中歐生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈運(yùn)輸方案研究

王露

摘 要：本文針對(duì)生鮮品易腐性和冷鏈物流高能耗特點(diǎn)，綜合考慮運(yùn)輸途中制冷溫度以及各地區(qū)外界氣溫差異性的影響，以運(yùn)輸、制冷和碳排放成本最小為目標(biāo)構(gòu)建優(yōu)化模型，對(duì)運(yùn)輸路線、方式和各環(huán)節(jié)制冷溫度進(jìn)行決策。基于中歐生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈運(yùn)輸進(jìn)行研究，并對(duì)比分析了中歐間幾大運(yùn)輸路線。

關(guān)鍵詞：生鮮農(nóng)產(chǎn)品;冷鏈物流;多式聯(lián)運(yùn);質(zhì)量衰減;低碳

中圖分類號(hào)：U695 ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006—7973（2020）07-0097-03

冷鏈物流在生鮮農(nóng)產(chǎn)品流通過程中的作用日益突出，并由于人們對(duì)品質(zhì)的更高層次要求而有了更高的時(shí)效性要求。對(duì)于跨國(guó)長(zhǎng)距離冷鏈物流而言，需要經(jīng)過歐洲、亞洲等多個(gè)復(fù)雜的溫區(qū)，合理的溫控與運(yùn)輸路線將影響冷鏈物流成本，給冷鏈運(yùn)輸調(diào)度工作帶來更大挑戰(zhàn)。

關(guān)于冷鏈物流研究，Rong等[1]考慮食品質(zhì)量受存儲(chǔ)溫度影響，對(duì)易腐食品配送進(jìn)行研究。Gallo等[2]從能量消耗角度，考慮產(chǎn)品質(zhì)量下降以及制冷溫度設(shè)定對(duì)制冷能耗的影響。Wang 等[3]假定冷藏溫度和產(chǎn)品質(zhì)量下降速度一定，分析不同碳稅政策和碳排放下配送路徑對(duì)總費(fèi)用的影響。

王晶[4]考慮蔬菜類食品質(zhì)量衰減與溫度呈線性函數(shù)，并用特定溫度下單位時(shí)間冷卻成本表示制冷成本，對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、配送路線和各環(huán)節(jié)溫度進(jìn)行優(yōu)化?？祫P等[5]假設(shè)運(yùn)輸途中環(huán)境溫度恒定，腐敗率為常數(shù)，產(chǎn)品質(zhì)量隨時(shí)間變化呈現(xiàn)指數(shù)變化趨勢(shì)。劉松等[6]用單位時(shí)間冷藏費(fèi)用和貨損費(fèi)用表示制冷和貨損成本，并考慮碳排放量限制，對(duì)冷藏集裝箱多式聯(lián)運(yùn)進(jìn)行優(yōu)化。

綜上，國(guó)內(nèi)現(xiàn)有研究多將質(zhì)量衰減與制冷能耗作為恒定參數(shù)或是線性函數(shù)處理，忽略了制冷溫度與外界環(huán)境溫度的影響或是考慮不全。Hu等[7]考慮不同時(shí)段外界溫度變化，研究冷藏車輛不同出發(fā)時(shí)間對(duì)制冷成本的影響。為此，本文綜合考慮上述因素構(gòu)建優(yōu)化模型，對(duì)運(yùn)輸路線、方式與各環(huán)節(jié)溫度進(jìn)行決策，并對(duì)中歐生鮮品冷鏈多式聯(lián)運(yùn)方案進(jìn)行研究。

1 問題描述

有一批生鮮農(nóng)產(chǎn)品從國(guó)外一起運(yùn)點(diǎn)運(yùn)至國(guó)內(nèi)一目的點(diǎn)，途徑國(guó)內(nèi)外若干中間節(jié)點(diǎn)，各節(jié)點(diǎn)和路段存在各自外界環(huán)境溫度，且節(jié)點(diǎn)間存在公路、鐵路、海運(yùn)和航空運(yùn)輸中一種或多種方式可供選擇?？紤]制冷能耗主要由箱體傳熱與漏熱導(dǎo)致，與集裝箱內(nèi)外表面積、箱體內(nèi)外溫差、傳熱系數(shù)和時(shí)間相關(guān);生鮮農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量下降速率與溫度、時(shí)間相關(guān)，遵循阿倫尼烏斯方程，并呈指數(shù)衰減趨勢(shì)。在滿足最低質(zhì)量需求約束下，以運(yùn)輸、制冷和碳排放成本之和最小為目標(biāo)求解最優(yōu)運(yùn)輸方案。

2 模型構(gòu)建

2.1 假設(shè)條件

（1）假設(shè)一批貨物不可分批運(yùn)輸;

（2）假設(shè)冷藏集裝箱內(nèi)溫度均衡，生鮮農(nóng)產(chǎn)品各部分質(zhì)量衰減速率一致;

