王力鋒，黃 斐

(澳門(mén)科技大學(xué)，澳門(mén) 999078)

1 引言

隨著食品消費(fèi)結(jié)構(gòu)的變化，居民對(duì)冷鮮食品需求量越來(lái)越大。冷凍食品銷售行業(yè)進(jìn)入快速增長(zhǎng)階段，冷鮮市場(chǎng)對(duì)冷鏈物流配送的要求也越來(lái)越高。在配送過(guò)程中，保證冷鮮食品的新鮮度和衛(wèi)生品質(zhì)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

國(guó)外對(duì)冷鏈物流的研究較早，更加側(cè)重于冷鏈物流的定性研究，將維持食物品質(zhì)作為冷鏈物流的最大目的，提出能夠信息管理的供應(yīng)鏈模式，以此保證冷鏈物流的服務(wù)質(zhì)量。除此之外，還建立了一套關(guān)于食品安全的績(jī)效評(píng)估體系，量化估計(jì)冷鏈物流業(yè)內(nèi)的各項(xiàng)技術(shù)方法，制定冷藏物流鏈應(yīng)遵循的理論原則。國(guó)內(nèi)針對(duì)冷鏈物流的研究也日漸成熟，目前常用的方法主要有基于混合蟻群算法的冷鏈物流配送方法和考慮交通擁堵的冷鏈物流城市配送方法。傳統(tǒng)方法大多是通過(guò)分析冷鏈物流中的貨物損耗量來(lái)建立一個(gè)優(yōu)化冷鏈物流方案的模型，再應(yīng)用一定的原理對(duì)冷鏈物流成本進(jìn)行最小化處理。但其在規(guī)劃配送路徑的過(guò)程中，未充分考慮貨損成本，且忽略了裝卸貨物的腐壞損失，導(dǎo)致配送成本較高，致使方法的實(shí)用性較差。

針對(duì)傳統(tǒng)冷鏈物流配送規(guī)劃方法存在的配送成本較高、時(shí)效性差的問(wèn)題，本研究通過(guò)劃分客戶類別確定優(yōu)先配送點(diǎn)，然后計(jì)算最高客戶滿意度以及最低配送成本的目標(biāo)函數(shù)，并利用遺傳算法制定最優(yōu)的冷鏈物流配送方案，從而保證了冷藏貨物配送效率與安全。

2 多目標(biāo)冷鏈物流配送優(yōu)化方法設(shè)計(jì)

2.1 劃分冷鏈物流配送客戶價(jià)值等級(jí)

根據(jù)客戶為企業(yè)創(chuàng)造的利潤(rùn)，劃分冷鏈物流配送客戶的價(jià)值等級(jí)。結(jié)合物流配送企業(yè)的實(shí)際情況，遵循系統(tǒng)性和可操作性的原則，構(gòu)建配送客戶的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。選取評(píng)價(jià)指標(biāo)如下表所示。

表1 客戶價(jià)值等級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)

設(shè)定客戶價(jià)值等級(jí)的評(píng)價(jià)值為[0，10]，將其劃分為5個(gè)評(píng)語(yǔ)集等級(jí)：高端客戶8～10、良性客戶6～8、常規(guī)客戶4～6、開(kāi)發(fā)客戶2～5，低端客戶0～3。設(shè)每個(gè)評(píng)語(yǔ)集的雙邊約束為、，客戶價(jià)值隨機(jī)性為，則客戶等級(jí)數(shù)字特征的計(jì)算公式為

(1)

式(1)中，、、分別為客戶評(píng)價(jià)等級(jí)對(duì)應(yīng)的期望、熵、超熵。計(jì)算可得評(píng)語(yǔ)集的數(shù)字特征值，具體如表2所示。

表2 客戶等級(jí)評(píng)語(yǔ)集的數(shù)字特征值

建立評(píng)價(jià)指標(biāo)因素集，量化因素集中任意兩指標(biāo)的重要性程度，對(duì)各指標(biāo)因子進(jìn)行打分，設(shè)定評(píng)分區(qū)間與評(píng)語(yǔ)集一致。根據(jù)分?jǐn)?shù)值確定數(shù)字特征值，得到指標(biāo)因素集中，個(gè)指標(biāo)的綜合評(píng)價(jià)矩陣

