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        基于多目標(biāo)優(yōu)化的社區(qū)團(tuán)購(gòu)倉(cāng)配中心選址研究

        2022-10-17 03:39:10杜俊杰何文龍DUJunjieHEWenlongLILi
        物流科技 2022年13期
        關(guān)鍵詞:成本產(chǎn)品

        杜俊杰,何文龍,李 莉 DU Junjie, HE Wenlong, LI Li

        (新疆農(nóng)業(yè)大學(xué) 交通與物流工程學(xué)院,新疆 烏魯木齊 830052)

        由于人類經(jīng)濟(jì)社會(huì)的高速發(fā)展,各類技術(shù)也在不斷完善和廣泛應(yīng)用,所以,人民群眾對(duì)生命品質(zhì)問(wèn)題的需求也愈來(lái)愈高,人們不僅要求新鮮農(nóng)作物的營(yíng)養(yǎng)豐富,更要求新鮮農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)的安全。社區(qū)團(tuán)購(gòu)管理模式下的倉(cāng)配中心,對(duì)于各類產(chǎn)品都發(fā)揮著加工、包裝、臨時(shí)存放等的關(guān)鍵功能。同時(shí),也對(duì)社會(huì)團(tuán)購(gòu)中生鮮農(nóng)產(chǎn)品的長(zhǎng)期保鮮貯藏和多級(jí)物流配送起到非常重要的作用。

        1 研究背景

        近些年來(lái),學(xué)者們?cè)趯?duì)生鮮農(nóng)產(chǎn)品的研究頗多。高悅凱、趙惠提出了能減少物流成本、增強(qiáng)物流效率、加大產(chǎn)品附加值的三種模式,并提出相應(yīng)策略和建議。曹倩、邵舉平、孫延安建立了多目標(biāo)數(shù)學(xué)模型并引入懲罰函數(shù)來(lái)處理約束,對(duì)遺傳算法進(jìn)行改進(jìn)獲得Pareto 最優(yōu)解。趙霞、曹寶明、竇建平建立了考慮最小化總成本和最大化客戶需求滿足率兩個(gè)目標(biāo)的多目標(biāo)混合整數(shù)規(guī)劃數(shù)學(xué)模型。馮樂(lè)運(yùn)用近鄰傳播聚類算法和粒子群算法對(duì)S 公司農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)行配送路徑的優(yōu)化。陽(yáng)幸宇、鄭國(guó)華、曹靖從企業(yè)和客戶兩個(gè)角度進(jìn)行生鮮農(nóng)產(chǎn)品配送網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化,并利用LINGO 軟件編程進(jìn)行求解,對(duì)模型的有效性進(jìn)行了驗(yàn)證。尹三平為了解決A 公司配送不及時(shí)、配送成本高等問(wèn)題,通過(guò)節(jié)約里程法的模型,對(duì)A 公司進(jìn)行了配送路徑優(yōu)化。陳明泉通過(guò)價(jià)值鏈管理理論,發(fā)展上下游企業(yè),實(shí)現(xiàn)突破。

        基于以往學(xué)者的研究現(xiàn)狀來(lái)看,更多的是從多目標(biāo)規(guī)劃角度對(duì)生鮮農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化,方法比較多。但也有著一些不足,例如:針對(duì)社區(qū)團(tuán)購(gòu)產(chǎn)品倉(cāng)配設(shè)施的研究只是抓供應(yīng)商與社區(qū)團(tuán)購(gòu)倉(cāng)配中心這個(gè)階段,對(duì)控制成本方面考慮不夠。所以本文建立的多目標(biāo)規(guī)劃模型是針對(duì)社區(qū)團(tuán)購(gòu)生鮮農(nóng)產(chǎn)品倉(cāng)配中心選址并考慮到產(chǎn)品倉(cāng)儲(chǔ)能耗成本,使利潤(rùn)達(dá)到最高,并通過(guò)實(shí)例分析驗(yàn)證了模型的優(yōu)化性,為相關(guān)企業(yè)社區(qū)團(tuán)購(gòu)更好地發(fā)展提供借鑒意義。

        2 問(wèn)題描述與模型構(gòu)建

        2.1 問(wèn)題描述與假設(shè)

        有m 家產(chǎn)品供應(yīng)商和k 個(gè)網(wǎng)格倉(cāng),n 個(gè)備選倉(cāng)配中心,現(xiàn)從n 個(gè)備選社區(qū)團(tuán)購(gòu)倉(cāng)配中心中選擇最好的一處,使成本控制最優(yōu),實(shí)現(xiàn)從供應(yīng)商——倉(cāng)配中心——覆蓋網(wǎng)格倉(cāng)運(yùn)輸產(chǎn)品的過(guò)程。其中產(chǎn)品需要進(jìn)行倉(cāng)儲(chǔ)、分揀和配送,同時(shí),倉(cāng)配中心在產(chǎn)品入庫(kù),臨時(shí)加工、存儲(chǔ)、出庫(kù)都要特別注意。所以社區(qū)團(tuán)購(gòu)倉(cāng)配中心選址一定要在使總利潤(rùn)最大的情況下使系統(tǒng)運(yùn)行能力最佳,如圖1 所示。

