冷链物流一体化的多配送中心选址优化
周群凯 殷允健
2013-02-07 16:59:20 来源：《铁路采购与物流》(京)2012年8期第52～54页
【作者简介】周群凯，上海海事大学交通运输学院。
【内容提要】针对冷链物流多配送中心选址的特点，考虑到冷链物流网络上的供应商和零售商要求，第三方冷链物流企业在多个备选冷链配送中心的情况下，采用一体化的思维，依据整个冷链一体化网络上的总成本最小的原则，通过建立模型，并应用Lingo软件对整个冷链物流配送网络进行优化，从而确定了最优的多配送中心选址方案。
【关 键 词】冷链物流/第三方冷链物流企业/多配送中心选址/lingo优化
1引言
随着社会经济发展和人民生活水平不断地提高，人们的消费方式也发生了变化，对食品的品质和安全越来越重视。然而，频繁出现的食品安全事件使社会各方高度关注食品安全问题。据发达国家的统计显示，人均GDP达到4000美元时，社会对于冷链物流需求明显上升。我国2011年人均GDP已达到4382美元，食品需求已从规模转向品质，呈现了高端化发展。由于我国冷链物流行业起步较晚，所以行业内整体基础设施相对薄弱，而在冷链物流一体化进程中，冷链物流配送中心在冷链这一特殊供应链的运作过程中又起到核心的作用。但由于冷链物流配送中心具有建设投资大、周期长、回收缓慢，且一经选定后就将长期经营的特点，
所以，配送中心的合理选址就显得十分重要。从国外的研究情况来看，针对配送中心选址的研究，国外已经从初期的零散研究和中期的系统研究阶段进入了不确定性环境下的竞争配送中心选址研究，这些研究多是考虑动态的、不确定性地选址，但都考虑的是普通的配送中心，并没有专门涉及冷链物流的配送中心选址进行研究。在冷链物流配送中心选址方面，近年来国内则有了一些研究，2006年李琦峰分析了上海市冷链物流市场的投资机会和策略，根据上海市的实际特点，建立冷链物流配送中心选址模型，运用定性和定量相结合分析方法确保冷链物流资源得到合理配置。2008年王阳军借助改进的遗传算法和爬山算法的混合算法对冷链物流配送中心选址进行了研究。2012年朱荣荣建立了冷链物流配送中心选址的多目标优化模型，但该选址配送方案并没有考虑冷链网络上供货商的参与。还有一些关于冷链物流配送中心选址的研究理论性较强，得到的最优解存在很大的非可行性，下面主要提出新发展模式下的第三方冷链物流企业关于多配送中心选址的问题，采用一体化的思维方式，将冷链物流网络中的供货商、配送中心和零售商看成一个系统，在考虑众多供货商和零售商的情况下进行多配送中心的选址，达到整个物流网络的总费用最小，实现系统最优，从而实现第三方冷链物流企业最优。
2冷链物流一体化的多配送中心选址模型
第三方冷链物流企业新的发展模式是以一体化冷链物流为核心竞争力，为客户提供量身定制的综合冷链服务。其特点是综合考虑供货商和客户业务发展来建设定制的物流基础设施、拓展冷链服务网络。表1是现有两种冷链物流配送中心的特点及主要功能。
而冷链物流一体化的多配送中心选址，是指设计一种介于上述两种冷链配送中心类型之间的，从整个冷链物流的价值链条出发，从备选地点中选出一定数目的地点来设置配送中心，使其与诸多供货商、零售商实现双赢模式，使得消耗在物流网络的总费用最小，即求解冷链物流网络上的冷链产品运输成本、配送中心固定成本以及冷链食品货损成本等之和最小的最优解。
2.1假设条件
本文中所建立的冷链物流配送中心的选址模型为多个供货商到多个配送中心到多个需求点的网络结构，配送某一类型冷链物流产品，如图1。客户的需求量和地理位置已知，从一组备选地址中选择若干个地址进行配送中心的建设，使得这些配送中心向客户运送货物的总成本最小，在考虑相关成本的同时做如下假设：①由供货商到冷链配送中心、由冷链配送中心到零售商的运费为运量的线性函数。②在冷链产品配送过程中，配送运输途中物品腐败速率与瞬时物品量成正比。③不考虑货物在冷链物流配送中心的中转等费用。④由于冷链产品的特殊性，供货商须经由配送中心送货到零售商。
公式(1)为目标函数，表示整个冷链物流网络上的总费用最小，其中第一项为冷链物流网络结构的运输成本，第二项为冷链物流配送中心的固定投资成本，第三项为运输过程中冷链食品腐坏引起的货损成本。约束中公式(2)和(3)表示供需约束。公式(4)表示作为网络节点的配送中心处的流量平衡，即供货商向配送中心的供货量等于配送中心向零售商的供货量。公式(5)表示配送中心的容量限制。公式(6)表示配送中心建设数量的限制。
2.3模型求解
以上模型属于非线性混合0－1规划模型，我们常用的混合整数规划模型的求解方法是分支界定法和CFLP法，但是该方法只适用于大多数小型的混合整数规划模型。而且，由于混合整数规划同时包含离散和连续变量形式，模型求解也相当复杂，因此对于规模较大的问题，由于变量多，限制条件多，所以求解较难，甚至要花费很长的时间。Lingo软件是一种专门用于求解最优化模型的软件包，它具有执行速度快、易于求解和分析的特点，所以是求解优化问题的一种理想的软件。本文以Lingo10.0为基础，设计了约束整数规划求解程序对模型予以求解。
3算例分析
各供货商到冷链配送中心以及配送中心到零售商的距离见表1、表2，各供货商的年供货总量及到配送中心的运输单价见表3，各配送中心的容量上限及到各零售商的运输单价见表4，其他相关参数的设定见表5。
根据冷链配送中心选址的优化模型，通过已知数据编写程序，并运用Lingo10.0软件进行求解。
从求得过程可以看到，此模型为整数非线性规划模型，当前解为全局最优解，得到的目标函数值是3.62778e＋007，即整个冷链配送中心选址所选用的最优方案的成本是36277800元。
模型在经过297次迭代后得到全局最优解。得到冷链物流配送中心的选址方案是1、4、5，所得到的配送方案如下表6、表7所示。
上述得到的多配送中心选址方案的最优网络途径及其配送运输量见图2。
图2冷链配送中心选址的网络优化示意图
4结论
本文通过采用冷链物流供应链一体化的思维，将供应链上的各供货商、配送中心、零售商系统化，进行冷链多配送中心选址，实现整个冷链物流网络的费用最小，以及供应链网络上各方共同优化。同时，采用Lingo软件进行快速求解，得到第三方物流企业需要的冷链配送中心选址及其配送方案，并通过算例证明了模型的可行性。因此，对于规模较大的物流网络问题，由于变量多，限制条件多，采用此种计算方法优势更加明显，值得在其他类似问题的解决上予以推广应用。
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