本文是一篇物流博士論文，本文關(guān)于應(yīng)急冷鏈物流配送優(yōu)化問題的實例分析中僅考慮了小規(guī)模算例，后續(xù)研究可以設(shè)計啟發(fā)式算法來解決大規(guī)模問題。

第一章 緒論

1.1 研究背景

構(gòu)建雙循環(huán)的新發(fā)展格局，迫切需要流通體系的完善和暢通，其中，物流是支撐流通體系的重要內(nèi)容，而冷鏈物流是物流領(lǐng)域的重要組成，在國民經(jīng)濟和人民日常生活中發(fā)揮著非常重要的作用。在我國消費市場加速提質(zhì)升級的背景下，人們對生鮮農(nóng)產(chǎn)品、加工食品、醫(yī)藥等冷鏈產(chǎn)品的品質(zhì)要求逐步提高、市場需求不斷擴大，這對冷鏈物流的發(fā)展提出了新的要求。生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流一頭連著田間，一頭連著餐桌，與人們的基本需求保障和追求健康的切身利益息息相關(guān)。我國對冷鏈物流越來越重視，并于2021年底出臺了我國歷史上首個冷鏈物流領(lǐng)域的五年規(guī)劃，系統(tǒng)部署了“十四五”期間冷鏈物流體系建設(shè)。

2020年以來的疫情，給食品保障類物資的市場帶來了較大的壓力。隨著疫情防控進入常態(tài)化，構(gòu)建安全可靠的生鮮農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈對保障社會穩(wěn)定與經(jīng)濟發(fā)展意義重大。生鮮農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)、加工、存儲、運輸、銷售的各環(huán)節(jié)和要素，都會對其供應(yīng)產(chǎn)生影響。疫情對生鮮農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈上的各級成員與流通環(huán)節(jié)造成中斷風險，不僅嚴重影響了交通運輸業(yè)以及各企業(yè)的運轉(zhuǎn)和經(jīng)營，也使得生鮮農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)、流通與消費都受到制約。不同于傳統(tǒng)意義上的供應(yīng)鏈瞬時中斷（如地震、海嘯等自然災(zāi)害造成的中斷），疫情造成的供應(yīng)鏈中斷呈現(xiàn)出明顯差異性特征：長期干擾的存在、不可預(yù)測的規(guī)模、引發(fā)中斷連鎖反應(yīng)、物流設(shè)施中斷等。這種中斷風險對供應(yīng)鏈系統(tǒng)造成了全方位的影響，嚴重時會致使人民群眾基本生活物資供應(yīng)保障出現(xiàn)一定程度的緊張。

在不確定性條件下，生鮮農(nóng)產(chǎn)品的供應(yīng)更易受到諸多不可控因素的影響，易導致市場的異常波動和供應(yīng)緊張，對社會穩(wěn)定、經(jīng)濟發(fā)展和心理預(yù)期產(chǎn)生沖擊。因此，有必要結(jié)合疫情進行相關(guān)研究，在不確定性環(huán)境下將生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流的應(yīng)急配送、供應(yīng)鏈協(xié)同機制和供應(yīng)鏈中斷的恢復(fù)策略置于同一視閾下進行考慮，從而建立一套較為完整的應(yīng)對不確定性環(huán)境的生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流策略，以期為政府和企業(yè)保障生鮮農(nóng)產(chǎn)品的穩(wěn)定供應(yīng)和冷鏈物流的正常運轉(zhuǎn)提供一種解決思路。

1.2 研究目的及意義

本文的研究目的在于分析不確定性環(huán)境下生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流的優(yōu)化與決策問題，其理論意義和現(xiàn)實意義在于：

1.2.1 理論意義

本文基于疫情對生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流帶來的影響，研究不確定性環(huán)境下生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流的應(yīng)急配送、協(xié)調(diào)機制與恢復(fù)策略等問題。首先應(yīng)用改進多指標聚類算法，對冷鏈物流中心的選址進行優(yōu)化研究，為基于聚類的選址研究提供了新思路和方法；其次綜合考慮需求不確定性、時間窗、物品采購、車輛租賃等多種因素，構(gòu)建了考慮多情景的應(yīng)急冷鏈物流配送優(yōu)化模型，并通過實際企業(yè)數(shù)據(jù)驗證了模型的有效性；運用系統(tǒng)動力學方法研究疫情背景下農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈的中斷問題，通過設(shè)置供給滯銷、產(chǎn)能中斷、需求突變、需求轉(zhuǎn)移及道路阻斷等幾類典型中斷情景，給出了基于政府補貼、備用供應(yīng)商選擇等策略的供應(yīng)鏈恢復(fù)機制，擴寬了基于系統(tǒng)動力學研究供應(yīng)鏈中斷問題的研究視角。因此，本文在研究過程中改進了生鮮農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈相關(guān)的模型與算法，拓寬了系統(tǒng)動力學與供應(yīng)鏈管理相關(guān)理論應(yīng)用范圍，進一步推動了管理科學與工程領(lǐng)域的相關(guān)理論方法與應(yīng)用。

