1 引言

随着国民收入的不绝提高,优质生活已成为现代人追求的重要目标,食品质量和保鲜日益受到人们的重视,进而推动了海内冷链物流市场需求的增加,冷链物流迅速生长[1]。速冻食品需要对货运情况温度进行全程的把控,因此冷链物流在相应的治理和资金投入方面比常温物流要求更高。别的,新型冷链技术的应用,使得冷库、冷藏车等基础物流设施的投资本钱也相应增加,这些都导致了冷链物流的总本钱过高。合理的物流选址结构能降低冷链物流本钱、提高效率和效劳水平[2],因此,进行合理的货仓网络计划对食品企业来说具有重要意义。

目前,关于冷链物流网络优化的研究主要分为配送中心选址问题和冷链物流路径优化问题[3]。研究内容主要集中在农产品和生鲜食品冷链物流配送环节,考虑种种差别的本钱建立冷链物流配送优化数学模型,并利用算法进行求解[4,5,6,7],可是关于速冻食品行业的冷链物流货仓网络计划研究较少。凭据待选区域的离散水平,可以将选址问题分为连续选址和离散选址[8]。连续选址的代表要领是交叉中值法和重心法,而离散选址模型主要有最大笼罩模型、荟萃笼罩模型和p-中值模型[9]。可是这些要领均保存缺乏,例如古板的重心法在理论和实践中都被证明保存对问题太过简化的问题,如未考虑牢固本钱与治理本钱因素等[10]。因此,本文接纳的革新P中值法是一种同时包括离散变量和整数的数学计划要领,针对目标函数考虑本钱要素缺乏的问题加以完善,考虑了运输本钱和库存本钱、牢固本钱、货损本钱,并且针对冷链物流特点,加上时效性约束,使得求解越发切合实际情况,实用性会更强。

2 问题提出和模型建立

2.1 问题提出

目前,速冻食品行业的冷链物流三级配送网络模式如图1所示,包括l个工厂、m个候选货仓和n个经销商。冷链物流的起始节点是企业产品生产地或工厂,通过冷链运输至都会冷藏中心货仓,再由冷藏货仓中心运输到各个都会的经销商。保存的主要问题是货仓规模数量选址和转运问题,使得冷链物流总本钱最低。即三级冷链物流配送模式下,针对中间层的冷藏货仓中心离散设施选址问题:

(1)物流网络中应该有几个货仓?这些货仓多大规模,位于那边?

(2)哪些客户指定由哪些货仓供应?哪些货仓指定由哪些工厂供应?

(3)如何包管时效性满足客户需求?

对本文的研究,设定以下条件:

(1)运输同一类物品;

(2)货仓配送给需求点产品总量与工厂供应各冷藏中心货仓产品总量相等;

(3)已知区域内各都会每年需求、单位运输本钱、供应该区域产品的工厂以及候选点的位置等;

(4)一个需求点只能由一个冷藏中心货仓提供配送;

(5)冷藏中心货仓之间的需求是相互独立的,不保存相互调货的情况。

图1 冷链物流三级配送网络模式   

2.2 模型建立

2.2.1 符号说明。模型所用符号说明见表1。

表1 模型的符号说明  

2.2.2 革新P中值法模型。

考虑总本钱C最小,其中总本钱由内向运输本钱C1、外向运输本钱C2、冷藏中心货仓的库存本钱C3、运输历程中的货损本钱C4和牢固本钱C5这5项组成。

目标函数:

约束条件:

(1)第j个冷藏中心货仓选定才华接受第i个工厂的产品供应。

(2)第j个冷藏中心货仓选定才华向需求点k提供配送。

(3)需求点k只能由一个冷藏中心货仓提供配送。

(4)总的冷藏中心货仓的数量为p。

(5)工厂向冷藏中心货仓运输量不可凌驾其供应量。

(6)冷藏中心货仓向需求点的运输量不可凌驾其仓储量。

(7)冷藏中心货仓从工厂接收的货物量要即是其向需求点的配送量。

(8)配送时效性限制。

3 启发式贪婪算法求解

配送中心的潜在设施点和需求点数目较大,具有组合爆炸特点,属于NP-hard问题,关于NP-hard问题,寻找高效精确算法可能性不大,所以寻找近似算法是须要的和现实的[11]。贪婪取走式算法是一种不追求最优解的算法,该算法的特点是办法简单、盘算量小、速度更快、易于进行定性剖析和定量研究等。