(2)

計(jì)算評(píng)價(jià)矩陣的最大特征根，一致性檢驗(yàn)后，將其作為指標(biāo)權(quán)重集W，得到客戶價(jià)值的綜合評(píng)價(jià)矩陣B為

B=×

(3)

計(jì)算綜合評(píng)價(jià)矩陣B的數(shù)字特征值，比較B與評(píng)語(yǔ)集中5個(gè)等級(jí)的數(shù)字特征值相似度，選取相似度最高的等級(jí)，為該客戶的價(jià)值等級(jí)。至此完成冷鏈物流配送客戶價(jià)值等級(jí)的劃分。

2.2 構(gòu)建多目標(biāo)冷鏈物流配送路徑模型

計(jì)算最高客戶滿意度和最低配送成本，將其作為目標(biāo)函數(shù)，構(gòu)建多目標(biāo)冷鏈物流配送路徑模型。將高端、良性客戶歸為VIP客戶，常規(guī)、開(kāi)發(fā)、低端客戶歸為普通客戶。結(jié)合不同客戶對(duì)時(shí)間的敏感度，將客戶分為4類，分別為：vip客戶且時(shí)間要求高、vip客戶且時(shí)間要求一般、普通客戶且時(shí)間要求高、普通客戶且時(shí)間要求一般，優(yōu)先配送第一種類型客戶，后服務(wù)第三種類型客戶。將配送時(shí)間的可靠性，定義為配送車(chē)輛到達(dá)客戶點(diǎn)時(shí)間的隸屬度函數(shù)，其公式為

(4)

式(4)中，為配送客戶的時(shí)間可靠性，為配送目標(biāo)數(shù)量，為客戶到客戶的直線距離，為車(chē)輛平均速度，為車(chē)輛出發(fā)時(shí)刻，為客戶給配送時(shí)間預(yù)定的配送時(shí)間段?？傻米罡呖蛻魸M意度的目標(biāo)函數(shù)max為

(5)

式(5)中，為客戶對(duì)貨物的需求量?？紤]配送車(chē)輛的油耗和制冷能耗，計(jì)算車(chē)輛能耗成本，公式為

(6)

式(6)中，為單位運(yùn)輸距離能源價(jià)格，車(chē)輛冷藏設(shè)備的平均功率，為單位時(shí)間制冷成本，為決策變量，當(dāng)車(chē)輛經(jīng)過(guò)客戶和客戶路段時(shí)，取值為1，否則為0。貨損成本取兩部分，截取配送時(shí)間累積和打開(kāi)車(chē)廂裝卸貨物過(guò)程中，導(dǎo)致的貨物腐壞損失，計(jì)算公式為

(7)

式(7)中，為單位貨物價(jià)格，為配送過(guò)程中，單位距離的貨物損壞系數(shù)，為裝卸過(guò)程中，單位數(shù)量貨物的損壞系數(shù)?？蛻襞渌蜁r(shí)間采用硬時(shí)間窗，普通客戶采用軟時(shí)間窗，處理物流的配送時(shí)間，設(shè)客戶預(yù)設(shè)的配送時(shí)間窗為[，]，分別計(jì)算在前達(dá)到客戶點(diǎn)，損失的機(jī)會(huì)成本，在后到達(dá)客戶點(diǎn)，損失的支付罰金，計(jì)算公式分別為

(8)

式(8)中，為車(chē)輛早到損失的單位時(shí)間機(jī)會(huì)成本，為車(chē)輛遲到支付客戶的單位時(shí)間罰金，為車(chē)輛從客戶到客戶的所耗時(shí)間。相加損失機(jī)會(huì)成本和支付罰金，得到物流配送的懲罰成本。則最低配送成本的目標(biāo)函數(shù)min為

min=+++

(9)

