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冷鏈物流多溫配送路徑優(yōu)化研究
[摘要]傳統的冷鏈物流配送過(guò)程中既容易造成貨損和環(huán)境污染，又不利于貨物配送半徑的擴展和客戶(hù)對貨物的質(zhì)量要求。本文在考慮貨物配送過(guò)程中對溫度的要求之外還加入傳統的路徑優(yōu)化和時(shí)間窗的限制，在配送總成本最優(yōu)的情況下進(jìn)行冷鏈物流配送。
[關(guān)鍵詞]多溫共配;軟時(shí)間窗;路徑優(yōu)化;成本模型
一、引言
目前我國冷鏈物流配送的發(fā)展很快，粗放式的發(fā)展造成成本急劇增加，配送環(huán)節成本就占總冷鏈運營(yíng)成本的35%～60%，但是在對冷鏈配送的研究中，突出的問(wèn)題是大多數研究是對冷鏈物流配送車(chē)輛路徑的優(yōu)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(shí)際配送過(guò)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(yōu)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(chē)輛路徑方法基礎上，考慮到多溫共配的成本特殊性，同時(shí)加入軟時(shí)間窗的限制，盡可能解決配送路徑優(yōu)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(guò)程中，需要使配送過(guò)程的總成本達到最優(yōu)，所以本文將總成本分為車(chē)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(shí)的貨損成本和因違反時(shí)間窗約束而產(chǎn)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(chē)輛的數量;n為客戶(hù)總數量;v為每單位路程運輸成本; f為每輛車(chē)的固定成本;dij為客戶(hù)i到j(luò )的距離;a1為運輸過(guò)程中的貨損系數;a2為搬運過(guò)程中的貨損系數;Yi為客戶(hù)的貨物需求數量;xi為送貨到達的時(shí)間;為貨物價(jià)格;β為未及時(shí)送達的懲罰成本;P1為制冷劑價(jià)格;R為載貨量;S為車(chē)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(hù)i停留時(shí)間;Tij為車(chē)輛從客戶(hù)i到客戶(hù)j所用的時(shí)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(chē)輛的固定成本
固定成本主要包括車(chē)輛以及車(chē)載設備的購買(mǎi)、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(chē)輛的運輸成本
配送車(chē)輛的運輸成本包括車(chē)輛的油耗、維修、保養和過(guò)路費等。在運輸成本中由于本文加入軟時(shí)間窗的限制，所以考慮到在一線(xiàn)城市中市內堵車(chē)的情況，運輸配送的路線(xiàn)選擇，以及時(shí)間的要求，都會(huì )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(guò)程中的貨損成本
在低溫環(huán)境中，貨物的保質(zhì)期會(huì )延長(cháng)，超出保質(zhì)期的貨物就會(huì )變質(zhì)，這部分的損失就是運輸過(guò)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(shí)的貨損成本
運輸車(chē)輛在配送中心裝車(chē)和到達客戶(hù)時(shí)卸貨的整個(gè)過(guò)程中貨物會(huì )發(fā)生損壞，并且在裝卸時(shí)開(kāi)關(guān)車(chē)門(mén)會(huì )影響車(chē)內溫度的變化，加快貨物的損壞速度。這部分成本稱(chēng)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(shí)間窗的做法，如果貨物不能在規定的時(shí)間范圍內送到客戶(hù)手中，則給予一定的懲罰。以a3和a4分別表示車(chē)輛提早和遲到帶來(lái)的單位損失成本，如果貨物提前送到，則會(huì )產(chǎn)生a3(Ej-sj) ，如果配送遲延，則產(chǎn)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(shí)需消耗制冷劑，對每輛車(chē)來(lái)說(shuō)，由于車(chē)體內部的表面積、車(chē)廂材質(zhì)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(guò)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(gè)配送點(diǎn)的實(shí)際成本來(lái)檢測以上配送路線(xiàn)是否最經(jīng)濟， 表1為系數表。
該實(shí)例最終證明，在軟時(shí)間窗的前提下，實(shí)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(guò)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(guò)程中的溫度要求，同時(shí)也把路徑優(yōu)化和時(shí)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(yōu)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(guān)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(zhù)技術(shù)的革新，成本也會(huì )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(jìn)行優(yōu)化和對時(shí)效性的把控。
參考文獻：
[1]唐珍冷鏈物流多溫共配的優(yōu)化研究[D].煙臺：煙臺大學(xué)，2013.
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[3]龔純，王正林精通MATLAB最優(yōu)化計算[M].北京：電子工業(yè)出版社，2009.
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