本文是一篇物流論文，本文從運(yùn)輸總成本、總能耗和貨損率三個(gè)角度，對基于不確定需求和單位運(yùn)輸費(fèi)用因素下的冷鏈多式聯(lián)運(yùn)路徑選擇問題進(jìn)行了初步研究。

1緒論

1.1研究背景及意義

1.1.1研究背景

隨著社會(huì)與經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，運(yùn)輸服務(wù)對象關(guān)于運(yùn)輸時(shí)效和運(yùn)輸質(zhì)量的要求越來越高，運(yùn)輸業(yè)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)之間的矛盾日益凸顯，而多式聯(lián)運(yùn)的興起和發(fā)展恰好可以協(xié)調(diào)兩者的矛盾。在目前的形勢下，發(fā)展多式聯(lián)運(yùn)并推動(dòng)一體化交通網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)與完善，是我國運(yùn)輸業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要趨勢。多式聯(lián)運(yùn)作為綜合運(yùn)輸系統(tǒng)中的關(guān)鍵組成部分，它充分發(fā)揮了各種運(yùn)輸模式的優(yōu)勢，可提高運(yùn)輸效率，降低運(yùn)輸成本，同時(shí)還能有效地減少運(yùn)輸過程中的污染物排放，減輕城市交通擁堵壓力，因而受到國家和政府的廣泛提倡。

近年來，隨著我國市場經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們的消費(fèi)生活和文化水平也在不斷地提高，餐桌上開始出現(xiàn)“不合時(shí)令，不合地域”的食物，而生鮮貨物的運(yùn)輸時(shí)效性和運(yùn)輸質(zhì)量開始逐漸受到社會(huì)的高度關(guān)注。與此同時(shí)電商行業(yè)的飛速崛起，成為我國冷鏈物流行業(yè)的發(fā)展契機(jī)，國家和政府的關(guān)注重點(diǎn)從如何提高運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展速度轉(zhuǎn)變?yōu)槿绾翁岣哌\(yùn)輸質(zhì)量，發(fā)展目標(biāo)的轉(zhuǎn)變意味著我國的冷鏈運(yùn)輸行業(yè)的發(fā)展即將開啟一個(gè)新篇章。

生鮮易腐品貨物的運(yùn)輸意味著冷鏈物流即將成為我國物流行業(yè)的新主角。而冷鏈物流衍生于一般物流，主要對象是有運(yùn)輸溫濕度要求的貨物，是一種新型物流，從某種角度上可理解為其興起與發(fā)展同我國東西部地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況密切相關(guān)。由于我國地域廣闊，資源豐富，不同區(qū)域都有其不同的時(shí)令特產(chǎn)，為了實(shí)現(xiàn)北方地區(qū)的人們可以品嘗熱帶水果和新鮮蔬菜，內(nèi)陸地區(qū)的人們可以品嘗到海鮮的愿景，生鮮貨物跨地域運(yùn)輸活動(dòng)也會(huì)迎來發(fā)展的高峰，其運(yùn)輸量、運(yùn)輸距離等都會(huì)有新的突破。冷鏈多式聯(lián)運(yùn)將逐步成為生鮮易腐貨物運(yùn)輸?shù)闹饕绞健ｋm然我國的冷鏈物流多式聯(lián)運(yùn)還處于起步階段，但未來的發(fā)展?jié)摿薮蟆Ｈ绾卧诩涌彀l(fā)展速度的同時(shí)，有效降低運(yùn)輸成本，并對其進(jìn)行協(xié)同管理，是目前亟待解決的問題。