式(9)中，為配送車(chē)輛的固定成本，由物價(jià)決定。結(jié)合式(5)和式(9)，完成多目標(biāo)冷鏈物流配送路徑模型的構(gòu)建。

2.3 確定多目標(biāo)冷鏈物流最優(yōu)配送路徑

采取跟模型特點(diǎn)相符的遺傳算法，求解最優(yōu)配送路徑。首先對(duì)配送中心和配送點(diǎn)進(jìn)行染色體編碼，分別用自然數(shù)和0，表示多目標(biāo)配送點(diǎn)和配送中心，將冷鏈物流配送路徑優(yōu)化問(wèn)題，轉(zhuǎn)換為能夠直觀顯示的車(chē)輛行駛路程。將min設(shè)置為主目標(biāo)函數(shù)，將最高客戶滿意度max，設(shè)置為初始解篩選約束條件，選取能夠滿足約束條件的解，將其作為遺傳算法的初始種群。然后選取一個(gè)大于min的常數(shù)，計(jì)算常數(shù)與min的比值，將其作為遺傳算法的適應(yīng)度函數(shù)。選擇適應(yīng)度函數(shù)越大的種群個(gè)體，將其遺傳到下一代，同時(shí)采用順序交叉，隨機(jī)選擇編碼的多目標(biāo)配送點(diǎn)，按照交叉概率交換位置，擴(kuò)大最優(yōu)路徑的搜索范圍，使模型解達(dá)到全局最優(yōu)。具體流程如圖1所示。

圖1 遺傳算法求解流程

如圖1所示，當(dāng)min運(yùn)行保持平穩(wěn)時(shí)，則停止進(jìn)化，輸出最佳染色體編碼的分布路徑，至此完成多目標(biāo)冷鏈物流最優(yōu)配送路徑的確定，實(shí)現(xiàn)考慮客戶等級(jí)劃分的多目標(biāo)冷鏈物流配送優(yōu)化。

3 實(shí)驗(yàn)論證分析

為驗(yàn)證上述考慮客戶等級(jí)劃分的多目標(biāo)冷鏈物流配送優(yōu)化方法的實(shí)際應(yīng)用性能，設(shè)計(jì)如下對(duì)比實(shí)驗(yàn)。將本文方法記為實(shí)驗(yàn)組，將基于混合蟻群算法的冷鏈物流配送方法和考慮交通擁堵的冷鏈物流城市配送方法分別記為實(shí)驗(yàn)組、實(shí)驗(yàn)組。利用三組方法，分別規(guī)劃多目標(biāo)冷鏈物流配送路徑，然后比較配送成本和客戶滿意度。

3.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

選取一物流企業(yè)，具有配送團(tuán)隊(duì)和配送冷藏車(chē)，將冷鮮品送給客戶，冷藏車(chē)輛最早出發(fā)時(shí)間為6：00，每輛冷藏車(chē)的固定成本為300元，能夠用到的冷藏車(chē)有2輛，車(chē)輛從配送中心出發(fā)，送完貨后需返回配送中心，2輛冷藏車(chē)均為滿載。實(shí)驗(yàn)選取13個(gè)客戶進(jìn)行配送服務(wù)，時(shí)間敏感度為1，表示客戶對(duì)時(shí)間要求高，客戶參數(shù)如表3所示。

表3 客戶時(shí)間窗和需求量

配送中心的坐標(biāo)點(diǎn)為(35，40)，13個(gè)配送客戶的位置分布如圖2所示。

冷鏈物流配送的相關(guān)參數(shù)如表4所示。

表4 冷鏈物流配送實(shí)驗(yàn)參數(shù)

圖2 配送客戶及配送中心位置坐標(biāo)

定量評(píng)價(jià)13個(gè)客戶價(jià)值，計(jì)算不同客戶的數(shù)字特征值，確定指標(biāo)權(quán)重集和綜合評(píng)價(jià)矩陣，劃分客戶等級(jí)，評(píng)價(jià)結(jié)果如表5所示。

