苹果产业集群大型集散中心的配送优化模型及求解.doc

苹果产业集群大型集散中心的配送优化模型及求解李倩 江素薇 闫柏睿（长安大学 经济与管理学院，陕西 西安, 710064）摘要：在以实现零库存为目标的配送环境和允许批发市场之间优先存在商品转运(调运)的假设前提下,将批发市场细分为:有库存市场和缺货市场.并在已有的VRP研究基础上,得出了大型集散中心的配送优化问题模型及其算法的求解方法. 同时结合陕西渭北苹果产业集群的发展现状，合理地确定了模型中出现的随机化不确定参数（市场需求增长量），并介绍了统计假设检验法的应用.关键词: 产业集群;集散中心;配送优化模型；统计假设检验Distributed Optimization Model and Solution of Apple IndustryCluster large distribution centerLiQian JiangSuWei YanBoRuiSchool Economy and Management, Changan University, Xian 710064, ChinaAbstract: In the assumptions of achieving the goal of zero inventory for the environment and allowing the goods delivery(transport) of priority to exist between the wholesales, breaking the wholesale market down into: Has stock market and Lack stock market.And base on the VRP research,obtained the Distributed Optimizationl algorithm mode and the solving method of a large distribution center. Combining the development condition of Shaanxi Apple industrial clusters ,determine the reasonable random uncertainty parameters of the model of (market demand growth quantity ), and explaining the application of statistical hypothesis testing.Keywords: industrial cluster; Distributed Center; Distributed Optimizationl algorithm mode; Statistical hypothesis testing0 前言陕西作为全国苹果产出第一大省，苹果产业优势比较突出，在国际市场上具有很强的竞争力。如今，许多产业基地已经建立了标准化的生产规范，以标准化来推动优质化的发展。 在供应链环境下，部分基地已经形成了以苹果销售为龙头，带动产业标准化、规范化、优质化发展的模式。本文按照“信息化、网络化、连锁化、市场化”的物流配送营销模式，以信息化为主要手段，以市场零库存为主要目标，来挖掘效益的最大化。并在已有的VRP研究基础上, 在允许批发市场之间优先存在商品转运(调运)的前提下,将批发市场细分为:有库存市场和缺货市场,最终建立了大型苹果集散中心的配送优化模型及其求解方法.1 陕西苹果供应链的现状据陕西果业局统计：目前有三十多万人从事陕西苹果的运输、流通加工、销售等工作。据统计，陕西每年苹果以75%以上的比例销往省外和国外，出口到东南亚、东欧、中东等世界20多个国家和地区。但总体看来，虽然果品质量已经有了很大的提高，但是陕西苹果的市场占有份额还是很低，国际出口仅占销售总量的1%，边境贸易也仅占9%左右。目前随着农产品物流和信息流的迅速发展，很多农产品龙头企业已经采用了“农场集散中心消费地批发市场就近的消费群体”的供应链结构模式。商品苹果通过“采收分级包装储藏运输销售”的全过程已经采用了冷链式体系，实现了苹果的季产年销，全年供应【1】【2】。在苹果供应链网络中，往往形成以批发市场为核心的流通体制，实现一种当日现货交易的机制。农产品批发市场的出现是我国流通体制改革的重大成果，随着网络化的发展，各个市场间已经形成了类似连锁经营的模式，即商品不仅可以由集散中心向市场配送，也可以由各市场之间根据库存信息相互配送。现阶段比较传统的苹果供应链销售物流环节的主要流程如下图1所示：农户零售商大型集散中心2批发市场M1批发市场Mi批发市场Mn运输公司消费群体1消费群体i消费群体n 图1：苹果销售物流环节的主要流程图1可以看出：在现阶段的苹果销售网络中，批发市场是流通渠道的一个关键性环节，它将农户种植的商品苹果通过多种渠道集散到一起，然后供应给消费者。因此，从集散中心到批发市场这一环节的优化必定能实现大量的收益增量。因为农产品流通具有很强的空间效益，不管是从季节性还是从地域差异性考虑，往往苹果稀少的地方，作为稀有商品，价格会很高，所谓“物以稀为贵”。