1.2.2 現(xiàn)實意義

構(gòu)建安全可靠的農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈對我國經(jīng)濟發(fā)展、社會穩(wěn)定起著至關(guān)重要的作用。本文通過對內(nèi)蒙古自治區(qū)多家生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流行業(yè)的企業(yè)進行問卷調(diào)研和實地考察，深入了解生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流存在的問題，從當?shù)貙嶋H問題與需求出發(fā)，圍繞不確定性環(huán)境下的生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流相關(guān)問題進行研究，主要具有兩方面的現(xiàn)實意義。一方面是為不確定環(huán)境下，如何解決生鮮農(nóng)產(chǎn)品的供應(yīng)鏈“不斷鏈”，實現(xiàn)穩(wěn)定供應(yīng)，以及應(yīng)急配送的優(yōu)化問題，提出了相關(guān)的策略和建議；另一方面，在論文的應(yīng)用研究中，采用冷鏈物流企業(yè)的實際數(shù)據(jù)進行案例分析與數(shù)值計算，同時為相關(guān)地方政府和企業(yè)提供了一定的決策參考。

第二章 基本概念與文獻綜述

2.1 冷鏈物流基本概念

冷鏈物流是為了最大程度的保證物品的品質(zhì)和質(zhì)量安全，減少冷藏冷凍類物品的損耗，通過相應(yīng)的冷凍工藝和制冷技術(shù)，使冷藏冷凍類物品從生產(chǎn)、初加工、儲存、運輸、再加工、配送、銷售到消費者的全過程中各個環(huán)節(jié)始終處于規(guī)定低溫環(huán)境下的專業(yè)物流活動[1]。

冷鏈物流按物品類別可分為以下四類：（1）食品類冷鏈物流，包括果蔬類、肉類、水產(chǎn)類、禽蛋類、乳類、糧食類及其加工制品等；（2）醫(yī)藥、醫(yī)療類冷鏈物流，主要為藥品、醫(yī)療器械、生物樣本等；（3）花卉、植物類冷鏈物流，包括花卉、植物及其鮮切產(chǎn)品等；（4）其他冷鏈物流，主要包括化學品、精密儀器、電子產(chǎn)品等[2]。

冷鏈物流是連接田間地頭到百姓餐桌的重要民生領(lǐng)域，2021年底，國務(wù)院出臺了我國歷史上第一個冷鏈物流領(lǐng)域的五年規(guī)劃，聚焦“6+1”重點品類，包括肉類、水果、蔬菜等主要生鮮農(nóng)產(chǎn)品以及疫苗等醫(yī)藥產(chǎn)品[3-4]。本文研究范圍界定為果蔬、肉類生鮮農(nóng)產(chǎn)品。

2.2 物流選址文獻綜述

選址問題起源于一種在20世紀初提出的經(jīng)典問題——韋伯問題[5]，其目的是確定一個中心倉庫的選址地點，使所有被服務(wù)客戶與確定好的倉庫之間的總距離最小。隨著研究的不斷深入，選址問題根據(jù)問題的性質(zhì)得到了劃分。一般來說，選址問題可分為單設(shè)施選址問題和多設(shè)施選址問題兩個大類。單設(shè)施選址問題是一種以距離最小化或成本最小化為目標，確定單個設(shè)施位置的問題。常用的方法包括Weiszfeld法[6]和重心法[7]。然而，由于設(shè)施覆蓋范圍的擴大和覆蓋面積的增加，單個服務(wù)設(shè)施已經(jīng)無法滿足實際問題的需求。因此，多設(shè)施選址問題是目前的研究重點。

多設(shè)施選址問題廣泛應(yīng)用于人道主義救援[8-9]、應(yīng)急響應(yīng)[10]、醫(yī)療設(shè)施選址[11-12]等諸多領(lǐng)域。眾多研究從不同的角度考慮了設(shè)施選址時使用的目標函數(shù)和目標準則，如總運輸成本、總運輸時間、顧客滿意度[13]等。由于多設(shè)施選址問題涉及領(lǐng)域范圍大、可考慮的影響因素多，可將其根據(jù)不同側(cè)重細分為不同的特定問題。根據(jù)研究問題中給出的信息是否確定，可分為確定性選址問題和不確定性選址問題。確定性選址問題主要包括最大化覆蓋問題[14-15]和最小化資源問題[16]等。而不確定性問題源自于眾多學者對選址問題中的各種不確定性進行的深入討論，如不確定需求[17-18]、不確定的中斷風險[19]等。不確定性問題可分為隨機規(guī)劃問題[20]和魯棒優(yōu)化問題[21]。Wang等[22]對多設(shè)施選址問題進行了細致的分類，對不同側(cè)重點的問題劃分提供了參考。