        圖1 由供應(yīng)商、倉(cāng)配中心和網(wǎng)格倉(cāng)構(gòu)成的物流配送規(guī)劃圖

        模型假設(shè)如下:

        (1) 各倉(cāng)配中心不可互相送貨,但可以多個(gè)中心為一個(gè)覆蓋網(wǎng)格倉(cāng)提供配送服務(wù);

        (2) 選定備選中心,即假設(shè)各級(jí)之間的距離、配速和運(yùn)輸費(fèi)用已知;

        (3) 運(yùn)費(fèi)、運(yùn)量和運(yùn)距之間存在一定的線性相關(guān)性;

        (4) 社區(qū)團(tuán)購(gòu)倉(cāng)配中心中應(yīng)滿足供應(yīng)大于需求;

        (5) 固定建設(shè)費(fèi)用已知。

        2.2 模型構(gòu)建

        參數(shù)定義:

        i 表示第i 個(gè)產(chǎn)品供應(yīng)商,i∈(1,2 ,…,m );j 表示第j 個(gè)社區(qū)團(tuán)購(gòu)倉(cāng)配中心備選地,j∈(1,2 ,…,n );k 表示第k 個(gè)網(wǎng)格倉(cāng),k∈(1,2 ,…,p );X表示從供應(yīng)商i 到倉(cāng)配中心j 的產(chǎn)品運(yùn)量;Y表示從倉(cāng)配中心j 到網(wǎng)格倉(cāng)k 的產(chǎn)品運(yùn)量;D表示從供應(yīng)商i到倉(cāng)配中心j 的運(yùn)輸距離;L表示從倉(cāng)配中心j 到網(wǎng)格倉(cāng)k 的運(yùn)輸距離;q表示從供應(yīng)商i 到倉(cāng)配中心j 的單位產(chǎn)品運(yùn)輸費(fèi)率;r表示從倉(cāng)配中心j 到網(wǎng)格倉(cāng)k 的單位產(chǎn)品運(yùn)輸費(fèi)率;h表示網(wǎng)格倉(cāng)k 的需求量;U表示倉(cāng)配中心建設(shè)固定投資;v表示車(chē)輛從供應(yīng)商處到倉(cāng)配中心的運(yùn)輸速度;v表示車(chē)輛從倉(cāng)配中心到網(wǎng)格倉(cāng)的運(yùn)輸速度;Z表示倉(cāng)配中心是否建立的情況;E表示是否存在庫(kù)存;e 表示基礎(chǔ)單元里程能耗成本;p 表示單位產(chǎn)品價(jià)值;b 表示配送過(guò)程商品損耗系數(shù)。

        決策變量:

        設(shè)Z為0-1 規(guī)劃,通過(guò)倉(cāng)配中心j 中倉(cāng)配總量來(lái)決定是否在j 點(diǎn)設(shè)立倉(cāng)配中心,如下所示:

        這里取1 說(shuō)明在j 點(diǎn)設(shè)有倉(cāng)配中心,取0 則不成立。為迎合用戶需要,倉(cāng)配中心的共享倉(cāng)中也會(huì)有相應(yīng)的庫(kù)存成本發(fā)生。列式為C=Q*c。其中c代表企業(yè)存貨成本,Q代表在第j 個(gè)倉(cāng)配中心的貨物存貨量。設(shè)E代表是否有庫(kù)存,則:

        約束條件:

        式(1) 是目標(biāo)函數(shù),表明總成本最低(即運(yùn)輸、損耗、倉(cāng)儲(chǔ)、建造費(fèi)和能耗費(fèi)五項(xiàng)費(fèi)用的總和);式(2) 表明項(xiàng)目能否選擇在j 建造倉(cāng)配中心;式(3) 表明在j 點(diǎn)倉(cāng)庫(kù)是否存在;式(4) 表明商品庫(kù)存量;式(5) 表明供大于求。

        3 案例分析

        3.1 公司問(wèn)題描述

        某市是S 省的重要交通運(yùn)輸中樞,城市正在大力發(fā)展農(nóng)副產(chǎn)品、商業(yè)服務(wù),不斷完善倉(cāng)配中心和物流配送中心。某企業(yè)在該城市的社區(qū)團(tuán)購(gòu)中有五大供應(yīng)商G1、G2、G3、G4、G5,以及三個(gè)備選倉(cāng)配中心C1、C2、C3 和五個(gè)主要覆蓋網(wǎng)格倉(cāng)H1、H2、H3、H4、H5,現(xiàn)在需要從三個(gè)備選倉(cāng)配中心中,挑選一個(gè)成本最低的倉(cāng)配中心。下面是已知條件:表1 表示供應(yīng)商到備選倉(cāng)配中心的距離和單位運(yùn)費(fèi)情況,表2 表示備選中心到網(wǎng)格倉(cāng)的距離和單位運(yùn)費(fèi),還有網(wǎng)格倉(cāng)所在地區(qū)的需求量、配送車(chē)從供應(yīng)商到倉(cāng)配中心的運(yùn)輸速度V設(shè)定為90km/h、運(yùn)輸車(chē)從倉(cāng)配中心到網(wǎng)格倉(cāng)的運(yùn)輸速度V設(shè)定為55km/h、能耗e 設(shè)定為4.2(元/h)、產(chǎn)品的平均價(jià)值P 設(shè)定為95(元/kg)、產(chǎn)品變質(zhì)系數(shù)b 設(shè)定為0.012。

