基于空箱的冷鏈物流運(yùn)輸成本優(yōu)化模型

冷鏈?zhǔn)侵冈谏a(chǎn)、加工、儲存、運(yùn)輸、銷售和消費(fèi)前的一定條件下，冷產(chǎn)品的質(zhì)量保證和熱態(tài)平衡的冷卻和貯藏能力。減少損失。其物流過程包括冷藏加工、控溫貯藏、冷藏運(yùn)輸及配送和冷藏銷售四個(gè)方面(圖1、圖2)。目前最主要的冷鏈物流業(yè)務(wù)有控溫貯藏、冷藏運(yùn)輸和冷藏配送。如圖2所示。冷藏加工:包括魚類、肉禽類和蛋類的冷卻與冷凍,以及在低溫狀態(tài)下的加工作業(yè)過程;也包括蔬菜的預(yù)冷,各種速凍食物和奶制品的低溫加工等;控溫貯藏:包括食品的冷卻儲藏和凍結(jié)儲藏,以及水果蔬菜等食品的氣調(diào)儲藏。冷藏運(yùn)輸及配送:包括食品的中、長途運(yùn)輸及短途配送等。它主要涉及鐵路冷藏車、冷藏汽車、冷藏船、冷藏集裝箱等低溫運(yùn)輸工具。冷藏銷售:包括各種冷鏈?zhǔn)称愤M(jìn)入批發(fā)零售環(huán)節(jié)的冷凍冷藏和銷售,它由生產(chǎn)廠家、批發(fā)商和零售商共同完成。1對我國《民法典》及國內(nèi)海洋資源生產(chǎn)情況的分析文獻(xiàn)對國際集裝箱運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展趨勢做了分析,指出目前國際冷藏貨運(yùn)量一直保持高速增長的趨勢,并估計(jì)這一高速增長趨勢將保持到2015年,未來冷藏集裝箱的發(fā)展空間巨大。同時(shí)文獻(xiàn)中還提到英國德魯里公司對全球冷藏貨物運(yùn)量的預(yù)測,并指出冷藏集裝箱將在未來冷藏運(yùn)輸發(fā)展過程中扮演越來越重要的角色。文獻(xiàn)總結(jié)了我國易腐貨物的生產(chǎn)和運(yùn)輸情況,對市場需求的變化趨勢做了分析,并指出我國冷鏈物流水平一直處于較為低下的水平,冷藏運(yùn)輸率太低,造成損耗大,每年導(dǎo)致的損失就達(dá)上千億元。文獻(xiàn)[81對我國鐵路冷藏運(yùn)輸?shù)氖袌龈偁幜斑m應(yīng)情況進(jìn)行了分析,并指出了鐵路冷藏運(yùn)輸存在的問題,同時(shí)給出了我國發(fā)展冷藏運(yùn)輸應(yīng)該采取的措施。文獻(xiàn)還對我國鐵路易腐貨物的冷藏運(yùn)輸運(yùn)量進(jìn)行了分析和預(yù)測。文獻(xiàn)分析了德國裝運(yùn)易腐貨物的冷藏運(yùn)輸車輛基本情況。文獻(xiàn)對冷藏集裝箱的分類做了探討,其中還包括對冷藏集裝箱的發(fā)展現(xiàn)狀及船舶冷藏箱的運(yùn)行管理進(jìn)行了詳細(xì)分析,可為鐵路冷藏集裝箱的發(fā)展運(yùn)營提供一定的參考。上述文獻(xiàn)中,對我國冷鏈物流運(yùn)輸定性的研究較多,缺少定量研究方法和算例,所以本文的研究具有一定的理論和實(shí)際意義。2基本模型2.1冷鏈集裝箱空箱線性最小成本流模型令O(k),k∈K,代表起運(yùn)地的冷鏈運(yùn)輸集裝箱空箱k,其中K代表不同類型的集裝箱空箱(藥品冷鏈空箱、食品冷鏈空箱、鮮花冷鏈空箱等);D(k),k∈K,表示目的地的集裝箱空箱k;T(k),k∈K,表示轉(zhuǎn)運(yùn)地冷鏈集裝箱空箱k;oki,i∈O(k),k∈K,冷鏈集裝箱堆場i對冷鏈集裝箱空箱k供應(yīng)量;dki,i∈D(k),表示集冷鏈裝箱堆場對冷鏈集裝箱空箱k的需求量;uij,(i,j)∈A,表示弧(i,j)的容量(即弧(i,j)能承擔(dān)的最大運(yùn)量);ukij,(i,j)∈A,表示在弧(i,j)冷鏈集裝箱空箱k的最大運(yùn)量。變量xkij,(i,j)∈A,k∈K,表示集裝箱空箱k在弧(i,j)的運(yùn)量。令Ckij(xuij),(i,j)∈A,k∈K,表示弧(i,j)運(yùn)輸xkij單位流量冷鏈集裝箱空箱k的成本。下述的模型即為多種冷鏈集裝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目標(biāo)函數(shù)(1)是總的費(fèi)用,約束條件(2)是對集裝箱堆場i∈V和每一類貨物k∈K的運(yùn)量限制。