求解多設(shè)施選址問題的方法主要有兩種：精確求解算法和啟發(fā)式算法[23]。在早期的研究中，問題規(guī)模較小，可以使用分支定界法[24]、割平面法[25]等精確求解方法較快地求得準確解。隨著問題規(guī)模和約束條件的增加，準確解的獲得變得困難。在合理時間內(nèi)求得大規(guī)模問題的較優(yōu)解成為了研究的主流，啟發(fā)式算法也因此被提出。常用的啟發(fā)式算法包括遺傳算法[26]、粒子群優(yōu)化算法[27]、禁忌搜索算法[28]、布谷鳥搜索算法[29]、拉格朗日松弛算法[30]等。然而，使用這些啟發(fā)式算法尋找更好的解仍然是一個比較繁重的過程。

第三章 基于改進多指標聚類算法的冷鏈物流中心選址 ........................... 15

3.1 引言 .............................. 15

3.2 算法模型構(gòu)建 .............................. 15

3.2.1 改進聚類算法 ................................ 16

3.2.2 重心法 ............................ 20

第四章 需求不確定條件下應(yīng)急冷鏈物流配送多情景規(guī)劃模型 ............... 33

4.1 引言 .................................. 33

4.2 問題描述 ................................... 33

4.3 模型構(gòu)建與處理 ................................ 34

第五章 考慮共同努力的生鮮農(nóng)產(chǎn)品三級供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)機制研究 ............... 47 

5.1 引言 ................................... 47

5.2 模型構(gòu)建及求解 .............................. 47

第七章 考慮供應(yīng)中斷與需求轉(zhuǎn)移風險的生鮮農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈恢復(fù)策略研究

7.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及模型描述

7.2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本文以呼和浩特市的實際調(diào)研情況為背景，設(shè)定研究系統(tǒng)為由供應(yīng)商（批發(fā)市場）、零售商（實體商超、電商平臺）和消費者組成的三級供應(yīng)鏈。該系統(tǒng)中存在兩個供應(yīng)商，即主供應(yīng)商和備用供應(yīng)商，兩個供應(yīng)商在穩(wěn)定性和成本方面存在差異。其中，主供應(yīng)商在中斷出現(xiàn)之前一直穩(wěn)定滿足零售商需求，其與零售商之間的物流更通暢且成本更低，但可能會受到干擾；而備用供應(yīng)商作為應(yīng)急來源，當主供應(yīng)商受到干擾時滿足零售商需求，與零售商之間的聯(lián)系需要重新搭建，且成本更高，但較為可靠。農(nóng)產(chǎn)品從供應(yīng)鏈前端的供應(yīng)商到末端消費者的流程如圖7-1所示，作為供應(yīng)商的批發(fā)市場將農(nóng)產(chǎn)品按照零售商需求運輸?shù)搅闶凵虃}庫后，零售商按照接收到的消費者需求訂單后，將農(nóng)產(chǎn)品通過線下渠道或線上渠道出售給消費者。

第八章 結(jié)論與展望

8.1 研究結(jié)論

本文研究不確定性環(huán)境下生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流的優(yōu)化與供應(yīng)鏈恢復(fù)策略問題，主要包括：基于改進多指標聚類算法的冷鏈物流中心選址，需求不確定下應(yīng)急冷鏈物流配送多情景規(guī)劃模型，考慮共同努力的生鮮農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)機制研究，考慮中斷風險的生鮮農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈恢復(fù)策略研究、供應(yīng)中斷和需求轉(zhuǎn)移下的生鮮農(nóng)產(chǎn)品零售商恢復(fù)策略研究。主要工作總結(jié)如下：

（1）第三章從選址的實際情況出發(fā)，綜合考慮了經(jīng)濟發(fā)展狀況、交通擁擠程度、物流需求總量這三類非空間指標，將其與城市運輸距離相結(jié)合，重新定義了對象間的相似性度量的距離因子；并使用聚類算法對需求點進行區(qū)域劃分。在區(qū)域劃分后，利用重心法對聚類中心進行修正，選出了每個區(qū)域內(nèi)的冷鏈物流中心位置。本文提出了一種基于改進聚類算法和重心法的兩階段選址模型，并利用內(nèi)蒙古自治區(qū)12個盟市的相關(guān)數(shù)據(jù)進行了實例分析，為內(nèi)蒙古自治區(qū)冷鏈物流中心選址提供了參考方案。模型在優(yōu)化配送路徑的同時，也優(yōu)化了物品采購和冷鏈運輸車輛租賃決策，并通過企業(yè)實際數(shù)據(jù)驗證了模型的有效性。

（2）第四章針對需求的不確定性，利用情景分析方法建立了應(yīng)急冷鏈物流配送多情景規(guī)劃模型。多情景規(guī)劃模型考慮了需求不確定性、時間窗、物品采購、冷鏈運輸車輛租賃等多種因素。由于縮短交貨期對于減少易腐物品的損耗具有重要意義，因此該模型的目標是在降低總成本的同時縮短交貨期。模型在優(yōu)化配送路徑的同時，也優(yōu)化了物品采購和冷鏈運輸車輛租賃決策。并通過食全食美公司實際數(shù)據(jù)驗證了模型的有效性。本文提出的方法對于冷鏈物流企業(yè)有效應(yīng)對當前的困境具有較大的實用價值。

參考文獻（略）