贪婪取走式算法办法如下:(1)设置问题的初始解;(2)依据贪婪战略循环执行,搜索下一个目标,直到满足退出循环的条件;(3)在可行解里算出一个解元素;(4)将获得的所有解元素重新组合,成为问题的一个最终可行解。

4 实证剖析

4.1 案例配景

S食品有限公司(下称S公司)是海内最大的专业速冻食品生产企业之一,拥有亚洲最大的立体冷库。但随着近年业务规模的不绝扩张,在冷链物流与供应链方面保存一定的瓶颈。其中公司在广州设有一生产工厂,但在广东地区货仓网络计划还在起步期,总本钱较高,抵达580万元,同时未能满足客户时效性需求。

4.2 数据处理

本文凭据《2018年广东统计年鉴》中各市年末常住人口数,利用人口数将21个都会划分品级,再结合S公司在广东省一年期销售数据以及面点类速冻食品销售漫衍情况,获得广东省21个都会的年需求量,见表2。以佛山为例,佛山属于二线都会,S公司在广东省二线都会需求量占年总需求的30%,佛山在二线都会的人口占比15.5%,获得佛山年总需求量为151 487箱。

两个都会之间的距离是凭据物通网上盘问的公路里程,任意两点的距离为这两个都会的市辖区距离。例如,佛山与珠海的距离为127.9km。都会间的单位运输本钱由都会间距离与运费费率相乘得出,其中运费费率参考了海内部分冷链物流的报价,见表3。当货仓个数为1时,单个货仓库存本钱主要参考物流云仓网站上的数据,并且随着货仓个数增加,分摊到每个货仓的库存本钱为数量关系,见表4。牢固本钱包括租赁用度、治理用度等,本文主要指租赁用度,由单位面积租金乘以面积获得,见表5。本案例中货损本钱占物流总本钱比重很小,忽略不计。

4.3 结果比较

凭据调研的多家冷链运输企业,发明在凭据其平均车辆运输速度60km/h的前提下,扣除订单处理时间和装卸搬运时间,发明在48h的时效性约束下,在所有都会建设冷藏货仓均能满足条件,因此忽略时效性约束。同时,由于内向运输本钱、货损本钱占总本钱比例较小,模型求解时也将其忽略。最终,货仓选址结果见表6、如图2所示。

本文在革新的P中值法模型的基础上,利用启发式贪婪算法化简求解模型,最终实现最优化目标的货仓个数为2个,位置划分在东莞和茂名,并各自卖力部分需求点供应。此时,总本钱为4 975 028元。

表2 广东省各都会年需求量和所需货仓面积  

表3 运输费率  

表4 库存本钱 

表5 广东省各都会货仓租赁用度 

表6 货仓选址结果  

图2 总本钱随货仓数量的变革关系   

5 结论

本文针对古板研究的缺乏,对冷链物流的货仓网络计划问题进行研究。通过实例剖析,获得以下结论。

(1)本文研究的是综合考虑了冷链物流的时效性和各项本钱的货仓网络计划计划问题。

(2)建立了革新P中值法的数学模型。本文突破了古板P中值法只考虑外向运输本钱的局限,并且针对冷链物流特点,加上时效性约束,综合考虑了运输本钱、库存本钱、牢固本钱和货损本钱,建立数学模型,通过启发式贪婪算法进行求解。

(3)以速冻食品S公司的冷链物流货仓网络计划为实例,获得合理的选址计划,总本钱比原来减少了14%,同时能满足时效性要求。通过算例证明冷链物流货仓网络计划模型和要领的有效可行。

研究要领和冷链物流货仓网络计划结果对企业现有的冷链物流货仓网络计划具有重要的指导意义。本文仅接纳启发式贪婪算法进行优化求解,未来的研究还可以接纳遗传算法等其他算法进行最佳计划比照。