1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀綜述

1.2.1國內(nèi)研究現(xiàn)狀綜述

（1）多式聯(lián)運(yùn)研究現(xiàn)狀綜述

國內(nèi)學(xué)者結(jié)合我國多式聯(lián)運(yùn)發(fā)展的實(shí)際情況，改進(jìn)國外的相關(guān)理論與模型，在多式聯(lián)運(yùn)的研究領(lǐng)域有了豐富的研究成果。目前研究成果主要集中于單目標(biāo)目標(biāo)路徑選擇和多目標(biāo)路徑選擇兩類。學(xué)者根據(jù)研究內(nèi)容和現(xiàn)實(shí)需求，研究以運(yùn)輸成本最低或運(yùn)輸時(shí)間最短的單目標(biāo)多式聯(lián)運(yùn)路徑選擇問題。但單目標(biāo)路徑選擇模型難以體現(xiàn)影響多式聯(lián)運(yùn)路徑選擇各個(gè)因素之間的關(guān)系，學(xué)者開始對多目標(biāo)多式聯(lián)運(yùn)路徑選擇問題進(jìn)行研究并在求解多目標(biāo)規(guī)劃模型的算法方面進(jìn)行改進(jìn)創(chuàng)新。

2017年，劉松將中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)分解成轉(zhuǎn)入節(jié)點(diǎn)和轉(zhuǎn)出節(jié)點(diǎn)，將不同轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)間與路段權(quán)重相結(jié)合，建立以總運(yùn)輸時(shí)間最少為目標(biāo)的多式聯(lián)運(yùn)路徑優(yōu)化模型，最后設(shè)計(jì)算例驗(yàn)證了該模型的有效性[3]。

2018年，于雪嶠等從不同角度對廣義最短路徑進(jìn)行定義，以節(jié)點(diǎn)作業(yè)時(shí)間窗和運(yùn)輸時(shí)限客戶滿意度為約束建立廣義最短路徑模型[4]，為未來的路徑模型構(gòu)建提供了新角度。

2018年，徐超等建立動(dòng)態(tài)模型來研究多商品的路由問題，以總費(fèi)用最低為目標(biāo)，構(gòu)建相應(yīng)可靠性水平下多式聯(lián)運(yùn)服務(wù)路徑模型[5]。同年，張佳琪等對區(qū)間型多式聯(lián)運(yùn)路徑選擇問題進(jìn)行研究，根據(jù)不確定運(yùn)輸時(shí)間和運(yùn)輸費(fèi)用的區(qū)間取值范圍，將其轉(zhuǎn)為確定數(shù)進(jìn)行求解[6]。

2019年，賴志柱等在研究多式聯(lián)運(yùn)路徑問題時(shí)引入排序數(shù)的概念，將目標(biāo)分為分目標(biāo)和總目標(biāo)兩類，通過計(jì)算優(yōu)勢排序數(shù)，設(shè)計(jì)了一種基于優(yōu)勢排序數(shù)的離散粒子群算法用以求解多目標(biāo)路徑規(guī)劃模型[7]，并設(shè)計(jì)相應(yīng)的算例，驗(yàn)證了該模型和算法的有效性。

2基礎(chǔ)理論概述

2.1冷鏈物流概述

2.1.1冷鏈物流定義

冷鏈物流是指需要在合適的低溫環(huán)境下完成生產(chǎn)加工、儲藏運(yùn)輸、配送、銷售等物流環(huán)節(jié)。它是基于冷凍工藝學(xué)和制冷技術(shù)，其目的是保證貨物的品質(zhì)，減少各個(gè)環(huán)節(jié)損耗的一項(xiàng)系統(tǒng)工程[41]，其在運(yùn)輸設(shè)備裝置、運(yùn)輸程序、規(guī)定的運(yùn)輸時(shí)間以及運(yùn)輸路徑等等方面與一般物流形式不同，可從以下三個(gè)角度對冷鏈物流進(jìn)行具體定義：

（1）冷鏈物流活動(dòng)

冷鏈物流活動(dòng)是指在特定的低溫條件下，對易腐物品進(jìn)行生產(chǎn)加工、運(yùn)輸、裝卸搬運(yùn)、包裝、儲存配送等系列活動(dòng)。

（2）冷鏈物流系統(tǒng)

為了實(shí)現(xiàn)冷鏈物流的目標(biāo)，需要將冷藏設(shè)備、運(yùn)輸工具、冷藏技術(shù)以及管理工具結(jié)合起來，協(xié)調(diào)物流上下游的各個(gè)環(huán)節(jié)，確保供應(yīng)鏈中物流活動(dòng)的完整實(shí)施，包括易腐貨物的生產(chǎn)加工、儲藏運(yùn)輸、配送、銷售等一系列物流活動(dòng)，這些活動(dòng)相結(jié)合就構(gòu)成了完整的冷鏈物流系統(tǒng)[42]。