約束條件(3)表示每一類貨物k∈K通過每一條弧(i,j)的流量不超過容量ukij。約束條件(4)(流量約束),表示對于每一條弧(i,j)∈A,通過弧(i,j)的總運(yùn)量不大于運(yùn)量ukij。對于任意的oki,k∈K,i∈O(k)和dki,滿足下面的條件:∑i∈Ο(k)oik=∑i∈D(k)dik,k∈Κ,否則問題是行不通的。雖然冷鏈集裝箱有不同的類別,但是冷鏈物流公司使用的冷鏈集裝箱大部分仍然是普通集裝箱加裝冷凍機(jī)。鑒于此,在實(shí)際應(yīng)用中,構(gòu)建單一品種的冷鏈集裝箱空箱線性最小成本流模型。根據(jù)單種商品的線性最小成本流的原理,構(gòu)建下面單一品種的冷鏈集裝箱空箱線性最小成本流問題模型,同時(shí),為了便于后面相關(guān)算例的驗(yàn)證,模型必須滿足如下假設(shè):假設(shè)1:相同運(yùn)輸線路上幾家獨(dú)立的冷鏈物流公司,在運(yùn)輸線和時(shí)間間隔固定、一定計(jì)劃周期內(nèi)所有航運(yùn)輸班次都正好完成1次運(yùn)輸、每班次的運(yùn)載工具容量已知的情形下,開展單一品種的冷鏈集裝箱空箱的調(diào)運(yùn)。假設(shè)2:計(jì)劃期開始時(shí)各堆場單一品種的冷鏈集裝箱空箱的供給量和需求量已知,且據(jù)此可確定本期的供給地和需求地。假設(shè)3:當(dāng)客戶對單一品種的冷鏈集裝箱空箱的需求僅僅依靠調(diào)運(yùn)已不能滿足時(shí),冷鏈物流公司將從其它冷鏈物流公司租用空箱。假設(shè)4:冷鏈物流公司在各運(yùn)輸線路上的空箱運(yùn)輸費(fèi)率、在各地的租箱費(fèi)等成本參數(shù)已知。所以假設(shè)冷鏈物流公司各方面情況接近且計(jì)劃期長度有限,任何城市都沒有數(shù)量限制,并且能夠即刻得到。因此認(rèn)為在特定地方的同一計(jì)劃期內(nèi)租箱費(fèi)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.單一品種的冷鏈集裝箱空箱線性最小成本流問題模型,可以通過網(wǎng)絡(luò)單純形算法或其它的線性規(guī)劃算法來求解。2.2減少成本步驟1:找到一個(gè)初始的基本合適的結(jié)果x(0)。設(shè)h=0。步驟2:確定與x(h)相關(guān)的減少成本。步驟3:如果cijr(h)≥0,(i,j)∈A,停止運(yùn)算,x(h)就是最優(yōu)的結(jié)果;否則,選擇變量xvw使xvwr(h)<0。步驟4:從基礎(chǔ)變量中選擇一個(gè)變量xpq,是xpq作為替代xvw的中間變量;令h=h+1,返回步驟2。3空箱運(yùn)輸和運(yùn)輸某公司是一冷鏈物流運(yùn)輸承運(yùn)商,當(dāng)客戶將貨物從起運(yùn)地運(yùn)至目的地時(shí),該公司提供一個(gè)或多個(gè)冷鏈空集裝箱來裝貨。一旦到達(dá)目的地,貨物卸下,空箱運(yùn)至新接貨點(diǎn)的客戶。該公司的管理只需要周期性的重新分配空集裝箱(實(shí)際中是一周一次)?？障涞倪\(yùn)輸費(fèi)用是很高的(是總的運(yùn)作費(fèi)用的35%)。幾十個(gè)空的冷鏈集裝箱空箱需要在堆場1,堆場2,堆場3,堆場4,堆場5,堆場6,堆場7堆放。各個(gè)堆場的數(shù)量和需要的數(shù)量和運(yùn)費(fèi),見圖3?；谶\(yùn)用網(wǎng)絡(luò)單純形法的理論,結(jié)合lingo數(shù)據(jù)包的計(jì)算,最優(yōu)的結(jié)果可以在圖4中獲得,圖中虛線部分表示沒有冷鏈集裝箱空箱運(yùn)輸,實(shí)線部分表示有冷鏈集裝箱空箱。具體的空箱流如表1所示?？梢悦魑目闯龈鞣N堆場之間冷鏈集裝箱空箱的流量。根據(jù)各堆場之間的空箱流,可以得出最優(yōu)解是3900,即最小運(yùn)輸成本是3900。4冷鏈集裝箱空箱充基于網(wǎng)絡(luò)線性規(guī)劃的冷鏈集裝箱空箱調(diào)運(yùn)優(yōu)化模型,解決了冷鏈物