（3）假設(shè)航空專用冷藏集裝箱制冷能耗按常規(guī)冷藏集裝箱計(jì)算方法計(jì)算。

2.2 符號(hào)說明

2.3.2約束條件

C表示總運(yùn)輸費(fèi)用，C1、C3分別表示運(yùn)輸和制冷成本，C2、C4分別表示運(yùn)輸和制冷產(chǎn)生的碳排放成本。式（6）表示必選一條起始弧，且該弧上只可選擇一種運(yùn)輸方式和一個(gè)制冷溫度;式（7）表示任一中間節(jié)點(diǎn)流入流出相等;式（8）表示必選一條終止弧，且該弧上只可選擇一種運(yùn)輸方式和一個(gè)制冷溫度;式（9）表示任意一條弧最多可選擇一種運(yùn)輸方式;式（10）表示任一中間節(jié)點(diǎn)最多只有一種轉(zhuǎn)運(yùn)方式;式（11）和式（12）保證運(yùn)輸路線與運(yùn)輸方式的連貫性;式（13）對(duì)產(chǎn)品初始質(zhì)量賦值，式（14）表示節(jié)點(diǎn)i+1處的產(chǎn)品質(zhì)量;式（15）表示任一節(jié)點(diǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量要滿足最低質(zhì)量要求;式（16）和式（17）表示決策變量為0-1變量。

3 算例分析

3.1 算例描述

1個(gè)滿載生鮮農(nóng)產(chǎn)品的20ft冷藏集裝箱從德國(guó)漢堡運(yùn)往河南鄭州，產(chǎn)品初始質(zhì)量為100，最低質(zhì)量要求為70，可選制冷溫度有-2℃、-1℃、0℃、1℃、2℃。考慮選取中歐間主要運(yùn)輸線路如圖1所示，選取節(jié)點(diǎn)及其外界環(huán)境溫度如表1所示，路段溫度以兩節(jié)點(diǎn)平均溫度計(jì)。

線路1：1-2-3-10-11-16-27-33-39-41;線路2：1-2-3-10-11-16-27-34-40-41;線路3：1-2-3-10-11-17-18-25-31-38-41;線路4：1-2-3-10-12-19-20-26-32-38-41;線路5：1-4-6-7-9-14-24-30-37-41;線路6：1-4-6-7-9-15-22-23-29-36-41;線路7：1-5-8-13-21-28-35-40-41;線路8：1-40-41;

3.2 算例結(jié)果

對(duì)模型求解，得出最優(yōu)方案線路2，全程鐵路運(yùn)輸，各路段與節(jié)點(diǎn)制冷溫度均為2℃，總成本為38751.85，最終產(chǎn)品質(zhì)量為83.397。

3.3運(yùn)輸線路對(duì)比分析

設(shè)公路、鐵路、海路和航空運(yùn)輸編號(hào)為1、2、3、4，各線路最優(yōu)運(yùn)輸方案如表2所示。線路8最佳運(yùn)輸方案總成本為242461.31元，運(yùn)輸、制冷和碳排放成本分別為227725元、1615.2元、13121.106元;運(yùn)距8225千米，運(yùn)輸時(shí)間35.75小時(shí)，最終產(chǎn)品質(zhì)量為97.7148。線路1-7成本對(duì)比如圖2，運(yùn)輸距離、時(shí)間和質(zhì)量如圖3。

對(duì)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析可知，在陸運(yùn)線路中，線路2與線路1、4的總成本相近，途徑高緯度地區(qū)，外界環(huán)境溫度低，且運(yùn)輸時(shí)間較短因而制冷成本較低;線路3運(yùn)輸距離與時(shí)間最短，且運(yùn)輸質(zhì)量最高，體現(xiàn)了公路運(yùn)輸?shù)乃俣葍?yōu)勢(shì)。在海運(yùn)線路中，線路5和7相比傳統(tǒng)線路6，各類成本均更優(yōu)，未來有望成為替補(bǔ)路線;且線路7運(yùn)距最短、時(shí)間最少、成本最低，環(huán)境溫度更低，比其他海運(yùn)線路的制冷成本減少約50%～60%，對(duì)冷藏冷凍等易腐物品運(yùn)輸而言經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)顯著?？傮w上看，制冷成本在總成本中占比較大，約為1/4，與外界環(huán)境溫度和時(shí)間有重要關(guān)系;對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間冷鏈運(yùn)輸，通過調(diào)節(jié)制冷溫度可有效滿足產(chǎn)品質(zhì)量需求。

4 總結(jié)

本文綜合考慮制冷溫度與外界環(huán)境溫度對(duì)生鮮品質(zhì)量與制冷成本的影響，對(duì)冷鏈運(yùn)輸進(jìn)行優(yōu)化。中歐間生鮮品運(yùn)輸算例分析表明，經(jīng)第一亞歐大陸橋的運(yùn)輸路線具有一定經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，同時(shí)在海運(yùn)線路中，北冰洋航線運(yùn)輸費(fèi)用最低，其與經(jīng)陸運(yùn)至瓜達(dá)爾港入海的路線具有良好發(fā)展?jié)摿Α４送?，?duì)制冷溫度進(jìn)行優(yōu)化可有效保障產(chǎn)品質(zhì)量，且制冷成本與箱內(nèi)外溫差與運(yùn)輸時(shí)間密切相關(guān)，在總成本中占重要比重。因而，在冷鏈物流中對(duì)制冷溫度與外界環(huán)境溫度及其差異性進(jìn)行考量具有重要意義。

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