鉴于苹果消费市场遍及全球，不同消费地域的消费水平差异，所以导致了不同地域的苹果批发市场价格也大不同。因此，集散中心把商品苹果配送到哪个市场，配送的量是多少，成为我们急切关注的一个问题【3】。2 苹果产业集群大型集散中心的配送优化模型2.1模型建立假如 t时刻，集散中心已经获得了各个批发市场的的价格信息和需求量，即要向批发市场配送一定量的商品，但是由于t+1时刻，市场需求的不确定性，同时为了实现零库存的配送目标，集散中心可以优先选择由就近的有库存的市场转运向缺货的市场，然后再考虑由集散中心向缺货市场发货。2.1.1模型假设：（1）把时间、路程和花费都折算转化成运输成本。（2）假设商品苹果的品质差别较小，销售模式相同，可视为标准化的、无差别的商品，并且不考虑苹果的在运输过程中重量和质量的损失。（3）商品苹果的产量或集散中心的商品苹果能够满足批发市场的需求（集散中心不会缺货）。（4）集散中心有不同型号、载重大小的车辆，且在各个批发市场均有分配车辆。 （5）某一批发市场的市场价格短期内不会改变。（6）设单位里程成本为常数（单位里程成本作为运距的函数，可能完全不随运距变化，也可能直接随运距波动，而大多数的运价结构介于两个极端之间。商品在不同地理位置的两个市场之间进行配送，单位里程的成本一般不同，但综合考虑不同地理位置的单位运输成本，就能得到一个均值）。2.1.2模型描述 （1）：苹果产业集群的大型集散中心（2）：处于全球不同地点批发市场； ：处于全球不同地点批发市场；（3）：一段时间内苹果在的的市场价格 ：一段时间内苹果在的市场价格（4）：能以卖出的商品的数量：能以卖出的商品的数量：与之间转运的的数量集散中心到的货物补充量（5）：与的距离 ：与之间的距离（6）；（7）：t+1时刻的市场需求增量，可正可负（大于零是正增长，小于零为负增长） ：t+1时刻的市场需求增量，可正可负（大于零是正增长，小于零为负增长）2.1.3模型建立根据当前时刻的需求量和价格信息，来估计未来一段时间内的需求量，可以建立容易求解的整数规划模型如下：（1）当且则的库存量就为：。我们令库存量大于零的批发市场为有库存市场，记为集合 ，其中的元素设为，且元素个数为。（2）当且有 ；说明的缺货量为：。我们令存在缺货情况的批发市场为缺货市场，记为集合为，其中的元素设为，元素个数为;这时为了实现零库存，优先用集合去补充集合的缺货量. 2.1.4模型目标目标函数：说明：（2-1-1）即总库存量大于总缺货量时，是从地运往地将损失其原来可以在销售的机会成本。（2-1-2）即总库存量小于等于总缺货量时， 是优先通过批发市场之间货物补充后，集散中心的补充量。是从地运往地将损失其原来可以在销售的机会成本，而处在集散中心的货物没有机会成本可言2.2 模型求解算法通过一系列的简化，该模型转化为运筹学中的多起讫点的配送优化问题。起点集合和集散中心合记为，讫点记为。通常采用的求解方法有：线形规划法、动态规划法、运筹学中专门解决运输问题所采用的表上作业法、网络优化中的最小树问题、不确定函数模拟法等。如果考虑一般较复杂的模型，可以采用随机模拟、遗传算法和线形规划相结合的混合智能算法进行求解【4】【5】。下面简单介绍随机期望值法和表上作业法的求解过程。（1）用随机期望值法确定需求增加量和的值传统的模型求解方法是：根据统计抽样，通过不同时刻市场需求增加量的样本集合，推断市场需求增长的均值和，然后模拟其分布函数或者根据统计软件SPSS，得出其大致的统计分布类型（如常见的泊松分布或者正态分布），接着进行统计分布的假设检验，得到合理的均值估计值，最终将不确定的参数和取其均值。（2）根据表上作业法的计算优化模型的解，即最优配送方案，具体流程如下图2所示：根据物流信息,确定集合A*和B,以及其中的元素用西北角法或者最小元素法确定初始调运方案用闭回路法或者位势法求非基变量的检验数得出最优方案和目标函数值用闭回路法或位势法调整方案停止是否图2：表上作业法流程通过表上作业计算比较复杂的配送优化模型，目前可以使用已经开发的计算机程序来实现，如C+，VB等，其丰富的图形输出接口，更能够形象、直观地说明问题。3 结论通过上述模型，就可以对苹果大型集散中心的销售配送系统进行配送量的优化。不仅有可能实现销售过程中零库存的目标，也可以减少商品出库入库的次数，进而减少了物流过程中因产品质量损失而造成的销售价格的下降。对于大而复杂的配送网络，将模型转化为确定性模型求解，可以采用表上作业法的计算机程序和混合智能算法相结合的方法实现计算过程的简化，但是采用上述方法得到的结果往往与实际有一定的偏差，比如，在模型中假设了单位里程成本为一个常数，尽管这个常数是不同地理位置的单位运输成本的均值，但必然还存在一些偏差。实验证明，其求解结果虽然不具有稳定性，但具有合理性和可参考性。主要参考文献1. 白志礼,穆养民等.陕西苹果产业发展的新思考与新探索J.干旱地区农业研究，2003，21（4）: 172174.2 胡争光.陕西果业集群发展研究D.西北大学硕士学位论文，2006.6.3 吴群琪,张圣忠.物流经济M.北京：人民交通出版社，2005.4 贾楠,吕永波等.物流配送问题中VRP的数学模型及其求解办法J.物流技术，2