（3）冷鏈物流管理

根據(jù)集成一體化要求，對冷鏈物流系統(tǒng)的一系列活動(dòng)進(jìn)行了計(jì)劃和設(shè)計(jì)，并對其進(jìn)行了優(yōu)化，其中包含了對冷鏈運(yùn)輸過程中的環(huán)境溫度的控制，對生產(chǎn)加工、裝卸運(yùn)輸?shù)茸鳂I(yè)環(huán)節(jié)的情況進(jìn)行監(jiān)測、控制和協(xié)調(diào)的過程。

2.2多式聯(lián)運(yùn)概述

2.2.1多式聯(lián)運(yùn)概念

多式聯(lián)運(yùn)發(fā)展至今已有80多年歷史，由于各種原因，不同專家學(xué)者對多式聯(lián)運(yùn)的定義也有不同的界定標(biāo)準(zhǔn)，理論界至今仍無統(tǒng)一明確的定義。多式聯(lián)運(yùn)可稱為Multimodal Transport或Intermodal Transport，在一般情況下，兩者都表示國際多式聯(lián)運(yùn)。多式聯(lián)運(yùn)在《聯(lián)合國國際貨物多式聯(lián)運(yùn)公約》中是指按照國際多式聯(lián)運(yùn)合同，以不少于兩種的不同運(yùn)輸方式，由多式聯(lián)運(yùn)經(jīng)營人把貨物從一國境內(nèi)接管地點(diǎn)運(yùn)至另一國境內(nèi)指定交付地點(diǎn)的貨物運(yùn)輸[45]。

在聯(lián)合國歐盟經(jīng)濟(jì)委員會(huì)、歐洲運(yùn)輸部長會(huì)議和歐盟制作的《組合運(yùn)輸術(shù)語手冊（TERMINOLLOGY ON COMBINED TRANSPORT）》中從內(nèi)涵方面對MultimodalTransport和Intermodal Transport做出了區(qū)分，一般以Intermodal Transport代表多式聯(lián)運(yùn)，其定義為：“在貨物的裝載單元不發(fā)生改變的情況下，采用若干種運(yùn)輸方式進(jìn)行運(yùn)輸，且不需對貨物本身進(jìn)行任何改變的運(yùn)輸方式稱之為多式聯(lián)運(yùn)”[46]。

除此之外，很多專家和學(xué)者也從不同研究角度給出了不同的定義。如加州大學(xué)的Alt,Forster和King認(rèn)為“多式聯(lián)運(yùn)是使用兩種及以上不同運(yùn)輸工具并采用單一的運(yùn)費(fèi)率進(jìn)行結(jié)算，按照托運(yùn)人的要求完成貨物運(yùn)輸?shù)倪\(yùn)輸方式”[47]。丹佛大學(xué)的Syzliowicz認(rèn)為“多式聯(lián)運(yùn)是一種通過連接、管理并控制運(yùn)輸方式創(chuàng)造的無縫銜接的可持續(xù)發(fā)展運(yùn)輸體系”。

多式聯(lián)運(yùn)按照運(yùn)輸過程是否跨越多個(gè)國家可分為國際多式聯(lián)運(yùn)和國內(nèi)多式聯(lián)運(yùn)，多式聯(lián)運(yùn)定義一般是指國際多式聯(lián)運(yùn)。國際多式聯(lián)運(yùn)和國內(nèi)多式聯(lián)運(yùn)有一定區(qū)別，主要體現(xiàn)在國際多式聯(lián)運(yùn)的多式聯(lián)運(yùn)經(jīng)營人選擇、提單簽證的簽發(fā)標(biāo)準(zhǔn)以及通關(guān)流程等方面，其中國際多式聯(lián)運(yùn)的業(yè)務(wù)流程必須包括出口報(bào)關(guān)環(huán)節(jié)，所使用的單證也不同，在國際多式聯(lián)運(yùn)中一般以海運(yùn)為主。

3 冷鏈物流多式聯(lián)運(yùn)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建及運(yùn)作流程分析 .................................. 20

