基于空箱的冷链物流运输成本优化模型

基于空箱的冷链物流运输成本优化模型

冷链是指在生产、加工、储存、运输、销售和消费前的一定条件下，冷产品的质量保证和热态平衡的冷却和贮藏能力。减少损失。其物流过程包括冷藏加工、控温贮藏、冷藏运输及配送和冷藏销售四个方面(图1、图2)。目前最主要的冷链物流业务有控温贮藏、冷藏运输和冷藏配送。如图2所示。冷藏加工:包括鱼类、肉禽类和蛋类的冷却与冷冻,以及在低温状态下的加工作业过程;也包括蔬菜的预冷,各种速冻食物和奶制品的低温加工等;控温贮藏:包括食品的冷却储藏和冻结储藏,以及水果蔬菜等食品的气调储藏。冷藏运输及配送:包括食品的中、长途运输及短途配送等。它主要涉及铁路冷藏车、冷藏汽车、冷藏船、冷藏集装箱等低温运输工具。冷藏销售:包括各种冷链食品进入批发零售环节的冷冻冷藏和销售,它由生产厂家、批发商和零售商共同完成。1对我国《民法典》及国内海洋资源生产情况的分析文献对国际集装箱运输的发展趋势做了分析,指出目前国际冷藏货运量一直保持高速增长的趋势,并估计这一高速增长趋势将保持到2015年,未来冷藏集装箱的发展空间巨大。同时文献中还提到英国德鲁里公司对全球冷藏货物运量的预测,并指出冷藏集装箱将在未来冷藏运输发展过程中扮演越来越重要的角色。文献总结了我国易腐货物的生产和运输情况,对市场需求的变化趋势做了分析,并指出我国冷链物流水平一直处于较为低下的水平,冷藏运输率太低,造成损耗大,每年导致的损失就达上千亿元。文献[81对我国铁路冷藏运输的市场竞争力及适应情况进行了分析,并指出了铁路冷藏运输存在的问题,同时给出了我国发展冷藏运输应该采取的措施。文献还对我国铁路易腐货物的冷藏运输运量进行了分析和预测。文献分析了德国装运易腐货物的冷藏运输车辆基本情况。文献对冷藏集装箱的分类做了探讨,其中还包括对冷藏集装箱的发展现状及船舶冷藏箱的运行管理进行了详细分析,可为铁路冷藏集装箱的发展运营提供一定的参考。上述文献中,对我国冷链物流运输定性的研究较多,缺少定量研究方法和算例,所以本文的研究具有一定的理论和实际意义。2基本模型2.1冷链集装箱空箱线性最小成本流模型令O(k),k∈K,代表起运地的冷链运输集装箱空箱k,其中K代表不同类型的集装箱空箱(药品冷链空箱、食品冷链空箱、鲜花冷链空箱等);D(k),k∈K,表示目的地的集装箱空箱k;T(k),k∈K,表示转运地冷链集装箱空箱k;oki,i∈O(k),k∈K,冷链集装箱堆场i对冷链集装箱空箱k供应量;dki,i∈D(k),表示集冷链装箱堆场对冷链集装箱空箱k的需求量;uij,(i,j)∈A,表示弧(i,j)的容量(即弧(i,j)能承担的最大运量);ukij,(i,j)∈A,表示在弧(i,j)冷链集装箱空箱k的最大运量。变量xkij,(i,j)∈A,k∈K,表示集装箱空箱k在弧(i,j)的运量。令Ckij(xuij),(i,j)∈A,k∈K,表示弧(i,j)运输xkij单位流量冷链集装箱空箱k的成本。下述的模型即为多种冷链集装箱空箱最小成本的模型。Minimize∑k∈Κ∑(i,j)∈ACkij(xkij)(1)Subjectto∑{j∈V:(i,j)∈A}xkij-∑{j∈V:(j,i)∈A}xkji={oki,ifi∈Ο(k),-dki,ifi∈D(k),i∈V,k∈Κ,0,ifi∈Τ(k),(2)xkij≤ukij,(i,j)∈Κ,(i,j)∈A,k∈Κ(3)∑k∈Κxkij≤ukij,(i,j)∈A,(4)xkij≥0,(i,j)∈A,k∈Κ目标函数(1)是总的费用,约束条件(2)是对集装箱堆场i∈V和每一类货物k∈K的运量限制。