1、低碳约束下城市冷链物流配送系统优化研究摘要在城市冷链物流配送过程中，频繁往返运送货物的车辆，由于动力与恒温制冷的燃油消耗及其尾气排放，不仅增加了企业的物流配送成本，而且给城市环境带来污染。冷链物流路径优化是冷链物流企业不可忽视的现实课题。文章基于城市发展理念，以碳排放为约束条件，构建冷链物流配送网络优化模型，并根据配送运输网络模型求解的复杂性，使用遗传算法得出优化模型的最优解，以期为企业物流决策提供依据，实现冷链物流企业减少碳排放、降低物流配送成本的双重目标。 关键词低碳约束；冷链物流；配送系统优化 1 引 言 冷链物流配送系统优化是整个城市配送工程重要组成部分，城市低碳物流配送系统建设是城市
2、物流业必须面对的现实课题，也是低碳城市建设的必然要求。基于此，国内外学者对低碳与冷链物流问题进行了研究。如刘倩晨1（2010）在冷链物流基础上考虑碳排放量，建立包含碳排放的冷链库存模型，得到低碳目标下的最优库存策略；于一秀、邱灿华2（2009）从当今资源战争、节能减排角度，分析如今物流业的发展趋势，得出发展低碳物流是理性选择，并且从低碳包装、低碳运输、低碳订货和低碳生产方向给企业提出建议；Zimmermann3（2009）在维持产品新鲜度的条件下，从使冷链运行维护成本和能量消耗最小的角度进行分析，并得出策略；刘镇、徐优香4（2013）在针对冷链物流配送车辆路径优化问题上时，利用云计算模式处理配
3、送车辆实时路径的优势；吕俊杰、孙双双5（2013） 、李雅萍6（2013）分别利用蚁群算法和节约里程法对鲜活农产品的配送路径进行优化，使得配送成本最少，其中吕俊杰、孙双双考虑的成本有固定成本、变动成本、货损成本、能源成本，李雅萍在考虑上述成本基础上，增加了时间惩罚成本。但是前者忽视了配送点对配送时间的要求，后者在考虑能源成本时，只考虑了配送过程中的能源成本，却忽视了在配送点进行装卸时，也会出现能源消耗。故为实现低碳城市交通的管理目标，促进城市冷链物流产业配送运输成本节约，本文在保证城市对冷冻食品需求的基础上，以碳排放为约束条件构建冷链物流配送网络优化模型，并根据配送运输网络模型求解的复杂性，利
4、用遗传算法得到最优解，以期为城市物流管理模式创新提供决策参考。 2 模型构建 假设配送中心（用 0 表示）有 K 车辆，基本不会出现缺少车辆问题，配送点或者超市共有 n 个。配送过程中所考虑的配送成本有车辆的启动成本（固定成本和变动成本） 、碳排放成本、制冷成本以及时间惩罚成本。2.1 固定成本和变动成本 冷链物流配送中，必须要承担固定成本（司机工资，车辆折旧费用等）和变动成本（燃油消耗、车辆维护和保养、路桥通行费用等） ，两者之和用 c1 表示，其中，变动成本大致与运输时间成正比。则成本表示为：2.2 碳排放成本 城市冷链物流配送过程中，能源消耗量大，车辆碳排放量相对较高，故将碳排放成本纳入
5、考虑因素，用 c2 表示。根据碳排放量的计算公式，得到如下排放成本式子： 2.3 制冷成本 冷冻设备所消耗的能源成本主要是制冷剂的成本，主要考虑配送运输过程中的制冷成本 c31 和打开车门过程中的制冷成本 c32。则总制冷成本 c3 为： 2.4 时间惩罚成本 实际配送中，顾客希望在约定的时间段进行配送，但是实际情况（城市交通堵塞、配送调度疏失等）却无法如此理想，故顾客是可以接受约定时间外的一定范围内进行配送。若假设最理想配送时间段是（tai，tbi） ，可以接受的提前到达时间点为 tai，最迟到达时间为tbi。 上述约束条件中，式（1）表示车辆所载货物不超过最大载重量；式（2）表示每个顾客点
6、只有一辆车满足其需求，且车辆的起点和终点都在配送中心；式（3）表示车辆能够配送全部的顾客点；式（4）表示车辆在配送顾客点时，满足其配送时间需求；式（5）表示车辆在配送下一配送点时满足此配送点的时间需求。 3 算例分析 某市某物流配送中心向城市的 15 个超市进行鲜奶配送，该配送中心拥有同种冷藏车型号。在配送期间，温度必须保持为 10，假设各超市之间的交通条件相同，车速均为 50km/h，根据计算，单位运输成本为1.0 元/吨，鲜奶的单位价格为 10000 元/吨。各超市在时间窗的基础上能够接受提前 30min 或者推迟 30min 进行配送，根据经验每次配送所需的固定成本为 200 元/车，每
7、辆车每千米大约消耗为 2.5 元。超市对鲜奶的需求量与配送时间如表 1 所示。 根据上述算例利用 MATLAB 软件使用遗传算法，进行 10 次求解，第7 次运行获得最优配送方案，其迭代第 91 次时收敛，最优总成本为 9363.3元，最优配送路径有 7 条： 路线 1：0超市 12超市 110 路线 2：0超市 2超市 13超市 70 路线 3：0超市 1超市 150 路线 4：0超市 8超市 60 路线 5：0超市 4超市 50 路线 6：0超市 9超市 30 路线 7：0超市 14超市 100 上述结果中，随机选择一条路径 0-12-7-0-4-14-0-8-11-0-1-15-10-0
8、-9-6-0-5-13-3-2-0，将此路径和所获得的最优配送路径进行比较得到表 2： 对表 2 进行观察、分析，可以发现：相较于随机路径，最优路径所需的总成本和释放的二氧化碳量有大幅度下降，其中总成本减少 35.9%，计 5235.2 元，碳排放量减少 4.8%，计 1.5 吨。 4 结 论 文章中，对运输成本和碳排放量两个方面进行研究，构建了城市冷链网络优化模型。利用遗传算法和 MATLAB 对目标函数进行分析和计算，得到最优路径，使得运输成本最少，碳排放量最少，这对于企业和环境都具有很强的现实意义。 参考文献： 1刘倩晨.考虑碳排放的冷链物流研究D.北京：清华大学，2010. 2于一秀，
9、邱灿华.我国低碳物流问题研究J.广西财经学院学报，2010（5）：63-65. 3Zimmermann R.Energy efficiency Quality and freshness along the distribution of the cold chain： Intelligent direction reduces consumption of energy and minimizes operational costsJ.Fleischwirtschaft，2009，89（6）：54-55. 4刘镇，徐优香，王译.基于云计算的冷链物流配送车辆路径优化方法研究J.电子设计工程，2013（17）：122-127. 5吕俊杰，孙双双.基于鲜活农产品冷链物流配送的车辆路径优化研究J.广东农业科学，2013（9）：178-181. 6李雅萍.鲜活农产品冷链物流配送路径优化研究J.价值工程，2013，31：25-27.