3.1 多式聯(lián)運(yùn)網(wǎng)絡(luò)分析 ..................................... 20

3.1.1 多式聯(lián)運(yùn)路徑選擇問題描述 .............................. 20

3.1.2 多式聯(lián)運(yùn)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建 ............................ 20

4 不確定環(huán)境下冷鏈物流多式聯(lián)運(yùn)路徑選擇問題分析 ...................... 27

4.1 不確定環(huán)境下冷鏈物流多式聯(lián)運(yùn)路徑選擇影響因素分析 ........ 27

4.1.1 經(jīng)濟(jì)因素 ................................ 27

4.1.2 自然因素 ............................ 30

5 不確定環(huán)境下冷鏈物流多式聯(lián)運(yùn)路徑模型構(gòu)建及求解 .................. 41

5.1 不確定需求-單位運(yùn)輸費(fèi)用的冷鏈物流多式聯(lián)運(yùn)選擇模型構(gòu)建 ............................ 41

5.1.1 問題描述 ......................... 41

5.1.2 符號說明 ....................................... 41

6算例分析

6.1算例描述

6.1.1算例背景

為了充分地反映出模型的現(xiàn)實(shí)意義，并對其適用范圍進(jìn)行檢驗(yàn)，以我國具體生鮮易腐貨物多式聯(lián)運(yùn)算例為模型背景，根據(jù)實(shí)際的運(yùn)輸情況來對起運(yùn)城市和終到城市的選擇、貨物種類的選擇、運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建等方面進(jìn)行具體分析，具體內(nèi)容如下：

（1）生鮮易腐貨物的選取與時(shí)令特征相一致。所選取的品類在不同的季節(jié)中分屬盛產(chǎn)，其在整個(gè)運(yùn)輸過程中都要進(jìn)行冷藏，并且對運(yùn)輸時(shí)間要求比較敏感。

（2）在起訖點(diǎn)的設(shè)置上符合我國易腐貨物產(chǎn)銷地的實(shí)際情況。擇取三對合理的城市作為冷鏈多式聯(lián)運(yùn)的運(yùn)輸起點(diǎn)和終點(diǎn)，每對城市之間的直線距離至少大于1500公里，其中至少有一個(gè)毗鄰內(nèi)河或海洋，便于進(jìn)行水路運(yùn)輸。

（3）多式聯(lián)運(yùn)運(yùn)輸節(jié)點(diǎn)的選擇合理。擇取的運(yùn)輸節(jié)點(diǎn)城市均具有代表性，主要以我國省會(huì)城市或大型城市為主，滿足開展冷鏈多式聯(lián)運(yùn)的地理環(huán)境和經(jīng)濟(jì)條件，相鄰城市之間均存在兩種或兩種以上的運(yùn)輸方式聯(lián)通。

結(jié)合以上分析，本文選取的算例以時(shí)令為基礎(chǔ)，選擇三類生鮮果蔬的產(chǎn)銷地作為多式聯(lián)運(yùn)的起終點(diǎn)，建立基于需求-單位運(yùn)輸費(fèi)用混合不確定條件下的冷鏈多式聯(lián)運(yùn)路徑選擇模型。針對所選擇的三類生鮮果蔬貨物產(chǎn)銷地分布的實(shí)際情況，現(xiàn)擇取桂林運(yùn)輸至青島的砂糖橘、廣州運(yùn)輸至大連的山竹和南寧運(yùn)輸至天津的火龍果為OG貨物流，并收集整理相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

7結(jié)論及展望

本文基于現(xiàn)實(shí)運(yùn)輸環(huán)境建立冷鏈多式聯(lián)運(yùn)路徑模型，出于對運(yùn)輸環(huán)境復(fù)雜多樣性的考慮，為了使模型更具適用性，同時(shí)將運(yùn)輸需求和單位運(yùn)輸費(fèi)用作為混合不確定條件，引入模糊數(shù)學(xué)規(guī)劃相關(guān)理論進(jìn)行處理，建立不確定規(guī)劃模型，運(yùn)用相關(guān)機(jī)會(huì)約束法進(jìn)行轉(zhuǎn)化，將其轉(zhuǎn)化為確定模型，并在此基礎(chǔ)上帶入算例數(shù)據(jù)進(jìn)行求解，可得出不同生鮮易腐貨物的具體冷鏈物流多式聯(lián)運(yùn)方案，為多式聯(lián)運(yùn)經(jīng)營人提供決策依據(jù)。

