設(shè)4，冷鏈車輛裝載量可以滿足配送點(diǎn)需求。

結(jié)合城市農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流實(shí)際配送過程，考慮農(nóng)產(chǎn)品在冷鏈配送過程中的特殊性，農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量隨著時(shí)間變化而變化和道路擁堵情況對(duì)配送時(shí)間以及配送速度的影響，建立車輛路徑總成本最優(yōu)模型，成本最優(yōu)模型也是VRP問題常見的基本數(shù)學(xué)模型之一。本文的運(yùn)輸總成本包含運(yùn)輸成本和質(zhì)量耗損成本。

3.成本最優(yōu)模型建立

（1）運(yùn)輸成本。冷藏運(yùn)輸是冷鏈物流中最重要的一環(huán)，也是冷鏈物流占時(shí)間比重最重的過程，降低冷藏運(yùn)輸成本是降低冷鏈物流總成本的主要方向。運(yùn)輸成本主要包括運(yùn)輸車輛成本、運(yùn)輸人員管理成本和運(yùn)輸車輛燃料成本。所以對(duì)于冷鏈物流中運(yùn)輸成本計(jì)算公式可以表示為：

（2）質(zhì)量耗損成本。冷鏈物流運(yùn)輸對(duì)象多為生鮮農(nóng)產(chǎn)品等易腐品，產(chǎn)品質(zhì)量受到溫度、濕度、時(shí)間等因素的影響，所以冷鏈物流相較于一般物流，多采用冷藏運(yùn)輸，農(nóng)產(chǎn)品保存在適宜溫度下進(jìn)行運(yùn)輸，可以有效地減少運(yùn)輸過程中的耗損，但這樣并不能完全避免運(yùn)輸途中所產(chǎn)生的耗損。本文主要考慮農(nóng)產(chǎn)品在冷鏈物流中質(zhì)量隨時(shí)間變化所引起的耗損成本，其計(jì)算公式可以如下表示：

（3）成本最優(yōu)模型。綜合上述冷鏈物流配送問題各成本分析，城市農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流車輛成本最優(yōu)模型的目標(biāo)函數(shù)可以表示為：

4.VRP模型轉(zhuǎn)化

在模型分析與建立過程中，考慮配送時(shí)間和距離呈正相關(guān)，當(dāng)運(yùn)輸速度一定時(shí)，配送路徑距離最短同時(shí)可以說明配送時(shí)間最短。對(duì)此，本文將VRP問題中的成本最優(yōu)模型轉(zhuǎn)化為配送路徑距離最優(yōu)模型，可以更加直觀的反映冷鏈物流對(duì)時(shí)間這一關(guān)鍵點(diǎn)的敏感性，同時(shí)也可以更加方便城市農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流車輛配送路徑優(yōu)化方案的選擇。

（1）VRP最短距離模型。本文通過對(duì)VRP問題中的成本因素進(jìn)行研究分析，首先建立成本最優(yōu)模型，考慮城市道路環(huán)境的復(fù)雜性與特殊性，將道路擁堵情況所造成的時(shí)間成本增加轉(zhuǎn)化為運(yùn)輸路徑距離變化，建立VRP最短距離模型，將冷鏈物流運(yùn)輸過程中的擁堵路段和擁堵時(shí)間考慮其中，得到模型目標(biāo)函數(shù)變化為：

（2）VRP模型轉(zhuǎn)化。在模型分析與建立過程中，考慮配送時(shí)間和距離呈正相關(guān)，當(dāng)運(yùn)輸速度一定時(shí)，配送路徑距離最短同時(shí)可以說明配送時(shí)間最短。對(duì)此，本文將VRP問題中的成本最優(yōu)模型轉(zhuǎn)化為配送路徑距離最優(yōu)模型，可以更加直觀的反映冷鏈物流對(duì)時(shí)間這一關(guān)鍵點(diǎn)的敏感性，同時(shí)也可以更加方便城市農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流車輛配送路徑優(yōu)化方案的選擇。

四、徐州市農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流VRP模型求解

1.Floyd求解任意兩道路連接點(diǎn)間最短距離

Floyd 算法又稱插點(diǎn)法，是用于尋找給定的加權(quán)圖中多點(diǎn)之間最短路徑的算法。其既可以用作無向圖中最短路徑的求解，也可以用作有向圖。城市道路交通道路多數(shù)分為單行道和雙行道，可以靈活運(yùn)用Floyd算法，對(duì)冷鏈物流配送路徑進(jìn)行計(jì)算優(yōu)化，最終挑選出最優(yōu)路徑方案。