        表1 供應(yīng)商到生鮮農(nóng)產(chǎn)品備選倉(cāng)配中心的距離及單位運(yùn)費(fèi)

        表2 備選倉(cāng)配中心到網(wǎng)格倉(cāng)的距離及單位運(yùn)費(fèi)

        3.2 求解方法

        人們所熟悉的多目標(biāo)優(yōu)化方法一般有加權(quán)法、分層排序法、理想點(diǎn)法等。本文使用了加權(quán)法來(lái)解決,一般使用加權(quán)法所得到的最佳預(yù)測(cè)解都具有如下特性:首先選取權(quán)重W,由單目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題中求出一套最佳預(yù)測(cè)解X*(W ),當(dāng)X*(W )是單目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題的惟一最優(yōu)解或當(dāng)W>0 時(shí),一定有X*(W )是某多目標(biāo)問(wèn)題的一種非劣解。這也表明了不管目標(biāo)函數(shù)和有效域是不是凸性的,正確的選擇方法總會(huì)生成非劣解。當(dāng)目標(biāo)函數(shù)和有效域都是凸性時(shí),理論上任何的非劣解都可以在計(jì)算加權(quán)法的問(wèn)題中找出。由于本文所要計(jì)算的目標(biāo)函數(shù)問(wèn)題都是求極小的問(wèn)題,所以,在通過(guò)層次分析法以及估計(jì),本文中選取W=0.228,0.285,0.487 三個(gè)數(shù)值代入其中計(jì)算,看出該矩陣的一致性較好。針對(duì)本文中的社區(qū)團(tuán)購(gòu)倉(cāng)配中心選址模型,利用LINGO 編程得出結(jié)果。

        3.3 求解結(jié)果分析

        本文所建立的模式,通過(guò)67 次迭代得出最優(yōu)解,倉(cāng)配中心最低的運(yùn)營(yíng)成本約為237 750.9 萬(wàn)元,此時(shí)應(yīng)該選C2 地區(qū)建社區(qū)團(tuán)購(gòu)的倉(cāng)配中心。為使其更為可信,再取W=0.5,0.35,0.15 三個(gè)值代入再次計(jì)算結(jié)果,得出倉(cāng)配中心最低總成本為239 664.6元,又選擇C2 地區(qū)建社區(qū)團(tuán)購(gòu)的倉(cāng)配一體中心;另取W=0.31,0.51,0.18 三個(gè)數(shù)值代入再次計(jì)算結(jié)果,得最低總成本為244 375.3 元,又選擇C2 地區(qū)建社區(qū)團(tuán)購(gòu)的倉(cāng)配一體中心,再經(jīng)過(guò)對(duì)比后,均是選取了C2 地區(qū)作為倉(cāng)配中心,所以,本模式非??尚?。同時(shí),考慮到C2 區(qū)域的客觀條件也非常良好,因此C2 區(qū)域不僅交通比較方便,并且C2 區(qū)域也更接近于農(nóng)村,因此土地價(jià)格比較低廉,勞動(dòng)力也比較豐富,不僅節(jié)省了建筑成本費(fèi)用,同時(shí)也為倉(cāng)配中心的建立提供了充分的勞力資源保證。綜上所述,在C2 區(qū)域設(shè)立倉(cāng)配中心是最優(yōu)的選擇。

        4 結(jié) 論

        基于社區(qū)團(tuán)購(gòu)對(duì)主要商品運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn),以及社區(qū)團(tuán)購(gòu)模式日益被大眾所青睞,其商品的安全性保證及其倉(cāng)配中心選址意義越來(lái)越明顯。結(jié)果表明,在總成本中,將產(chǎn)品損耗成本、能耗成本這些關(guān)鍵因素考量進(jìn)來(lái),使成本計(jì)算更加精細(xì),從而能夠更有效提升顧客滿意度,在提高倉(cāng)配中心業(yè)績(jī)的同時(shí),也提升了該模式物流的整體服務(wù)質(zhì)量。通過(guò)此模型,可以解決社區(qū)團(tuán)購(gòu)倉(cāng)配中心選址這一類的問(wèn)題,達(dá)到經(jīng)營(yíng)成本最低的目標(biāo),為其他社區(qū)團(tuán)購(gòu)倉(cāng)配中心的選址提供借鑒意義。

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