冷鏈物流多溫配送路徑優化研究

冷鏈物流多溫配送路徑優化研究

　　[摘要]傳統的冷鏈物流配送過程中既容易造成貨損和環境污染，又不利于貨物配送半徑的擴展和客戶對貨物的質量要求。本文在考慮貨物配送過程中對溫度的要求之外還加入傳統的路徑優化和時間窗的限制，在配送總成本最優的情況下進行冷鏈物流配送。

　　[關鍵詞]多溫共配;軟時間窗;路徑優化;成本模型

　　一、引言

　　目前我國冷鏈物流配送的發展很快，粗放式的發展造成成本急劇增加，配送環節成本就占總冷鏈運營成本的35%～60%，但是在對冷鏈配送的研究中，突出的問題是大多數研究是對冷鏈物流配送車輛路徑的優化，而忽略了冷鏈配送中貨物對溫度的要求和成本的考慮，這使得在實際配送過程中造成配送的成本高昂和貨損嚴重。只利用常溫配送路徑優化的模型不能很好地控制冷鏈物流總成本，基于此本文在利用常溫配送車輛路徑方法基礎上，考慮到多溫共配的成本特殊性，同時加入軟時間窗的限制，盡可能解決配送路徑優化與成本之間的矛盾。

　　二、基于配送總成本的多溫共配模型構建

　　在建模過程中，需要使配送過程的總成本達到最優，所以本文將總成本分為車輛的固定成本、貨物的配送中制冷成本、貨物在運輸途中的貨損成本、裝卸搬運時的貨損成本和因違反時間窗約束而產生的懲罰成本。綜合各部分成本建立多溫共配的總成本模型。

　　21參數設計

　　m為運輸車輛的數量;n為客戶總數量;v為每單位路程運輸成本; f為每輛車的固定成本;dij為客戶i到j的距離;a1為運輸過程中的貨損系數;a2為搬運過程中的貨損系數;Yi為客戶的貨物需求數量;xi為送貨到達的時間;為貨物價格;β為未及時送達的懲罰成本;P1為制冷劑價格;R為載貨量;S為車體內部的表面積;T1， 2， 3，…， n為不同貨物所需的不同溫度;ti為在客戶i停留時間;Tij為車輛從客戶i到客戶j所用的時間;G為制冷劑的消耗量。

　　22多溫配送各部分成本的確定

　　221車輛的固定成本

　　固定成本主要包括車輛以及車載設備的購買、折舊;駕駛員與工人的工資等。固定成本的表達式為：

　　C1=m・f

　　222配送車輛的運輸成本

　　配送車輛的運輸成本包括車輛的油耗、維修、保養和過路費等。在運輸成本中由于本文加入軟時間窗的限制，所以考慮到在一線城市中市內堵車的情況，運輸配送的路線選擇，以及時間的要求，都會影響到運輸成本。其表達式為：

　　C2=[DD(]n[]i=0[DD)][DD(]n[]j=1[DD)][DD(]m[]k=1[DD)]cdijxijk

　　223配送運輸過程中的貨損成本

　　在低溫環境中，貨物的保質期會延長，超出保質期的貨物就會變質，這部分的損失就是運輸過程中的貨損成本。其表達式為：

　　C3=P[DD(]n[]i=0[DD)][DD(]n[]j=1[DD)][DD(]m[]k=1[DD)]yija1dij

　　224裝卸搬運時的貨損成本

　　運輸車輛在配送中心裝車和到達客戶時卸貨的整個過程中貨物會發生損壞，并且在裝卸時開關車門會影響車內溫度的變化，加快貨物的損壞速度。這部分成本稱之為裝卸搬運貨損成本，其表達式為：

　　C4=P[DD(]n[]j=1[DD)][DD(]m[]k=1[DD)]a2Xiyjk

　　225懲罰成本

　　本文采用軟時間窗的做法，如果貨物不能在規定的時間范圍內送到客戶手中，則給予一定的懲罰。以a3和a4分別表示車輛提早和遲到帶來的單位損失成本，如果貨物提前送到，則會產生a3(Ej-sj) ，如果配送遲延，則產生a4(si-Tj)，由此可以得到懲罰成本函數：

　　C5=a1[DD(]n[]j=0[DD)]max(Ej-sj， 0)+a2[DD(]n[]j=0[DD)]max(si-Tj， 0)

　　226制冷成本

　　冷藏設備工作時需消耗制冷劑，對每輛車來說，由于車體內部的表面積、車廂材質傳熱系數和外界的溫度等影響因素不同，制冷成本也各不相同。使用制冷劑則消耗的制冷劑的量為G=Tij×R×S×[DD(]n[]i=1[DD)]ti。則制冷成本函數為：

　　C6=m×[DD(]n[]i=0[DD)][DD(]n[]j=0[DD)]p1×G

　　根據以上各部分的成本可以得到配送過程中總的成本：

　　C=m×f+[DD(]n[]i=0[DD)][DD(]n[]j=1[DD)][DD(]m[]k=1[DD)]cdijxijk+P[DD(]n[]i=0[DD)][DD(]n[]j=1[DD)][DD(]m[]k=1[DD)]yija1dij+P[DD(]n[]j=1[DD)][DD(]m[]k=1[DD)]a2Xiyjk+a1[DD(]n[]j=0[DD)]max(Ej-sj， 0)+a2[DD(]n[]j=0[DD)]max(si-Tj， 0)+m×[DD(]n[]i=0[DD)][DD(]n[]j=0[DD)]p1×G

　　三、常溫配送與多溫共配的總成本比較

　　根據某配送公司的一個配送點的實際成本來檢測以上配送路線是否最經濟， 表1為系數表。

　　該實例最終證明，在軟時間窗的前提下，實行多溫配送的方式，不僅能提高配送效率，降低貨損成本，而且還能給冷鏈物流的研究提供一定的理論指導。

　　四、結論

　　在冷鏈配送過程中，大部分貨物都是易腐爛的，多溫配送考慮到了貨物配送過程中的溫度要求，同時也把路徑優化和時間窗加入限制條件中。從上表可以看出，多溫共配的總成本比常溫模式配送要小，總優化率為955%，這在大規模配送運輸中節約的成本總數是相當可觀的;再從各部分成本比較，懲罰成本和制冷成本有所上升，這方面隨著技術的革新，成本也會隨之下降。采用多溫共配方式，其運輸成本和多溫層貨物的常溫配送方式相比，能更好地對配送路徑進行優化和對時效性的把控。

　　參考文獻：

　　[1]唐珍冷鏈物流多溫共配的優化研究[D].煙臺：煙臺大學，2013.

　　[2]牛燕青基于隨機情況下的多溫共配冷鏈物流配送方案研究[D].煙臺：煙臺大學，2014.

　　[3]龔純，王正林精通MATLAB最優化計算[M].北京：電子工業出版社，2009.

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