上述迭代方程中，k表示迭代次數(shù)，當(dāng)k=n時(shí)，wn即為各頂點(diǎn)之間最短路徑長度。

（1） VRP最優(yōu)路徑模型對(duì)比分析。通過Floyd算法對(duì)城市農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流車輛配送路徑優(yōu)化模型的求解，對(duì)于優(yōu)化前后的車輛配送路徑選擇方案進(jìn)行實(shí)例對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)優(yōu)化后的路徑方案在行駛時(shí)間、配送效率穩(wěn)定性上都有著明顯變化，對(duì)于城市農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流發(fā)展提供更多方向，通過降低車輛路程行駛時(shí)間，可以節(jié)約物流企業(yè)成本，為冷鏈物流企業(yè)帶來更多效益與利潤。

（2）模型實(shí)例求解——以徐州市冷鏈物流為例。徐州冷鏈物流主要采取集中式物流園模式，故本文主要研究徐州市大型物流園之間的冷鏈物流VRP問題及路徑優(yōu)化，徐州市各大型物流園的布局，而對(duì)于分散的小型冷鏈物流企業(yè)不予考慮。

2.配送路徑優(yōu)化前后對(duì)比

通過徐州市大型物流園的分布，可以根據(jù)地圖對(duì)兩兩物流節(jié)點(diǎn)之間的路徑進(jìn)行選擇。由于城市道路的復(fù)雜性，本文將配送過程中可能遇見的道路情況（交通紅綠燈、道路擁擠情況等）進(jìn)行賦值權(quán)重。本文通過對(duì)路徑優(yōu)化模型算法求解，得出徐州市各物流園優(yōu)化后的最短路徑距離數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 徐州市各物流園路徑優(yōu)化后的最短路徑距離 （單位：千米）

根據(jù)Floyd算法對(duì)徐州市各物流園之間的路徑進(jìn)行計(jì)算，得出徐州市物流園之間最短路徑，通過優(yōu)化前后路徑距離對(duì)比，可以選擇最優(yōu)路徑來縮短路徑距離，從而減少運(yùn)輸成本，提高冷鏈物流配送效率，最大程度的降低農(nóng)產(chǎn)品在冷鏈運(yùn)輸中的耗損，使得企業(yè)獲得更多的利潤。

根據(jù)徐州市冷鏈物流的配送模式，很難實(shí)現(xiàn)從產(chǎn)地直接到客戶的配送方式，所以本文研究將方向放在各物流園之間的配送路徑優(yōu)化問題，通過物流園的輻射范圍影響來進(jìn)行具體的客戶冷鏈農(nóng)產(chǎn)品配送，根據(jù)客戶需求，選取最優(yōu)的配送方案。

五、結(jié)語

本文首先對(duì)我國城市農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流發(fā)展現(xiàn)狀及存在問題進(jìn)行概述，從城市交通運(yùn)輸?shù)膹?fù)雜性和冷鏈物流運(yùn)輸對(duì)象的特殊性出發(fā)，分析冷鏈物流在城市配送過程中的影響因素，最終選擇從車輛配送問題及路徑優(yōu)化入手，建立VRP路徑距離最優(yōu)模型，并運(yùn)用Floyd算法進(jìn)行模型求解，通過實(shí)例對(duì)比分析，選擇城市農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流最優(yōu)路徑方案進(jìn)行產(chǎn)品配送，降低企業(yè)成本的同時(shí)，促進(jìn)冷鏈物流技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展，推進(jìn)我國冷鏈全程化、一體化進(jìn)程。我國冷鏈物流水平還處于較低水平，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展進(jìn)步，對(duì)于冷鏈物流企業(yè)來說，既是機(jī)遇也是挑戰(zhàn)。為適應(yīng)城市農(nóng)產(chǎn)品市場需求，冷鏈物流企業(yè)可以積極推進(jìn)城鄉(xiāng)結(jié)合冷庫建設(shè)，實(shí)現(xiàn)從原產(chǎn)地開始到消費(fèi)者的完整的全程冷鏈流程。構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)化、專業(yè)化的冷鏈物流市場體系，突破生鮮農(nóng)產(chǎn)品季節(jié)性和區(qū)域性的束縛，形成全季節(jié)、全區(qū)域的農(nóng)產(chǎn)品銷售模式，推進(jìn)我國冷鏈物流技術(shù)和市場的進(jìn)一步發(fā)展。