本文主要完成的研究工作和研究結(jié)論可總結(jié)為以下幾個(gè)方面：

（1）總結(jié)冷鏈物流、多式聯(lián)運(yùn)以及不確定規(guī)劃問題的相關(guān)理論，對多式聯(lián)運(yùn)網(wǎng)絡(luò)和冷鏈物流的運(yùn)作流程進(jìn)行具體分析，構(gòu)建相應(yīng)的冷鏈多式聯(lián)運(yùn)網(wǎng)絡(luò)，從運(yùn)輸和業(yè)務(wù)兩個(gè)角度對冷鏈多式聯(lián)運(yùn)作業(yè)流程進(jìn)行分析，并總結(jié)冷鏈物流多式聯(lián)運(yùn)的定義和特征。

（2）基于冷鏈物流的特殊性及多式聯(lián)運(yùn)網(wǎng)絡(luò)的特征，對不確定環(huán)境下的可變因素進(jìn)行歸納總結(jié)，其中重點(diǎn)對運(yùn)輸總成本、能源消耗以及貨損率三方面進(jìn)行分析。為了更好地描述冷鏈物流多式聯(lián)運(yùn)運(yùn)輸總成本的構(gòu)成，基于廣義成本和冷鏈多式聯(lián)運(yùn)的運(yùn)作環(huán)節(jié)，重點(diǎn)考慮運(yùn)輸成本、轉(zhuǎn)運(yùn)成本、時(shí)間懲罰成本、負(fù)外部成本四類成本，并構(gòu)建冷鏈物流多式聯(lián)運(yùn)運(yùn)輸總成本目標(biāo)函數(shù)。基于冷鏈物流多式聯(lián)運(yùn)的運(yùn)輸和作業(yè)流程，從制冷能耗、運(yùn)輸能耗和轉(zhuǎn)運(yùn)能耗三方面對能源消耗進(jìn)行分析，結(jié)合冷藏集裝箱的制冷原理和能量守恒定律，總結(jié)出冷藏集裝箱制冷能耗的計(jì)算方法，構(gòu)建冷鏈物流多式聯(lián)運(yùn)總能耗目標(biāo)函數(shù)。結(jié)合生鮮易腐貨物的品質(zhì)變化規(guī)律，提出在合理的運(yùn)輸條件下，生鮮易腐貨物的貨損率主要與運(yùn)輸時(shí)間和該類貨物的品質(zhì)下降點(diǎn)有關(guān)，構(gòu)建生鮮易腐貨物的貨損率目標(biāo)函數(shù)。

（3）建立基于需求和單位運(yùn)輸費(fèi)用混合不確定條件下，以運(yùn)輸總成本-總能耗-貨損率最低為多目標(biāo)的冷鏈多式聯(lián)運(yùn)路徑規(guī)劃數(shù)學(xué)模型，可以從多個(gè)角度反映客戶、多式聯(lián)運(yùn)經(jīng)營人的不同需求，為定制符合現(xiàn)實(shí)運(yùn)輸需求的冷鏈多式聯(lián)運(yùn)方案提供決策依據(jù)。根據(jù)現(xiàn)實(shí)運(yùn)輸情景，運(yùn)用三角模糊數(shù)和機(jī)會(huì)約束規(guī)劃對不確定模型進(jìn)行轉(zhuǎn)化，采用NSGA-Ⅱ和DE-NSGA-Ⅱ分別對模型進(jìn)行求解，并從四個(gè)方面對兩種算法的求解結(jié)果進(jìn)行比較，驗(yàn)證了DE-NSGA-Ⅱ?qū)η蠼獯笠?guī)模多目標(biāo)規(guī)劃問題具有收斂速度快、求解精度高、求解效率高等優(yōu)勢。

參考文獻(xiàn)（略）