约束条件(3)表示每一类货物k∈K通过每一条弧(i,j)的流量不超过容量ukij。约束条件(4)(流量约束),表示对于每一条弧(i,j)∈A,通过弧(i,j)的总运量不大于运量ukij。对于任意的oki,k∈K,i∈O(k)和dki,满足下面的条件:∑i∈Ο(k)oik=∑i∈D(k)dik,k∈Κ,否则问题是行不通的。虽然冷链集装箱有不同的类别,但是冷链物流公司使用的冷链集装箱大部分仍然是普通集装箱加装冷冻机。鉴于此,在实际应用中,构建单一品种的冷链集装箱空箱线性最小成本流模型。根据单种商品的线性最小成本流的原理,构建下面单一品种的冷链集装箱空箱线性最小成本流问题模型,同时,为了便于后面相关算例的验证,模型必须满足如下假设:假设1:相同运输线路上几家独立的冷链物流公司,在运输线和时间间隔固定、一定计划周期内所有航运输班次都正好完成1次运输、每班次的运载工具容量已知的情形下,开展单一品种的冷链集装箱空箱的调运。假设2:计划期开始时各堆场单一品种的冷链集装箱空箱的供给量和需求量已知,且据此可确定本期的供给地和需求地。假设3:当客户对单一品种的冷链集装箱空箱的需求仅仅依靠调运已不能满足时,冷链物流公司将从其它冷链物流公司租用空箱。假设4:冷链物流公司在各运输线路上的空箱运输费率、在各地的租箱费等成本参数已知。所以假设冷链物流公司各方面情况接近且计划期长度有限,任何城市都没有数量限制,并且能够即刻得到。因此认为在特定地方的同一计划期内租箱费用相同、恒定。Μinimize∑(i,j)∈AcijxijSubjectto∑{j∈V:(i,j)∈A}‚xij∑{i∈V:(i,j)∈A}‚xij={oi,ifi∈Ο,-di,ifi∈D,i∈V,0,ifi∈Τ,xij≤uij,(i,j)∈A,xij≥0(i,j)∈A.单一品种的冷链集装箱空箱线性最小成本流问题模型,可以通过网络单纯形算法或其它的线性规划算法来求解。2.2减少成本步骤1:找到一个初始的基本合适的结果x(0)。设h=0。步骤2:确定与x(h)相关的减少成本。步骤3:如果cijr(h)≥0,(i,j)∈A,停止运算,x(h)就是最优的结果;否则,选择变量xvw使xvwr(h)<0。步骤4:从基础变量中选择一个变量xpq,是xpq作为替代xvw的中间变量;令h=h+1,返回步骤2。3空箱运输和运输某公司是一冷链物流运输承运商,当客户将货物从起运地运至目的地时,该公司提供一个或多个冷链空集装箱来装货。一旦到达目的地,货物卸下,空箱运至新接货点的客户。该公司的管理只需要周期性的重新分配空集装箱(实际中是一周一次)。空箱的运输费用是很高的(是总的运作费用的35%)。几十个空的冷链集装箱空箱需要在堆场1,堆场2,堆场3,堆场4,堆场5,堆场6,堆场7堆放。各个堆场的数量和需要的数量和运费,见图3。基于运用网络单纯形法的理论,结合lingo数据包的计算,最优的结果可以在图4中获得,图中虚线部分表示没有冷链集装箱空箱运输,实线部分表示有冷链集装箱空箱。具体的空箱流如表1所示。可以明晰的看出各种堆场之间冷链集装箱空箱的流量。根据各堆场之间的空箱流,可以得出最优解是3900,即最小运输成本是3900。4冷链集装箱空箱充基于网络线性规划的冷链集装箱空箱调运优化模型,解决了冷链物