表5 配送客戶等級(jí)劃分結(jié)果

3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3.2.1 第一組實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)A組通過(guò)遺傳算法規(guī)劃配送路徑，設(shè)置種群規(guī)模為200，交叉概率為60%、進(jìn)化代數(shù)上限為400，將遺傳算法程序運(yùn)行50次以后，輸出最優(yōu)配送路徑。改變冷藏車(chē)的出發(fā)時(shí)間，設(shè)置為6：00～9：30，當(dāng)出發(fā)時(shí)間不同時(shí)，三組實(shí)驗(yàn)的規(guī)劃路徑也隨之改變，比較冷鏈物流的配送成本，將2輛冷藏車(chē)的配送成本相加，得到對(duì)比結(jié)果如表6所示。

表6 配送成本對(duì)比結(jié)果(元)

由表6所示結(jié)果可知，冷藏車(chē)在9：00～9：30時(shí)間段出發(fā)，三組實(shí)驗(yàn)的配送成本都降到最低，相比其它時(shí)間段，減小了貨物損耗成本、提前到達(dá)的機(jī)會(huì)成本、以及到達(dá)后支付給客戶的罰金。車(chē)輛出發(fā)時(shí)間不同，但實(shí)驗(yàn)A組配送成本一直低于兩組傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，平均配送成本為452.5元，而實(shí)驗(yàn)B組、C組平均配送成本分別為501.2元、520.7元，相比實(shí)驗(yàn)B組和C組，A組配送成本分別減少了48.7元、68.2元。

3.2.2 第二組實(shí)驗(yàn)結(jié)果

設(shè)置9：00為2輛冷藏車(chē)的出發(fā)時(shí)間，使配送時(shí)間更加接近客戶時(shí)間窗，此時(shí)實(shí)驗(yàn)A組規(guī)劃的冷藏車(chē)配送路線分別為：0-8-2-1-13-5-11-0，0-4-3-7-9-6-10-12-0。比較三組冷鏈物流配送的時(shí)間可靠性，實(shí)驗(yàn)對(duì)比結(jié)果如圖3所示。

圖3 時(shí)間可靠性對(duì)比結(jié)果

由圖3所示結(jié)果可知，針對(duì)不同位置坐標(biāo)的配送點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)A組規(guī)劃路徑的時(shí)間可靠性，明顯高于實(shí)驗(yàn)B組和C組，時(shí)間可靠性平均為93.8%，B組和C組的時(shí)間可靠性分別為88.1%、82.7%，相比兩組傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，A組時(shí)間可靠性分別增加了5.7%、11.1%。

3.2.3 第三組實(shí)驗(yàn)結(jié)果

在第二組實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，統(tǒng)計(jì)不同客戶的貨物需求量，比較三組實(shí)驗(yàn)路徑規(guī)劃下的客戶滿意度，對(duì)比結(jié)果如圖4所示。

圖4 客戶滿意度對(duì)比結(jié)果

由圖4可知，A組客戶滿意度平均為92.3%，B組和C組的客戶滿意度分別為85.2%、82.1%，相比兩組傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，A組客戶滿意度分別增加了7.1%、10.2%。綜上所述，此次冷鏈物流配送方法相比兩組傳統(tǒng)方法，其規(guī)劃路徑降低了配送成本，到達(dá)配送點(diǎn)時(shí)間更加貼近客戶可接受時(shí)間窗，提高了客戶滿意度。

4 結(jié)束語(yǔ)

1)本文在考慮客戶等級(jí)劃分的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一種新的多目標(biāo)冷鏈物流配送優(yōu)化方法。通過(guò)劃分客戶類別、確定優(yōu)先配送點(diǎn)、計(jì)算最低配送成本的目標(biāo)函數(shù)等過(guò)程制定最優(yōu)的冷鏈物流配送方案。

2)經(jīng)實(shí)驗(yàn)可知，本文設(shè)計(jì)的配送路徑優(yōu)化方法提高了客戶滿意度和時(shí)效性，也降低了配送成本。

3)但此次研究仍存在一定不足，如冷藏車(chē)的速度影響因素未能考慮全面。因此，在今后的研究中，會(huì)考慮交通流量和天氣等因素，將動(dòng)態(tài)因素的影響降到最低。